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http://ri.ufmt.br/handle/1/4766
Tipo documento: | Dissertação |
Título: | Influência da dopagem do ferro nas propriedades estruturais e eletrônicas do TiO2 anatase:rutilo |
Autor(es): | Thaine, Ericson Hamisses Nunes Souza |
Orientador(a): | Freitas Sobrinho, Renato Garcia de |
Membro da Banca: | Freitas Sobrinho, Renato Garcia de |
Membro da Banca: | Souza, Gabriel Luiz Cruz de |
Membro da Banca: | Duarte, Hélio Anderson |
Resumo : | O presente trabalho apresenta um estudo acerca da dopagem do ́átomo de ferro (F e) na estrutura cristalina do T iO2 anatase :rutilo, utilizando a teoria do funcional da densidade (DFT). Foram analisadas as estruturas eletrônicas das células unitárias do T iO2 com parâmetros rede da P25R (comercial) e dopada com átomo de F e. Assim, foi observado stress do tipo tensivo com a presente dopagem (F e), nesse sentido foi realizado um estudo para a celula unitaria com parâmetros de rede que apresente stress do tipo compressivo. Utilizando um funcional de troca - correlação PW91 com corre ̧c ̃ao de Hubbard (PW91+U) foi obtido um valor de band-gap de 3,17 eV e 2,95 eV para o T iO2-P25R anatase e rutilo,o qual apresenta valores experimentais de 3,20 eV e 3,00 eV, respectivamente. Para o T iO2com uma deforma cao compressivo e tensiva foi observado um aumento e diminui cao do valor do band-gap, respectivamente. Para estudar o processo de dopagem com o átomo de F e, foi construída uma supercelula com 48 ́atomos para T iO2- anatase e T iO2-rutilo. Os cálculos de estrutura de banda e densidade de estados projetados (PDOS) permitiram observar que a dopagem introduziu um defeito entre a banda de valencia e conducao do T iO2. Para o estudo da fotolise da agua na superfícies do T iO2 e T iO2 − F e, foi utilizado o método de NEB (”Nudged Elastic Band”). A superfície para a clivagem da ́agua foi simulada para avaliar a sua reatividade em relação a adsorção da ́agua (H2O). As etapas iniciais do mecanismo de reação e os estados de transição foram determinadas levando em consideração as espécie envolvidas H2O, OH•e H+ sobre a superfície do T iO2. Para o T iO2 e T iO2 − F e5% foram obtidos valores de energia de ativacao de 0,29 eV e 0,08 e V, respectivamente. |
Resumo em lingua estrangeira: | In the present work is presented a study on the doping of the iron atom (F e) in the crystalline structure of the anatase: rutile T iO2, through the theory of the functional of the density (DFT). The electronic structures of the T iO2 cells were analyzed with T iO2-P25 R network and doped with Fe atom. A tension-type stress was observed with doping, in this sense a study was carried out with the unit cell with parameters of a compressive stress type. Using a PW91 functional with Hubbard correction (PW91 + U) a band gap value of 3,17 eV and 2,95 eV was obtained for the anatase and rutile TiO2-P25, which the experimental value is determined as 3,20 eV and 3,00 eV, respectively. For T iO2 with tensile and compressive stress process an increase and decrease of band-gap value were observed, respectively. In order to study the doping process with Fe, a supercell with 48 atoms was constructed for anatase: rutile. With calculations of band structure and projected density of state (PDOS), it was observed that doping introduced a defect between the valence band and conduction. For the study of water photolysis on the surfaces of T iO2 and T iO2 − F e, the NEB (Nudged Elastic band) method was used. The water splitting surface was simulated to evaluate its reactivity in relation to water adsorption (H2O). The initial steps of the reaction mechanism and the transition states were determined taking into account the species involved H2O, OH∗ e and H+ on the surface of T iO2. For the pure T iO2 an energy value of activation of 0,29 eV and for the Fe atom doped T iO2, an activation energy value of 0.08 eV was obtained. |
Palavra-chave: | TiO2 Fotólise da água NEB e modelagem de matérias |
Palavra-chave em lingua estrangeira: | TiO2 Water splitting NEB and modeling of materials |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Mato Grosso |
Sigla da instituição: | UFMT CUC - Cuiabá |
Departamento: | Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET) |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química |
Referência: | THAINES, Ericson Hamisses Nunes Souza. Influência da dopagem do ferro nas propriedades estruturais e eletrônicas do TiO2 anatase:rutilo. 2019. 84 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Cuiabá, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://ri.ufmt.br/handle/1/4766 |
Data defesa documento: | 15-Apr-2019 |
Aparece na(s) coleção(ções): | CUC - ICET - PPGQ - Dissertações de mestrado |
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