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DGICYT (PB94-1516)

DGICYT (PS89-0064)

En esta Tesis se han estudiado en forma teórica diversos procesos de adsorción de hidrógeno sobre nanomateriales de carbono decorados con paladio. En primer lugar se utilizó un modelo sencillo dc dccoración basado cn átomos individuales dc paladio, y a continuación se analizó la adsorción de dímeros de paladio, de modo de comprender la relación entre el fenómeno de nucleación de paladio y el almacenamiento de hidrógeno en grafeno y nanotubos de carbono. En particular se consideraron diferentes sitios de adsorción sobre la super-ficie de carbono, al igual que varias estructuras de coordi-nación en las que el hidrógeno se encuentra tanto en forma molecular como disociada. En todos los casos se computaron las energías y se describieron los enlaces y la estructura electrónica para los diferentes sistemas hidrógenopaladio soportados. Estos cálculos se llevaron a nivel mecánico cuán-tico, mediante uso tanto de la teoría de primeros principios del Funcional de la Densidad (DFT) como del método semiempírieo de Superposición Atómica y Desloealización Electrónica (ASED), implementados respectivamente con los códigos SIESTA y YAeHMOP. Nuestros resultados se compararon con otros cálculos teóricos y con la información experimental disponible. Los resultados obtenidos permiten describir las principales interacciones I-lPdC durante el fenómeno de adsorción. De esta manera, se detalló el rol de los orbitales s, p y d en el mecanismo de enlace para todos los adsorbatos y sustratos. El objeto de este estudio es contribuir a la comprensión del fenómeno de incremento de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno observado en materiales de carbono decorados con paladio. / This Thesis presents a theoretical study of hydrogen adsorption processes on palladium decorated carbon nanomaterials. First, we used a simple decoration model involving singlc palladium atoms, and thcn wc analyzed thc adsorption of palladium dimers, in order to shed more light on the relation between palladium clustering and hydrogen storage in graphene and carbon nanotubes. We considered different adsorption sites on the carbon surface, as well as several molecular and dissociative hydrogen coordination structures. In all cases we computed the energy, bonding and electronic structure for the different supported hydrogenpalladium systems. These calculations were performed at quantum mechanical level, using both the ab initlo Density Functional Theory (DFT) as the semiempirieal Atomic Superposition and Electronic Deloealization (ASED) method, implemented respectively by means of SIESTA and YAeHMOP codes. Our results were compared with other theoretical calculations and available experimental data. The obtained results allow us to described the main HPdC interactions during the adsorption scheme. In this way, the role of s, p and d orhitals on the bonding mechanism for all adsorbates and sustrates was addressed. [he aim of this study is to contribute to the understanding of the hydrogen uptake of carbon materials decorated with palladium.

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El objetivo de este trabajo es determinar la magnitud, simetría y orientación del tensor GCE por medio de la técnica TDPAC en monocristales y así poder verificar las predicciones de los cálculos realizados con el método FP-LAPW basado en la Teoría de la Funcional Densidad (DFT), estudiar la validez de los distintas aproximaciones realizadas dentro de la DFT y obtener propiedades estructurales y electrónicas del sistema impureza-huésped. A diferencia del estudio en muestras policristalinas, el estudio en monocristales permite obtener adicionalmente la orientación del GCE y teniendo un observable más de comparación, mejorar la confianza en las aproximaciones realizadas en distintos métodos de cálculo. El α-Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> (zafiro), semiconductor de ancho gap, elegido como objeto de estudio en el presente trabajo, es de interés en gran variedad de aplicaciones tecnológicas. Es uno de los óxidos universales como el TiO<SUB>2</SUB> o el SiO<SUB>2</SUB> utilizados como sustratos en catalizadores (en su fase amorfa) y en cristales detectores de radiación, entre otras aplicaciones. Presenta un ancho gap de energía prohibida de 5 eV. Tiene gran aplicación en el campo de la opto-electrónica debido a su transparencia en gran parte del espectro electromagnético (visible y UV) y a su estabilidad térmica; se lo utiliza también en láseres semiconductores y como lente óptica en sistemas láser utilizados en medicina para aislar térmicamente dicho sistema del contacto con el cuerpo. Debido a las propiedades mecánicas del monocristal bajo estudio, es de gran utilidad en aplicaciones aeroespaciales, debido a que el zafiro presenta gran resistencia a esfuerzos de tracción en un gran rango de temperaturas.