FRBB - CIENCIAS BÁSICAS
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Item Efecto del coeficiente U de Hubbard sobre las propiedades ópticas y cargas de los semiconductores TiO2 y el ZnO(2021-10) Rossi Fernández, Ana Cecilia; Meier, Lorena A.; Schvval, Ana Belén; Jiménez, María Julia; Cabeza, Gabriela Fernanda; Morgade, Cecilia Inés NoraLas nanoestructuras de semiconductores como el TiO2 y el ZnO han demostrado ser capaces de mediar la oxidación fotocatalítica de contaminantes orgánicos para su eliminación del agua. Por eso es interesante la descripción correcta de sus propiedades electrónicas y ópticas. La Teoría del Funcional de la Densidad (DFT)1) suele subestimar por ejemplo el ancho de banda prohibida (BG) de estos óxidos. Entonces para resolver los errores de auto-interacción para materiales de electrones fuertemente correlacionados se utiliza el método conocido como DFT + U2). Este método impone un coeficiente U, de Hubbard, de funcional tipo Coulomb para la representación correcta de los orbitales d de metales de transición como el Ti y el Zn. En el presente trabajo teórico se pudo evaluar como el factor U utilizado afecta las distintas propiedades ópticas y la carga de los átomos. Se pudieron calcular las partes imaginarias y reales de la función dieléctrica, reflectividad R (ω), Índice de refracción n (ω), coeficiente de extinción k (ω), coeficiente de absorción α (ω) y la función de pérdida de energía de electrones L (ω). Es importante destacar que las curvas obtenidas considerando la inclusión del parámetro U aplicado a los orbitales d muestran un excelente acuerdo con los datos reportados experimentalmente. Con respecto al efecto sobre las cargas, se pudo determinar que en TiO2 (anatasa o rutilo) el volumen de la esfera con la que se calculan las cargas de Bader aumenta con el valor del U, mientras que en ZnO ocurre lo opuesto.Item Estudio teórico comparativo de la adsorción de fluoruros en diferentes óxidos(2021-10) Meier, Lorena A.; Morgade, Cecilia Inés Nora; Schvval, Ana Belén; Rossi Fernández, Ana Cecilia; Fuente, Silvia AndreaEl anión fluoruro es uno de los contaminantes presentes en aguas de diferentes orígenes en muchas partes del mundo. Entre las diversas tecnologías utilizadas para la defluoruración se han probado algunas basadas en coagulación, precipitación, procesos de membrana, tratamientos electrolíticos e intercambio iónico. También han sido estudiados experimentalmente procesos de adsorción en diferentes materiales, entre los que se encuentran Fe2O3, MgO y TiO2 [1]. Por esta razón, y con la finalidad de buscar la optimización de estos, por su menor costo comparativo se decidió estudiar, en forma teórica y con la metodología DFT [2], la adsorción de fluoruros (NaF en este caso) en dichos óxidos para explicar las interacciones de los mismos a nivel molecular. En todos los casos se modelaron las superficies más estables ((0001) para Fe2O3, (100) para MgO, (101) para TiO2 anatasa y (110) para TiO2 rutilo). Las energías de adsorción obtenidas fueron -3.73 eV para Fe2O3, -2.62 eV para MgO, -2.98 eV para TiO2 anatasa y -3.42 eV para TiO2 rutilo, todas ellas indicativas de afinidad adsortiva. En todos los casos, se observa elongación del enlace Na-F respecto a la molécula libre, siendo más notorio en el caso del Fe2O3. Además, se obtienen valores elevados de bond order entre el átomo de flúor y el metal de la superficie del óxido correspondiente (0.53 para Fe2O3, 0.25 para MgO, 0.35 TiO2 anatasa y 0.29 para TiO2 rutilo). La transferencia de carga electrónica en todos los casos, se produce desde el F al metal a excepción del sistema MgO.Item Estudio teórico comparativo de NaF acuoso sobre TiO2(101) anatasa y TiO2(110) rutilo(2021-10) Meier, Lorena A.; Schvval, Ana Belén; Morgade, Cecilia Inés NoraEl flúor (F) en concentraciones superiores a 1.7 mg/L[1] puede provocar fluorosis dental y ósea, así como daño neurológico entre otros importantes problemas de salud[2]. La ingesta de este elemento se vuelve problemática en zonas endémicas de alta concentración en el agua de bebida. El propósito del presente trabajo es estudiar superficies estables de TiO2 en sus estructuras anatasa y rutilo como posibles materiales adsorbentes para la remoción de dicho ion. Los resultados basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) fueron obtenidos empleando el código VASP utilizando una base de ondas planas y condiciones periódicas. Se estudió la adsorción de NaF sobre la superficie de anatasa con y sin presencia de agua. Al adicionar NaF y dos moléculas de agua para simular disolución acuosa se observa que el átomo de F se adsorbe sobre un átomo de Ti insaturado pentacoordinado en la superficie de TiO2(110) de rutilo, mientras que ocupa un sitio intersticial en la superficie de TiO2(101) correspondiente a la anatasa. Es interesante destacar que en el caso de fluoruro de sodio en anatasa sin la presencia de agua (NaF/A) la hibridación entre el átomo de F y el Ti se produce en la banda de conducción (BC) asociado a un valor de orden de enlace (BO) despreciable, indicando que la unión no es enlazante. Diferente es la situación para el polimorfo rutilo (NaF/R) que presenta para el átomo de flúor y el Ti más próximo una hibridación interesante en la banda de valencia (BV) acompañada de un valor de BO importante. La presencia de H2O en ambos sistemas permite observar que para el caso de anatasa (NaF-2H2O/A) la hibridación se produce en la BV pero entre el átomo de flúor intersticial y los átomos de oxígenos cercanos, mientras que para rutilo (NaF-2H2O/R) la interacción enlazante se produce en la misma banda pero entre el F y los Ti aledaños de la superficie.Item Efecto de la presencia de agua en la adsorción de NaF sobre TiO2(101) anatasa(2021) Meier, Lorena A.; Morgade, Cecilia Inés NoraEl flúor (F) en concentraciones superiores a 1.7 mg/L1 puede provocar problemas de salud como fluorosis dental y ósea, daño neurológico entre otros2. Siendo el consumo de agua esencial para la vida humana, la ingesta de éste elemento se vuelve mayor en zonas endémicas de alta concentración. El propósito del presente trabajo es analizar el efecto de TiO2 estructura anatasa pura en la remediación de fluoruro en medio acuoso.