Ref.: MmeMss32-004

ADSORÇÃO DO GÁS HIDROGÊNIO EM NANOGAIOLA B12N12 MODIFICADA COM Y: UMA INVESTIGAÇÃO DFT.

Apresentador: Wellington da Conceição Lobato Nascimento

Autores (Instituição): Sousa, N.D.(UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO); Silva, A.L.(UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO); Varela Júnior, J.d.(UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO); Nascimento, W.L.(UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO);

Resumo:
INTRODUÇÃO O gás hidrogênio (H2) tem se tornado uma das fontes de recursos energéticos alternativos de maior destaque; devido ser uma fonte de energia limpa e abundante na natureza1. No entanto, a comunidade cientifica tem se deparado com um grande desafio: encontrar materiais que possam armazená-lo de forma eficiente2. Alguns materiais têm sido explorados, como materiais à base de carbono3, estruturas organo-metalicas4 e hidreto metálico5. Nanomateriais como: nanofolhas, nanotubos e as nanogaiolas são considerados a classe de materiais de maior potencial para armazenamento de hidrogênio; devido às suas excelentes propriedades eletrônicas e também a sua área de superfície6. A modificação na estrutura desses nanomateriais, pode alterar drasticamente a estrutura e suas propriedades eletrônicas; o que pode melhorar a capacidade de armazenamento do gás H27. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi investigar a influência de como diferentes modificações na nanogaiola B12N12 com o metal Y afetam a interação com o gás H2, utilizando a teoria do funcional da densidade (DFT). METODOLOGIA A nanogaiola B12N12 foi modificada com Y em cinco configurações diferentes: dopadas, decoradas e encapsuladas. Os cálculos foram desenvolvidos em nível DFT com base LanL2DZ utilizando o programa ORCA 5.08. Cálculos de energia de coesão (Ecoh), gap de energia (Egap), energia de adsorção (Eads), foram realizados para investigar o potencial de aplicação das nanogaiolas para adsorção do gás H2. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para B12N12 puro, os comprimentos de ligação B-N foram calculados entre dois anéis hexagonais (b66 = 1.437 Å) e entre um anel hexagonal e um anel tetragonal (b64 = 1.485 Å) são consistentes com pesquisas anteriores9. O B12N12 apresenta energia HOMO -7.77 eV e de LUMO -1.84 eV e gap de Egap = 5.93 eV, corroborando com o trabalho de Rakrai et al.10. Os resultados de energia de coesão (Ecoh) mostraram que B11N12Y apresenta maior afinidade pelo metal (Ecoh = -6.81 eV). E mostrou que a interação do B12N12 com o metal, tornou todos os sistemas mais reativos. Em relação ao momento dipolo (DM), o B12N12 tem valor zero, como já relatado em trabalhos anteriores11,12. O maior valor DM foi para o B11N12Y (10.18 Debye), enquanto que o menor foi para Y@B12N12 (1.63 Debye). Observa-se, que a adsorção do H2 provoca redução no gap dos sistemas. A variação de Egap está associada a sensibilidade das nanogaiolas ao gás H2. O sistema Y@b66-H2 apresentou melhores resultados com sensibilidade (?Egap = 37.37 %) e Eads = -0.95 eV. CONCLUSÃO Baseado nos dados obtidos, a nanogaiola Y@b66 apresentou melhores resultados entre os sistemas estudados, com 37.37 % de sensibilidade para a adsorção de H2. REFERÊNCIAS 1Abe JO, Popoola A et al. Int J Hydrogen Energy 44:15072 (2019) 2Goler S, Coletti C et al. J Phys Chem C 22;117 (2013) 3Li J, Cheng S et al. Int J Hydrog Energy 34:1377–1382 (2009) 4Sakintuna B, Lamari?Darkrim F et al. Int J Hydrog Energy 32:1121–1140 (2007)