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Tese

Investigação teórica da distribuição de espécies químicas e formação de vacâncias de oxigênio em nanoclusters de óxidos mistos La2Ce2O7 (2023)

  • Authors:
  • Autor USP: MOCELIM, MAURICIO - IQSC
  • Unidade: IQSC
  • DOI: 10.11606/D.75.2023.tde-12092023-163428
  • Subjects: FÍSICO-QUÍMICA; DENSIDADE
  • Language: Português
  • Abstract: Nanoclusters de óxidos de cério possuem aplicações em sensores de gases, biomedicina e catálise de reações de conversão de metano. As aplicações são possíveis devido à capacidade de oxirredução dos átomos de cério com formação de vacâncias de oxigênio. A combinação de dois óxidos modifica propriedades físico-químicas: estudos recentes mostraram que a adição de La na estrutura do CeO2 favorece a formação de vacâncias de oxigênio, as quais são fundamentais para melhorar as atividades catalíticas. Apesar dos avanços, o nosso entendimento ainda não é satisfatório, em particular, em regime nano, onde os efeitos de tamanho são cruciais. Investigamos a distribuição de espécies químicas em função da temperatura e a formação das vacâncias em nanoclusters La2Ce2O7, CeO2 e La2O3, com 72 e 40 cátions. As configurações foram obtidas via dinâmica molecular (MD) e otimizadas por cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), com o funcional de troca-correlação proposto por Perdew, Burke e Ernzerhof e, correções de Hubbard (PBE+U). Os dados indicam que a temperatura tem influência na morfologia e na distribuição de espécies químicas nas configurações da MD. Nossos cálculos de raio dos nanoclusters e, do número de coordenação efetiva (ECN) corroboram essa hipótese porque os raios aumentam e o ECN diminui com a temperatura. O Ce36La36O126 é exceção e os raios diminuem em regiões próximas a transição de fase (Tc). Isso acontece porque esse nanocluster possui morfologias cúbicas abaixo da temperatura de transição de fase (sólido) e morfologias globulares acima da transição de fase (líquido). Para todos os nanoclusters, a otimização diminui a influência da temperatura nas propriedades e remove buracos nas configurações. Os resultados dos histogramas do ECN mostram distribuição difusa para as configurações da MD eNanoclusters de óxidos de cério possuem aplicações em sensores de gases, biomedicina e catálise de reações de conversão de metano. As aplicações são possíveis devido à capacidade de oxirredução dos átomos de cério com formação de vacâncias de oxigênio. A combinação de dois óxidos modifica propriedades físico-químicas: estudos recentes mostraram que a adição de La na estrutura do CeO2 favorece a formação de vacâncias de oxigênio, as quais são fundamentais para melhorar as atividades catalíticas. Apesar dos avanços, o nosso entendimento ainda não é satisfatório, em particular, em regime nano, onde os efeitos de tamanho são cruciais. Investigamos a distribuição de espécies químicas em função da temperatura e a formação das vacâncias em nanoclusters La2Ce2O7, CeO2 e La2O3, com 72 e 40 cátions. As configurações foram obtidas via dinâmica molecular (MD) e otimizadas por cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), com o funcional de troca-correlação proposto por Perdew, Burke e Ernzerhof e, correções de Hubbard (PBE+U). Os dados indicam que a temperatura tem influência na morfologia e na distribuição de espécies químicas nas configurações da MD. Nossos cálculos de raio dos nanoclusters e, do número de coordenação efetiva (ECN) corroboram essa hipótese porque os raios aumentam e o ECN diminui com a temperatura. O Ce36La36O126 é exceção e os raios diminuem em regiões próximas a transição de fase (Tc). Isso acontece porque esse nanocluster possui morfologias cúbicas abaixo da temperatura de transição de fase (sólido) e morfologias globulares acima da transição de fase (líquido). Para todos os nanoclusters, a otimização diminui a influência da temperatura nas propriedades e remove buracos nas configurações. Os resultados dos histogramas do ECN mostram distribuição difusa para as configurações da MD e
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 17.07.2023
    • Acesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/D.75.2023.tde-12092023-163428 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo NÃO é de acesso aberto
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      MOCELIM, Mauricio. Investigação teórica da distribuição de espécies químicas e formação de vacâncias de oxigênio em nanoclusters de óxidos mistos La2Ce2O7. 2023. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-12092023-163428/. Acesso em: 20 fev. 2026.

    • APA

      Mocelim, M. (2023). Investigação teórica da distribuição de espécies químicas e formação de vacâncias de oxigênio em nanoclusters de óxidos mistos La2Ce2O7 (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-12092023-163428/

    • NLM

      Mocelim M. Investigação teórica da distribuição de espécies químicas e formação de vacâncias de oxigênio em nanoclusters de óxidos mistos La2Ce2O7 [Internet]. 2023 ;[citado 2026 fev. 20 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-12092023-163428/

    • Vancouver

      Mocelim M. Investigação teórica da distribuição de espécies químicas e formação de vacâncias de oxigênio em nanoclusters de óxidos mistos La2Ce2O7 [Internet]. 2023 ;[citado 2026 fev. 20 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-12092023-163428/

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