Etude des propriétés électroniques et catalytiques des nanoclusters MC19 (M = Au et Ir) et MC23 (M= Mn, V et Pd)

Abstract

La stabilité, les propriétés électroniques et magnétiques des clusters MC19 (M = Ir, Au et Ru) ont été étudiées à l'aide de calculs (DFT) avec la méthode B3LYP. L'interaction des clusters MC19 avec les molécules NH3, NO2 et N2O a également été étudiée afin d'évaluer leurs propriétés d'adsorption. Les résultats révèlent que les molécules N2O et NH3 sont physiquement adsorbées sur la surface C20, tandis que la molécule NO2 est fortement chimisorbée. Lorsqu'un atome de carbone est remplacé par un atome de métal (Ru, Ir ou Au), la stabilité des clusters RuC19 et AuC19 a été améliorée, et à son tour la stabilité du cluster IrC19 a été diminuée. L'interaction de la molécule N2O à la surface du cluster IrC19 conduit à la dissociation de la molécule N2O en O* et N2 avec une énergie d'adsorption de - 49,4 kcal mol-1. Ceci suggère que ce cluster pourrait être utilisé comme nanocatalyseur actif et efficace pour la réaction de décomposition du N2O. En revanche, la molécule N2O sur les clusters AuC19 et RuC19 a été réalisée sans dissociation. De plus, un changement important de l'écart d'énergie a été observé lors de l'interaction des molécules N2O et NH3 avec la surface AuC19, reflétant une sensibilité électronique élevée envers les molécules ci-dessus. Par conséquent, il peut être utilisé comme un capteur efficace pour la détection des molécules N2O et NH3. Dans cette étude, le mécanisme de dissociation du N2O à la surface des clusters MC23 (M = Mn, V et Pd) a été étudié et les énergies d'activation de chaque système ont été calculées afin de trouver les clusters les plus catalytiquement actifs dans la réaction de décomposition du N2O.