Título:	Estudo teórico da correção de Hubbard e do efeito de dopantes mono e disubstitucionais, na adsorção em superfícies de anatase do dióxido de titânio
Autor(es):	Silva, Gustavo Olinto da
Orientador(es):	Martins, João Batista Lopes
Coorientador(es):	Vargas, Marcos dos Reis
Assunto:	Aproximação de Gradiente Generalizado (GGA) Modelo de Hubbard Dióxido de titânio Anatase Adsorção
Data de publicação:	7-jul-2020
Data de defesa:	17-fev-2020
Referência:	SILVA,Gustavo Olinto da. Estudo teórico da correção de Hubbard e do efeito de dopantes mono e disubstitucionais, na adsorção em superfícies de anatase do dióxido de titânio. 2020. xviii, 128 f., il. Tese (Doutorado em Química)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract:	In the present study, it was evaluated and chemical physics aspects related to adsorption of organic molecules BTEX, pyridine and the paracetamol drug (acetominophen) by TiO2 anatase surfaces (101) and (001) with and without doping. First, the effects of Hubbard and van der Waals corrections, together and separately, on the adsorption process of the anatase surface (101) TiO2 with the benzene molecule were evaluated. Periodic wave calculations were performed with the functional PBE and PAW as the basic function. The methods used to describe this system were GGA, GGA+U, GGA+U+vdW. The adsorption energy of the surface (101) with the benzene molecule obtained by the GGA+U+vdW-D3 (U = 7,4 eV) method was -64,23 kJ/mol, very close to the literature values of -54,15 kJ/mol, whereas in the GGA method it was -10,09 kJ/mol. In a second step, for application of the GGA+U method, the local Coulomb electron-electron interaction parameter (U) was determined for atoms containing electrons in d orbitals. In the case of this work, the atoms of Ti and V. The descriptor used to determine the value of U was the experimental gap of the rutile and anatase bulks V2O5 and TiO2. The U value selected for the vanadium atom was U = 2,8 eV and for the titanium atom the U value was U = 7,4 eV. The application of these values does not promote significant changes in the geometry of the bulks used in the refinement of this parameter. Using the 3x3x1 k-point mesh and a cutting energy of Ec = 300 eV, the surface energy (101) TiO2 anatase without doping was 0,53 J/m2 by the GGA method, 1,04 J/m2 for the GGA+U+vdW- D3 method. The surface (001) presented a surface energy of 3,84 J/m2 by the GGA method and 5,38 J/m2 by the GGA+U+vdW-D3 method. Through the supercell energy, it was possible to determine the best position of the substitutional doping in the three forms of doping evaluated in this work. Vanadium doping promoted a decrease in stability on surface (101), according to thermodynamic cycle analysis, while on surface (001) promoted an increase of stability. It was observed in the electronic structure, the different contributions in BC and BV, promoted by the doping of V and N evaluated in this work. The surface (001) has a higher adsorption energy in relation to the surface (101), being characterized by its high reactivity, while the surface (101) is characterized by its higher stability. The adsorption performed with toluene, ethylbenzene, xylene isomers, pyridine and paracetamol showed the same results trend observed for benzene molecule in all the methods used in this study.
Unidade Acadêmica:	Instituto de Química (IQ)
Informações adicionais:	Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2020.
Programa de pós-graduação:	Programa de Pós-Graduação em Química
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Agência financiadora:	Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior ( CAPES)
Aparece nas coleções:	Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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