Exploring the size-dependent properties of IrO2 nanocluster catalysts
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/356309
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2021-09-13
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-NoComercial-CompartirIgual 3.0 Espanya
Abstract
La producció de H2 a través del trencament electrocatalític d’aigua promet redirigir l’economia mundial cap a la sostenibilitat i ajudar a superar la seva dependència nociva dels combustibles fòssils. Aquest trencament es fa en màquines electroquímiques anomenades electrocatlitzadors, als quals l'H2O produeix O2 i H2 al subministrar un corrent elèctric. No obstant això, la producció d'O2 (OER, acrònimo en anglès de "oxygen evolution reaction") té una cinètica lenta, el que fa que els electrolitzadors siguin actualment ineficients i, per tant, poc atractius des d’una perspectiva comercial. Un dels millors electrocatalitzadors per a l'OER és el diòxid d’iridi, el qual s’utilitza de manera nanoparticulada per augmentar l’àrea superficial i reduir la quantitat usada, doncs l'iridi és un dels elements químics més escassos i costosos que hi ha. Els models computacionals actuals no estudien l'IrO2 de manera nanoparticulada i, per tant, encara és difícil saber a ciència certa quina mida de nanopartícula és òptima per l'OER i per què. En aquest projecte de TFG utilitzarem eines de química computacional per estudiar com canviar les propietats físiques i químiques de nanopartícules petites. El pla de treball és el següent: 1. Donat que a escala nanoscòpica algunes propietats canvien dràsticament amb petits canvis de mida, trobarem primer la forma més estable de les nanopartícules d’IrO2 incrementant progressivament la mida de les nanopartícules amb un algoritsme d’optimització global. Aquí farem simulacions utilitzant camps de força. 2. Utilitzarem càlculs basats en la teoria de la funcionalitat de la densitat (DFT) per calcular amb precisió l'estabilitat i l'estructura electrònica de les nanopartícules. Aquí usarem el simulador VASP. També analitzem les dades per establir les tendències que hi ha entre elles. 3. Si el temps ho permet, analitzarem l’activitat electrocatalítica per a l’OER, mitjançant també el simulador VASP. Hydrogen production via the electrocatalytic splitting of water is one of the pillars of a future sustainable economy. A crucial limiting step in this process is the complementary production of molecular oxygen from water splitting –the oxygen evolution reaction (OER). It is known that iridium dioxide (IrO2) nanoparticles are a potent catalyst for the OER, but little is under- stood about how and why they function so well. Ideally, in view of the scarcity and high cost of iridium, one would like to use as little IrO2 as possible in these nanoparticles while maintaining their catalytic properties. This Degree Final Project focuses on computational chemistry to explore the size-dependent chemical/structural/physical properties of IrO2 nanoclusters. As properties can vary drastically with small changes in the number of atoms at the nanoscale, we have first found the most energetically stable nano-isomers of (IrO2)N species for N increasing from 2 to 10 using global optimisation searches. To this end, simulations have been conducted using specific force fields. Density functional theory calculations were used afterwards to accurately characterise the nanostructures in order to reveal any size-dependent trends
MatèriesHydrogen as fuel -- Construction, Iridium compounds -- Industrial applications, Hidrogen com a combustible -- Fabricació, Iridi -- Compostos -- Aplicacions industrials
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA EN TECNOLOGIES INDUSTRIALS (Pla 2010)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
tfg-laura-andujar-polo.pdf | 9,633Mb | Visualitza/Obre |