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Os MXenos são uma família de materiais bidimensionais com grande relevância na comunidade científica devido às suas propriedades únicas, ajustáveis a partir de alterações na sua composição, estrutura e funcionalização da sua superfície. Assim sendo, os MXenos possuem uma grande diversidade de aplicações, das quais se salienta o seu potencial uso como catalisadores. A fixação artificial de N₂ para produção de amónia (NH₃) é, também, relevante aos olhos da comunidade científica, uma vez que muitos compostos sintetizados a partir de amónia têm uso quotidiano e os processos atuais de fixação de N₂ apresentam alguns fatores condicionantes. Este trabalho pretende empregar técnicas de simulação computacional, com base na teoria dos funcionais da densidade eletrónica, de modo a determinar o efeito catalítico dos MXenos Ti₂C e Ti₂CO₂ na dissociação de N₂, após a dopagem da sua superfície com átomos de diferentes metais de transição. Tanto em Ti₂C como em Ti₂CO₂, foram verificadas fortes interações entre os metais de transição e a superfície do MXeno. Em Ti₂CO₂, as posições de adsorção mais estáveis da molécula de N₂ não favorecem a fixação do nitrogénio. Em Ti₂C, verificou-se que a adição de qualquer metal de transição melhora o seu desempenho como catalisador. MXenes are a family of two-dimensional materials with great interest in the scientific community due to their unique properties, adjustable based on changes in their composition, structure, and surface functionality. These properties grant MXenes a variety of applications, of which their use as catalysts is emphasized in this work. The artificial fixation of N₂ to produce ammonia (NH₃) is relevant in the eyes of the scientific community, since many compounds synthesized from ammonia have daily use and the current N₂ fixation processes require harsh conditions. This study aims to employ computer simulation techniques, based on the density-functional theory (DFT), to determine the catalytic effect of Ti₂C and Ti₂CO₂ MXenes on N₂ dissociation, after doping its surface with different transition metals. In both Ti₂C and Ti₂CO₂ MXenes, strong interactions between the transition metals and the MXene surface were found. In Ti₂CO₂, the more stable adsorption positions of the N₂ molecule do not favor nitrogen fixation. In Ti₂C, the addition of any transition metal to its surface was found to improve its performance as a catalyst. Mestrado em Química |
