Processos químicos em interfaces

Dissertação de Doutoramento em Química apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade do PortoNo presente trabalho foi realizado um estudo teórico do mecanismo da reacção de oxidação do metanol catalisada por superfícies de metais de transição. Os fenómenos que ocorrem junto às superfícies metálicas envolvem apenas um número limitado de átomos da superfície, o que possibilita o estudo teórico dos processos catalíticos através de pequenos agregados metálicos. Os sistemas químicos de interesse para a interpretação do mecanismo de reacção de oxidação do metanol foram estudados com o método híbrido B3LYP baseado na teoria dos funcionais de densidade.No primeiro capítulo faz-se uma descrição dos aspectos gerais da catálise heterogénea. São introduzidos alguns termos frequentemente usados na ciência das superfícies, descrevem-se os vários tipos de catalisadores heterogéneos e algumas das técnicas experimentais correntemente usadas para o estudo dos fenómenos catalíticos.No segundo capítulo é abordada a temática da teoria dos funcionais de densidade (DFT). Apesar desta teoria assentar em ideias que surgiram no primeiro quarto do século XX e o seu desenvolvimento ocorrer no início da segunda metade deste século, os métodos baseados na teoria dos funcionais de densidade só começaram a ser bastante usados já na década de noventa. Por outro lado, devido ao grande sucesso da DFT, são constantemente propostos novos métodos de cálculo. Neste capítulo descreve-se, de forma concisa, a evolução do DFT e as estratégias computacionais para o cálculo de propriedades químicas com interesse para o estudo teórico da oxidação do metanol.No terceiro capítulo são apresentados os resultados obtidos através de cálculo quântico para a adsorção dos reagentes, intermediários e produtos que surgem ao longo da reacção de oxidação do metanol. Os resultados obtidos para a adsorção do radical metoxilo nas superfícies (111) de cobre e da prata e para a adsorção do formato em Cu (100) e (110) confirmam resultados experimentais já existentes. Fizeram-se também cálculos para a adsorção do radic ..