Otimização de parâmetros de corte em cálculos periódicos DFT de ondas planas para superfícies (110) rutilo e (101) anatase do TiO2

Abstract

O uso do TiO2 como catalisador na conversão de Compostos Orgânicos Voláteis em substâncias menos tóxicas é uma importante aplicação para a melhoria da qualidade de vida do ser humano. Nesse trabalho, foram estudadas as superfícies (110) rutilo e (101) anatase do TiO2. Estas superfícies foram utilizadas para estudos de adsorção de moléculas de benzeno, tolueno, etilbenzeno, o-xileno, m-xileno e p-xileno (BTEX). A Teoria do Funcional de Densidade (DFT) com condições de contorno periódicas e conjunto de funções de base de ondas planas e o funcional de troca e correlação PW91 foram usados. Os resultados mostraram que o uso de 300 eV e 3x3x3 para a energia de corte das ondas planas e a malha de pontos k, respectivamente, foram considerados apropriados para os cálculos da adsorção do BTEX. As supercélulas com quatro camadas (3x2) para a superfície (110) do TiO2 rutilo e (3x1) para a superfície (101) do TiO2 anatase foram usadas para a modelagem da superfície. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

TiO2 used as a catalyst in the conversion of Volatile Organic Compounds into less toxic substances is an important application for improving the quality of human life. In this work, TiO2 (110) rutile and (101) anatase surfaces were studied. These surfaces were used for benzene, toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene and p-xylene (BTEX) molecules adsorption studies. The Density Functional Theory (DFT) with periodic boundary conditions and plane wave basis set with the PW91 exchange-correlation functional were used. The results showed that 300 eV for the cutoff energy of the plane waves and 3x3x3 k points mesh were appropriate for the BTEX adsorption calculation. A supercell with four layers (3x2) for the (110) rutile TiO2, and (3x1) for the (101) anatase TiO2 were considered for the surface modeling.