Factors influencing the charge distribution on PdxPty bimetallic nanoparticles

Abstract

Abstract
We performed quantum mechanics calculations to elucidate the electronic behavior of Pd-Pt bimetallic nanoparticles, using density functional theory, in response to particle size and stoichiometric composition. Using neutrally charged nanoparticles and the Bader charge analysis, we found that external Pd atoms were positively charged, which agrees with previous XPS observations of supported Pd-Pt nanoparticles. From the calculations, unsupported nanoparticles exhibit an electron transfer from Pd to Pt. This result supports the idea that Pd electron-deficient species are possibly responsible of the hydrogenating function of these catalysts, in the hydrodesulfurization of dibenzothiophene. Additionally, it was found that the particle size does not affect the electronic charge distribution and the stoichiometric composition is the factor that greatly influences this property in nanoparticles.

Keywords: Pd-Pt nanoparticles, Bader charge analysis, DFT, bimetallic clusters.

Factores que influyen en la distribución de carga en nanopartículas bimetálicas de PdxPty

Resumen
Se llevó a cabo la simulación del comportamiento electrónico de nanopartículas bimetálicas de Pd-Pt mediante cálculos mecanocuánticos, utilizando la teoría del funcional de densidad, con el fin de predecir la influencia en dicho comportamiento, de factores como el tamaño y la composición estequiométrica de la nanopartícula. Al considerar nanopartículas con carga neutra, se encontró, mediante el análisis de cargas de Bader que los átomos externos de Pd presentan una carga positiva, lo cual concuerda con análisis experimentales mediante XPS de catalizadores de Pd-Pt soportados. De las simulaciones, se encontró que las nanopartículas exhiben una transferencia de carga del Pd al Pt. Este resultado da crédito a la idea que especies electrodeficientes de Pd son las responsables de la función hidrogenante, de estos catalizadores, en la hidrodesulfuración del dibenzotiofeno. También se encontró que la influencia del tamaño de la nanopartícula no afecta la distribución electrónica, y que la composición estequiométrica es el factor que más influye en dicha propiedad de las nanopartículas.

Palabras clave: nanopartículas Pd-Pt, análisis de cargas de Bader, DFT, clusters bimetálicos.