Density functional theory (DFT) study of H2S interactions on the pr-doped CeO2(111) surface

Abstract

En este trabajo presentamos un estudio basado en la teoría del funcional de la densidad (density functional theory, DFT) de las interacciones del H2S sobre la superficie CeO2(111) dopada con un bajo contenido de praseodimio (Pr). Para este estudio, se consideró un dopado de 3,7 at% de Pr y se efectuaron cálculos DFT usando el formalismo GGA e introduciendo la corrección ‘U’ sobre los orbitales Ce(4f) y Pr(4f). La molécula H2S interactúa débilmente en la superficie CeO2(111) sin dopar, tanto estequiométrica como deficiente de oxígeno. Sin embargo, en la superficie Ce0.963Pr0.037O2(111) con una vacancia de oxígeno (sitio O-hole cerca del dopante Pr), la presencia de praseodimio promueve el proceso de deshidrogenación con la formación de las especies HS y H.

In this work, we performed a density functional theory (DFT) study of the H2S interactions on a low praseodymium (Pr)-doped CeO2(111) surface. For this study, we considered a 3.7 at% Pr doping and conducted DFT calculations using the GGA formalism with the ‘U’ correction on Ce(4f) and Pr(4f) orbitals. The H2S molecule weakly interacts on both the stoichiometric and oxygen deficient (111) surface of undoped CeO2 (ceria). However, on the Ce0.963Pr0.037O2(111) surface with an oxygen vacancy (O-hole site near to Pr dopant), the presence of praseodymium promotes the dehydrogenation process with formation of HS and H species.