Etude par DFT+U de l’interaction ni-CeO2

Abstract FRE

L’étude de l’interaction Ni-CeO2 a été entreprise en utilisant une méthode ab initio basée sur la DFT+U.

Dans une première étape, les valeurs du paramètre d’Hubbard, Ueff, ont été déterminées après ajustement du paramètre de maille et de l’énergie de gap du volume de l’oxyde de cérium.

Elles sont respectivement de 3 et 5 eV pour les approximations GGA et LDA.

Nous avons ensuite étudié d’une part la possibilité d’insérer le nickel atomique dans le volume de CeO2.

D’autre part, nous avons testé les effets de l’insertion et l’adsorption de Ni dans les surfaces les plus stables (111) et (110) de CeO2.

Les résultats des calculs DFT + U sont en bon accord avec ceux que nous avons précédemment trouvé en utilisant un calcul DFT concernant les sites favorables de l’atome de nickel et le nombre de liaisons.

Toutefois, l’approximation LDA + 5 eV, a permis d’obtenir des énergies plus favorables ainsi que des distances comparables à celles observées expérimentalement à l’interface metal / oxide dans les catalyseurs Ni / CeO2 synthétisés sous irradiation.

Une expansion du volume est observée lors de l’insertion du nickel dans le volume de l’oxyde de cérium.

Concernant l’adsorption sur les surfaces, la meilleure énergie est trouvée dans le cas où l’atome de nickel est situé en position bridge entre deux atomes d’oxygène sur la surface (110).

Finalement, les calculs montrent que le nickel s’insère plus facilement dans la surface (110) avec une meilleure énergie d’insertion, obtenue par l’approximation LDA+5 eV, de 4,071 eV.