7th IMRMPT

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English title:	Capture of cadmium using the T-MnO2 / graphene interface
Spanish title:	Captura de cadmio mediante la interfaz T-MnO2/grafeno.
English abstract:	This work discusses the study of the adsorption of a cadmium atom on the theory (DFT) within the Perdew-Burke-Ernzerhof generalized gradient approximation (PBE-GGA) with ultrasoft pseudopotentials and a basis of plane waves. The interface is modeled using the periodic slab scheme. A T-MnO2 monolayer is coupled to a graphene monolayer with a mismatch below 3%. In this case, graphene is only used as a substrate for the T-MnO2 monolayer. To satisfy the coupling conditions, the T-MnO2-3x3/graphene - 2√3 x2√3 reconstruction is chosen. The study of the most convenient adsorption model involved considering special sites TM1 (located just above a Mn atom, which is exactly above a C atom), TM2 (located just above a Mn atom, which is exactly above the center of the graphene hexagon), TO1 (located just above an O atom, belonging to the lower plane), and TO2 (located just above an O atom, belonging to the upper plane). The most favorable structure in terms of energy corresponds to the Cd-TO1 model or the ad-atom cadmium model located in the TO1 site, with an adsorption energy of -0.6 eV. This adsorption site is also the most energetically favorable for the adsorption of a mercury atom on the T-MnO2/graphene heterostructure, with an adsorption energy of -0.4 eV. [https://doi.org/10.1016/j.cocom.2022.e00704]. The obtained adsorption energy has a more negative value than the one stated for mercury, yet the obtained absolute value is higher than the one stated for mercury (about 1.66 times higher), which makes the results of this paper more optimal in terms of energy. However, both results reveal that the T-MnO2 / graphene interface could be used as part of a device to capture heavy toxic metals such as mercury and cadmium. Lastly, the length of the cadmium - heterostructure bond is approximately 1.96 �, while the length of the mercury - heterostructure bond is approximately 2.68 �. The obtained adsorption energy and bond length lead to conclude that the results of this work are closer to a chemical adsorption compared to the mercury - heterostructure counterpart.
Spanish abstract:	En este trabajo, se hace un estudio de la adsorci�n de un �tomo de cadmio sobre la superficie de la interfaz T-MnO2/grafeno. Los c�lculos se realizan usando la Teor�a Funcional de Densidad (DFT) dentro de la aproximaci�n de gradiente generalizado de Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE) con seudopotenciales ultrasuaves y una base de ondas planas. La interfaz se modela utilizando el esquema de slab peri�dico. Una monocapa T-MnO2 se acoplada a una monocapa de grafeno con un desajuste (mismatch) menor al 3%. En este caso, el grafeno solo se usa como un sustrato para la monocapa T-MnO2. Para satisfacer la condici�n del acople, se escoge la reconstrucci�n T-MnO2-3x3 /grafeno-2√3 x2√3. Para estudiar el modelo de adsorci�n m�s favorable, se consideran los sitios especiales TM1 (ubicado justo encima de un �tomo Mn, el cual se encuentra justo encima de un �tomo de C), TM2 (ubicado justo encima de un �tomo de Mn, el cual se encuentra justo encima del centro del hex�gono de grafeno), TO1 (ubicado justo encima de un �tomo de O, perteneciente al plano inferior) y TO2 (ubicado justo encima de un �tomo de O, perteneciente al plano superior). Se encuentra que la estructura energ�ticamente m�s favorable corresponde al modelo Cd-TO1 o modelo ad-�tomo de cadmio localizado en el sitio TO1, con una energ�a de adsorci�n de -0.6 eV. Este sitio de adsorci�n, es tambi�n el energ�ticamente m�s favorable para la adsorci�n de un �tomo de mercurio sobre la heteroestructura T-MnO2/grafeno, con una energ�a de adsorci�n de -0.4 eV [https://doi.org/10.1016/j.cocom.2022.e00704]. El valor de la energ�a de adsorci�n de nuestro calculo es m�s negativo que el reportado para el mercurio, luego el valor absoluto de nuestro calculo es mayor que el reportado (es alrededor de 1.666 veces mayor que el del mercurio), por lo tanto, nuestro calculo es energ�ticamente m�s favorable que el reportado. No obstante, de ambos resultados, se pude establece que la interfaz T-MnO2/grafeno se podr�a utilizar como componente de un dispositivo para la captura de metales pesados t�xicos tales como mercurio y cadmio. Finalmente, la longitud del enlace cadmio - heteroestructura es aproximadamente 1.96 �, mientras que la longitud de enlace del mercurio � heteroestructura reportada, es aproximadamente 2.68 �. De acuerdo con el an�lisis de esto dos resultados (energ�a de adsorci�n, longitud de enlace), podr�amos inferir que nuestros resultados se acercan m�s a una adsorci�n qu�mica que los reportados para mercurio - heteroestructura.
Topic:
Presentation Type:
Speaker:

Authors

Name	Institution	Email
Juliet Vanessa Dita Casiano	Universidad de C�rdoba	jdita@correo.unicordoba.edu.co
C�sar Ortega L�pez	Universidad De C�rdoba	cesarorlo@gmail.com
Juan David Morinson Negrete	Universidad de C�rdoba	juanmorinson@correo.unicordoba.edu.co

Presentation

Room:	Principal Room
Date:	June 8, 2023
Hour:	15:40 - 16:00

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Seventh International Meeting for Researchers in Materials and Plasma Technology

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