VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

VIII Conference "Chemical Sciences"

Characterization of Adsorption Mechanism of Dibenzothiophene on Au (111) Surface

Abstract

The elimination process of dibenzothiophene (DBT) in fractions of crude oil remains an important research topic. The enhancement of desulfurization levels is achievable owing to the high surface area and sulfur affinity exhibited by gold. Furthermore, the high catalytic activity of gold nanoparticles makes them attractive for desulfurizing petroleum-derived fuels. However, the atomic-scale mechanism of how the gold surface captures the thiophene derivatives is usually not known. Therefore, it is crucial, as a component of comprehending atomic-scale adsorption mechanisms, to characterize the molecule-surface interaction. A profound insight into the dibenzothiophene-metal surface physicochemical interaction is key to revealing the steps within the adsorption process. For this purpose, the Au(111) surface modified from DBT was obtained by immersion of the substrate in the mixture solution of DBT/xylene. The studies were supported by Raman spectroscopy, obtaining the vibrational modes using Density Functional Theory (DFT). The vibrational modes were calculated for both the molecule and the crystal and compared with experimental Raman spectra of the crystal and Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS).

Acknowledgments: We would like to thank the support of PREI-DGAPA for the invited professor to MPHS and the generous allocation of computer time at the CCC-UAM. This work was partially supported MICINN (Spanish Ministry of Science and Innovation) project PID2019-1 and project PN223LH010-011 of the National Program of the Basic and Naturals Science (PNCByN).

Resumen

El proceso de eliminación del dibenzotiofeno (DBT) en fracciones de petróleo sigue siendo un tema de investigación importante. La mejora de los niveles de desulfuración se puede lograr debido al área de superficie y la alta afinidad por el azufre que exhibe el oro. Además, la alta actividad catalítica de las nanopartículas de oro las hace atractivas para desulfurar combustibles derivados del petróleo. Sin embargo, generalmente se desconoce el mecanismo a escala atómica por el cual la superficie del oro captura los derivados de tiofeno. Por lo tanto, es crucial, para comprender los mecanismos de adsorción a escala atómica, caracterizar la interacción molécula-superficie. Un conocimiento profundo de la interacción fisicoquímica de la superficie del metal y el dibenzotiofeno es clave para revelar los pasos dentro del proceso de adsorción. Para ello, la superficie de Au(111) modificada a partir de DBT se obtuvo mediante inmersión del sustrato en la solución de DBT/xileno. Los estudios se apoyaron en espectroscopía Raman, obteniendo los modos de vibración utilizando la Teoría del funcional de la densidad (DFT). Los modos de vibración se calcularon para la molécula y para el cristal y se compararon con los espectros Raman experimentales del cristal y la dispersión Raman intensificada en superficie (SERS).

Agradecimientos: Agradecemos a PREI-DGAPA por el profesor invitado y la asignación de tiempo de computadora en el CCC-UAM. Contamos con el apoyo del proyecto PID2019-1 del MICINN (Ministerio de Ciencia e Innovación de España) y del proyecto PN223LH010-011 del Programa Nacional de Ciencias Básicas y Naturales (PNCByN).