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In this thesis, a first-principles study of the adsorption of some mercury species (Hg0 , HgCl, HgO and HgCl2) on the 1T-MnO2 monolayer and 1T-MnO2/Graphene vertical heterostructure was carried out. Calculations were performed within the framework of the Density Functional Theory (DFT). First, the exactitude of our calculation method was verified, through a comparative analysis of some structural and electronic properties of the monolayer and heterostructure, with results previously cited in the literature. Also, the energetic stability of the surfaces was examined, by means of the calculation of the cohesion, formation and surface energies (monolayer); and similarly, separation work and the binding, formation and interfacial energies (heterostructure). In order to establish the most energetically favorable adsorption configurations, the following special sites on the monolayer were considered:

The most relevant results are shown in this thesis report. In this thesis a first-principles study of the adsorption of some mercury species (HgCl and HgO) on the 1T- MnO2/Graphene heterostructure was carried out. Calculations were performed using the Density Functional Theory (DFT) within the framework of Generalized Gradient Approximation of Perdew-Burke and Ernzerhof (GGA-PBE) along with ultrasoft atomic pseudopotentials. In this investigation, the surface of interest is the monolayer of 1T-MnO2 coupled to a monolayer of Graphene and its interaction with the mercury species. The Graphene monolayer only acts as a substrate to support the 1T-MnO2 monolayer; for that reason, in all of the processes of adsorption of the mercury species onto the heterostructure, the atomic positions of the Graphene remain fixed. In order to establish the most energetically stable adsorption configurations, the following special sites on the heterostructure were considered: TO1 (top O atom of the lower horizontal plane), TO2 (top O atom of the upper horizontal plane), TM1 (top Mn atom located above a C atom) and TM2 (top Mn atom located above of the center of a Graphene hexagon), B1 (top bridge Mn-O1) and B2 (top bridge Mn-O2). In addition, for the molecurlar species (HgCl and HgO), different initial orientations (⊥, ∥ and ∡) with respect to the horizontal planes of the heterostructure were considered. It was found that the most stable adsorption configurations corresponds to: HgCl: chemisorbed molecule (Eads=−1.668 eV) perpendicularly with the Hg atom closest to the heterostructure in TO2. HgO: chemisorbed molecule (Eads=−1.904 eV) perpendicularly with the Hg atom closest to the heterostructure in TO2. Finally, the results obtained show that the 1T-MnO2/Graphene heterostructure is theoretically good-adsorbent material for the analyzed mercury species.

En esta tesis de doctorado se realiza un estudio detallado de interface entre grafeno y la superficie (0001) del BN tanto en su estructura hexagonal (grupo #194) y su estructura wurtzita (grupo #186), basados en la teoría de la funcional de la densidad (DFT por sus siglas en inglés). Los cálculos se llevan acabo usando la teoría de la DFT. Los efectos de correlación e intercambio se tratan usando la aproximación gradiente generalizado (GGA)de Perdew-Burke- Ernzerhof (PBE). Los pseudopotenciales atómicos usados son ultrasuaves y una base de ondas planas. Todo se realiza usando el paquete Quantum ESPRESSO [2] . Los estudios realizados comprenden: - El estudio del material BN, grupo #194 (P63/mmc) en volumen; - Seguidamente se estudia el material BN, grupo #186 (P63mc) también en volumen; - En tercer lugar, se estudia el grafeno puro y limpio, usando capas separadas por vacío de 12 Å; - Posteriormente, se hace el estudio de la superficie limpia el BN; la superficie se modela usando un slab separando las terrazas con vacío de 12 Å. - Seguidamente, se estudia la adsorción de átomos o mejor también se la envían a él al correo:de C sobre la superficie del BN. Se halla la adsorción más favorable considerando los sitios especiales T1, T4 y H3. Una vez conocida la estructura de menor energía, se determina la densidad de estados (DOS)y la estructura de bandas de la superficie (0001)BN en ambos casos: sin y con adsorbato atómico. - Para finalizar se adsorbe grafeno sobre la superficie del BN, considerando un slabde cinco capas. Se realiza un breve cálculo acerca de las estructuras que presentan el menor mismatch entre las dos redes. Hallamos que las estructuras: 2x 2(0001) BNgr194 2x2 -grafeno y 2√3 x 2√3(0001)BNgf194/ √13x√13 -grafeno presentan mismatch de ∼2.8% y ∼1.2% respectivamente. La cantidad de átomos de cada estructura es de 72 y 220 respectivamente. Los estudios realizados, en cada caso consisten en el cálculo de las propiedades estructurales, electrónicas y si las hay, propiedades magnéticas de las interfaces de los sistemas grafeno y BN y grafeno/BN(0001) en volumen, en diferentes geometrías hexagonales, Para predecir teóricamente la reconstrucción Grafeno/BN, se establecen diferentes celdas superficiales tanto para BN como para el Grafeno que presenten el menor mismatch entre redes. Finalmente, se determinan las energías de adhesión y la densidad de estados de las interfaces Grafeno/BN bidimensional y Grafeno/BN en volumen.