Kajian Komputasi Adsorpsi dan Reduksi NO2RR Pada Permukaan WS2 Termodifikasi Logam Platinum dan Perak Menggunakan Metode Teori Fungsi Kerapatan

Shafira Saffa, Dr. Aulia Sukma Hutama, S.Si., M.Si.; Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

2026 | Skripsi | KIMIA

Telah dilakukan kajian komputasi adsorpsi dan reduksi NO2RR pada permukaan WS2 yang dimodifikasi dengan logam platinum dan perak menggunakan metode teori fungsi kerapatan. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis sifat elektronik dan adsorpsi NO2 pada Pt5-WS2 dan Ag5-WS2, serta meninjau jalur mekanisme reaksi reduksi NOx yang menentukan selektivitas produk. Model katalis WS2 murni didesain menggunakan supercell 4 × 4 × 1 dan logam yang dipilih adalah klaster Pt5 dan Ag5 dengan geometri bipiramidal yang ditempatkan di atas permukaan WS2. Perhitungan dilakukan menggunakan fungsi korelasi-pertukaran Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) dengan basis pseudopotensial projector augmented wave (PAW). 

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem Pt5-WS2 dan Ag5-WS2 bersifat stabil dan memiliki perilaku adsorpsi yang baik karena proses berjalan spontan dengan nilai energi negatif. Modifikasi permukaan WS2 dengan klaster logam memberikan efek positif pada proses adsorpsi yang juga berpengaruh pada reaksi reduksi NO2. Analisis sifat elektronik menunjukkan interaksi sistem Pt5-WS2 dan Ag5-WS2 lebih kuat dengan molekul NO2 dibandingkan WS2 murni. Berdasarkan analisis profil energi, jalur asosiatif menuju pembentukan NH2OH menjadi jalur yang paling menguntungkan pada kedua sistem termodifikasi. Sistem Ag5-WS2 menunjukkan performa yang lebih unggul dalam reaksi reduksi NO2 menjadi NH2OH dibanding Pt5-WS2.

A computational study of NO2RR adsorption and reduction over WS2 surface modified with platinum and silver metal using density functional theory method has been carried out.  This study aimed to analyze the electronic properties and adsorption behavior of NOx on Pt5-WS2 and Ag5-WS2 systems, as well as to investigate the NOx reduction reaction pathways that determine product selectivity.  Pristine WS2 catalyst model was designed using a 4 × 4 × 1 supercell and the selected metals were Pt5 and Ag5 clusters with bipyramidal geometry placed on the WS2 surface. All calculations were performed using Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) exchange-correlation with a projector augmented wave (PAW) pseudopotential basis. 

The results showed that both Pt5-WS2 and Ag5-WS2 systems were structurally stable and exhibit favorable adsorption behavior, indicated by negative adsorption energy values. Modification of the WS2 surface with metal clusters enhances the adsorption capability, which subsequently influences the NO2 reduction reaction. Electronic structure analysis reveals stronger interactions between NO2 molecules and the Pt5-WS2 and Ag5-WS2 systems compared to pristine WS2. Based on the reaction energy profile, the associative pathway leading to NH2OH formation was the most favorable pathway in both modified systems. The Ag5-WS2 system exhibited superior catalytic performance for NO2 reduction reaction to NH2OH compared to Pt5-WS2.

Kata Kunci : perak, platinum, polusi nitrogen, teori fungsi kerapatan, tungsten disulfida