SELECTIVE N2O GAS SENSING PERFORMANCE OF Y-MODIFIED B12N12 NANOCAGE: A DFT APPROACH

Autores

  • Wellington da Conceicao Lobato do Nascimento Universidade Federal do Maranhão - UFMA
  • Natanael de Sousa Sousa Universidade Federal do Maranhão - UFMA
  • Francivaldo Santos da Silva Universidade Federal do Maranhão - UFMA
  • Felipe Anderson Silva de Aquino Instituto Federal do Maranhão - IFMA
  • Adeilton Pereira Maciel Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

DOI:

https://doi.org/10.66104/zrwxm372

Palavras-chave:

Nanogaiola B12N12, adsorção, N2O, sensor

Resumo

The emission of nitrous oxide (N2O) represents a serious environmental challenge due to its contribution to ozone layer depletion. In this work, density functional theory calculations with dispersion correction (DFT-D3), employing the B3LYP functional and the LanL2DZ basis set, were carried out to investigate the adsorption of N2O on pristine and yttrium-modified B12N12 nanocages. Geometric, electronic, and energetic parameters were analyzed, as well as the electronic sensitivity of the systems toward gas adsorption. The Y@b66 nanocage exhibited the largest variation in the energy gap (ΔEgap = 38.7%), indicating high sensitivity to N2O. Energetic results reveal that N2O is physically adsorbed on pristine B12N12 (Eads = −0.16 eV), whereas it interacts moderately with the Y@b66 nanocage (Eads = −1.07 eV), showing an appropriate recovery time (τ = 120.54 s). In addition, the Y@b66 system demonstrated good selectivity toward N2O in the presence of interfering gases (H2, CH4, and CO). These findings indicate that the Y@b66 nanocage is a promising material for application as a selective N2O gas sensor.

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Biografia do Autor

  • Wellington da Conceicao Lobato do Nascimento, Universidade Federal do Maranhão - UFMA

    Graduação em Química Industrial pela UFMA (2013), Pós-Graduado em Metodologia do Ensino em Matemática e Química pela Faculdade de Ciências, Letras e Teologia pela FACITEL (2015). Mestrado em Química, UFMA (2022) e Doutorando em Química, Doutorado Associativo UFMA-IFMA (2023). Tem experiência na área de Química, com ênfase em Físico-Química e Tecnologias. Atua principalmente nos seguintes temas: catálise, química computacional (DFT - PM6 - QM/MM MD) e sensores.

  • Natanael de Sousa Sousa, Universidade Federal do Maranhão - UFMA

    Doutor em Química (2025) pela Universidade Federal do Maranhão (UFMA), com atuação em Química Teórica e Quântica Computacional. Licenciado em Química (2011) pela Universidade Estadual do Maranhão (UEMA), com especialização em Docência do Ensino Superior (2013) pela Faculdade Santa Fé e graduado em Análise e Desenvolvimento de Sistemas (2022) pela Faculdade Estácio. Atualmente é Perito Oficial de Natureza Criminal, atuando no Instituto de Criminalística de São Luís - Maranhão (ICRIM), onde é chefe do Departamento de Informática Forense. É professor na Secretaria de Estado da Educação (SEDUC-MA) e na Academia Integrada de Segurança Pública (AISP/SSP-MA). Tem experiência em Química Computacional, Eletroquímica e Ensino de Química, desenvolvendo pesquisas com reações de redução de oxigênio, sensores eletroquímicos baseados em nanomateriais, adsorção de gases e biomoléculas via DFT e tecnologias educacionais aplicadas ao ensino de Química. Atua também nas áreas de Computação Forense e DNA da voz, com destaque para a análise de evidências digitais e comparação forense de voz.

  • Francivaldo Santos da Silva, Universidade Federal do Maranhão - UFMA

    Graduado em Química Industrial pela UFMA(2004). Possui Mestrado em Química pela Universidade Federal do Maranhão (2018), onde fez um estudo teórico da interação da hidrazina e complexos tetraazamacrociclos. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Química computacional. Hoje desenvolve um doutorado em química quântica computacional, no qual vem ampliando o estudo das interações entre nanogaiolas modificadas e moléculas orgânicas.

  • Felipe Anderson Silva de Aquino, Instituto Federal do Maranhão - IFMA

    Possui graduação em Engenharia Civil, graduação em Ciência e Tecnologia e graduação em Química Industrial pela UFMA, Especialização em Análise de Riscos Ambientais pelo PROMINP/UFMA e Mestrado em Engenharia de Materiais pelo IFMA. Atua profissionalmente como Professor de Engenharia Civil (Estruturas, Materiais de Construção, Projetos e Instalações), Química (Geral, Inorgânica, Orgânica, Bioquímica, Ciência dos Materiais e Metalurgia), Processos Químicos, Segurança do Trabalho (Higiene e Segurança, Análise de Riscos) e Meio Ambiente (Avaliação de Impactos Ambientais), atuando em pesquisas na área de Síntese de Compostos Orgânicos, Materiais de Construção, Concreto e Estruturas Metálicas, Reforço estrutural com PRFC, Patologias de Estruturas, Processos de Fabricação de Metais, Análise Termomecânica e Torção em Metais, Processos de Adsorção de Derivados do Petróleo com Argilas, Análise de Riscos Ambientais, Avaliação de Impactos Ambientais, Resíduos Sólidos e Reutilização de Materiais.

  • Adeilton Pereira Maciel, Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

    Químico Industrial e Mestre em Química pela UFPB, Doutor em Química pela UFSCar. Professor Titular da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Físico-Química Orgânica e Tecnologia. Atua principalmente nos seguintes temas: catálise, biotecnologia, desenvolvimento de produtos e processos, ensino e formação de professores.

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Publicado

2026-05-10

Edição

v. 13 n. 09 (2026): REMUNOM - ISSN 2178-6925

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Artigos

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Como Citar

SELECTIVE N2O GAS SENSING PERFORMANCE OF Y-MODIFIED B12N12 NANOCAGE: A DFT APPROACH. (2026). REMUNOM, 13(09), 1-17. https://doi.org/10.66104/zrwxm372