通过单原子兴奋剂在ReSe2单层上以为基础的气体分子吸附:一项第一原则研究
Jaafar Abdul-Aziz Mehrez1, Yongwei Zhang1, Min Zeng1
1Key Laboratory of Thin Film and Microfabrication (Ministry of Education), Department of Micro/Nano Electronics, School of Electronics Information and Electrical Engineering, Institute of Marine Equipment, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, P. R. China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|April 1, 2024
概括
单原子兴奋剂增强了气体感应的脱化物 (ReSe2). 用添加的ReSe2对二氧化 (NO2) 和氧化 (NO) 具有强烈的吸附性,而用添加的ReSe2对氨 (NH3) 有效.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 化学传感器 化学传感器
背景情况:
- 二维 (2D) 材料为气体传感提供高表面比体积比.
- 二化物 (ReSe2) 是一个有前途的二维材料,但它对含分子的气体感应潜力尚未被探索.
- 兴奋剂对于调整ReSe2的吸附和感知特性至关重要.
研究的目的:
- 研究单原子合ReSe2对二氧化 (NO2),氧化 (NO) 和氨 (NH3) 的气体感应能力.
- 评估各种金属 (Au,Pt,Ni) 和非金属 (P,S) 剂对ReSe2吸附和电荷转移特性的影响.
- 为了确定选择性和可重复使用的气体传感器的最佳合ReSe2配置.
主要方法:
- 使用基于密度函数理论 (DFT) 的*ab initio*计算.
- 对NO2,NO和NH3的吸附能量和电荷转移在杂的ReSe2单层上进行系统评估.
- 过渡理论的应用,以评估杂的ReSe2的可重复使用性,用于化学阻抗传感.
主要成果:
- 与NO和NH3相比,内在的ReSe2对NO2具有更高的选择性.
- 大多数兴奋剂 (S除外) 显著增强吸附强度和电荷转移.
- 用添加的ReSe2显示了NO2 (-1.93 eV) 和NO (-1.52 eV) 的最高吸附能量.
- 用添加的ReSe2显示了NH3 (-0.76 eV) 的最高吸附能.
- Au-ReSe2和Ni-ReSe2被确定为对NO和NH3的潜在可重复使用的传感器.
结论:
- 单原子兴奋剂显著提高了ReSe2单层的气体感应性能.
- 像P和Ni这样的特定兴奋剂可以在战略上使用,以提高对含有气体的选择性和灵敏度.
- 杂的ReSe2对开发先进的,可重复使用的化学抵抗性气体传感器具有很大的前景.
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