锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理

对金属氧化物光学气敏传感材料TiO2的探索与应用是当前研究的热点问题。采用基于密度泛函理论(DFT)中的平面波超软赝势方法, 模拟计算CO2分子在锐钛矿型TiO2(101)表面的吸附行为, 对吸附能, 吸附距离, 电子态密度以及光学性质进行分析。结果表明: CO2分子在含O空位表面的吸附效果优于无氧空位表面, 且表面O空位的浓度越高, 吸附效果越明显;分子平行于表面放置模型的吸附能为正值, 吸附后的结构稳定, 且以O端吸附为主, 为此, 分子平行于表面放置O端吸附于含两个O空位表面为最可能吸附模型;对电子态密度分析发现, 当最佳模型吸附稳定后, 含O空位表面为P型杂质, 又有CO2分子中的2p电子掺入, 在费米能级附近出现新峰值, 改善了TiO2材料的光学性质, 体现出较好的光学气敏传感特性。     

紫外光照下WO_3的H_2S气敏特性研究

以热氧化钨丝法制备的WO3纳米材料为基材制备了厚膜气敏元件,在常温、紫外光激发条件下实验测试了所制纯WO3气敏元件对不同体积分数的H2S气体的气敏特性曲线,探讨了元件对H2S的灵敏度与紫外光的辐射通量密度的依赖关系。结果表明,常温、无紫外光照下WO3气敏元件对H2S不敏感,而在常温及紫外光激发下WO3气敏元件对H2S的灵敏度显著增大,且随着紫外光辐射通量密度增加,元件对H2S的灵敏度先增大而后减小。     

基于第一性原理的单层SnSe2二维薄膜的气敏效应

为探索SnSe2二维薄膜材料的气敏特性,采用分子力场方法系统地研究了SnSe2二维单层材料对H2,CO,NH3及NO2等4种典型气体分子的最优吸附位置和吸附能力,并基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法计算了吸附前后的键长键角变化率、能带结构、态密度及电荷差分密度等参数,分析了吸附前后的电子结构变化与气敏效应之间的内在关联。计算结果发现,吸附H2和CO未能对SnSe2单层的能带结构和电子结构产生改变,而NO2和NH3却在导带底(CBM)和价带顶(VBM)之间分别产生了新的杂质能级,并使费米能级发生位移,从而改变SnSe2单层电子结构。电荷差分密度分析进一步表明SnSe2二维单层未能对H2和CO产生响应,而对NH3和NO2却有明显的气敏效应,其中对NO2有良好的敏感性能和选择性。