基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)...基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)电子性能和气体吸附性能的影响.计算结果表明,Sc原子位于空心位C原子上方的结构具有较大的结合能,但小于固体Sc的内聚能实验值(3.90 e V),Sc原子可以有效避免成簇.表面Sc金属为气体吸附提供了活性位点.通过分析不同气体的最佳吸附点位、吸附能等参数,分析金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)对这些气体的吸附效果.其中对SO_(2)的吸附效果更好,吸附能从–0.314 eV提升到–2.043 eV,其他气体的吸附效果均有改善.通过电荷转移、态密度和功函数等参数解释了其吸附能增加的原因.由于在表面引入了新的原子,增大了材料的载流子密度和载流子迁移率,从而提高了材料表面的电荷转移,为金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)材料的气敏性能提供理论参考.展开更多
文摘基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)电子性能和气体吸附性能的影响.计算结果表明,Sc原子位于空心位C原子上方的结构具有较大的结合能,但小于固体Sc的内聚能实验值(3.90 e V),Sc原子可以有效避免成簇.表面Sc金属为气体吸附提供了活性位点.通过分析不同气体的最佳吸附点位、吸附能等参数,分析金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)对这些气体的吸附效果.其中对SO_(2)的吸附效果更好,吸附能从–0.314 eV提升到–2.043 eV,其他气体的吸附效果均有改善.通过电荷转移、态密度和功函数等参数解释了其吸附能增加的原因.由于在表面引入了新的原子,增大了材料的载流子密度和载流子迁移率,从而提高了材料表面的电荷转移,为金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)材料的气敏性能提供理论参考.
