FeNx@TP-GDY多尺度关联模型揭示SF6分解产物高效传感机理

《Applied Nursing Research》：Multi-scale correlation model: Theoretical analysis of the high-performance sensing mechanism of FeNx@TP-GDY for SF6 decomposition products

本文通过密度泛函理论（DFT）系统研究了FeNx@TP-GDY（x=0,1,2）对SF6分解产物（SO2、H2S）的吸附行为与传感机制。研究创新性地提出双位点修饰策略（Fe嵌入与N掺杂协同），构建了“配位环境-电子结构-传感响应”多尺度关联模型，发现Fe@TP-GDY在室温下对SO2（8467.5%）和H2S（15209.6%）具有超高响应值，为SF6绝缘设备故障早期实时监测提供了新材料设计理论依据。

　　

Highlight

FeN_x@TP-GDY的结构与d电子态

图1展示了三种优化后的FeN_x@TP-GDY结构。图1(a)为原始TP-GDY结构，其中H位点是Fe在TP-GDY上最稳定的锚定位点，这与前期研究一致。如图1(b)和(c)所示，引入Fe和单个N原子后基底结构几乎保持不变，所有原子仍处于同一平面。

结论

本研究通过密度泛函理论计算，系统探究了SF₆典型分解产物SO₂和H₂S在FeN_x@TP-GDY（x = 0, 1, 2）基底上的吸附行为与传感机理。我们提出了一种创新的双位点修饰策略，将Fe的嵌入与N原子掺杂在TP-GDY的sp-sp²杂化网络中相结合，有效锚定了Fe。结果表明，N原子的配位数对Fe的d带中心位置起着关键的调控作用。