Osn团簇掺杂MoSe2单层对变压器油中溶解气体的气敏特性：DFT研究揭示灵敏度-选择性平衡机制

《Inorganic Chemistry Communications》：DFT study on gas sensing behavior of Os n cluster-doped MoSe 2 monolayers toward dissolved gases in transformer oil

本综述基于密度泛函理论（DFT）系统研究了Osn(n=1–3)团簇掺杂MoSe2单层对变压器故障气体（CO、CH4、H2、C2H2）的吸附行为。研究发现Os3-MoSe2通过显著带隙调制（band gap modulation）实现多气体鉴别，Os2-MoSe2对H2/C2H2具选择性吸附，为二维材料（2D materials）传感器设计提供了灵敏度-选择性（sensitivity-selectivity）平衡新策略。

　　

Highlight

本研究通过密度泛函理论（DFT）揭示了Os_n团簇尺寸对MoSe₂单层气敏性能的调控规律：Os₁体系展现超高灵敏度但恢复缓慢，Os₂体系实现H₂/C₂H₂选择性捕获，而Os₃体系通过超强吸附能（<-1.2 eV）和独特电子结构调制，展现出卓越的多气体区分能力。

Structural optimization

在模拟气体吸附前，研究人员像搭积木一样构建了Os_n(n=1–3)团簇掺杂的MoSe₂单层结构模型。有趣的是，他们探索了四个关键锚定位点：硒原子头顶（SE）、钼原子上方（MO）、两个硒原子间的桥梁位（B），以及六元环中心的空心位（H）。这些位点如同二维材料上的"专属停车位"，决定了团簇的稳定性和后续气体吸附的活性。

Conclusion

本研究表明，Os_n团簇掺杂能显著增强MoSe₂对故障气体的吸附强度（就像给材料装上了"分子磁铁"），并通过能带结构魔术般的调制（band gap modulation）实现气体区分。特别值得注意的是，Os₃体系对除CH₄外的所有气体都展现出强大吸附力，为开发智能型变压器油气体传感器提供了理论设计蓝图。