SF6分解产生的有毒气体（H2S、SO2、SO2F2）在Pt修饰的Janus SnSSe单层上的吸附机制：基于密度泛函理论的研究

《Langmuir》：Adsorption Mechanism of SF6 Decomposed Toxic Gases (H2S, SO2, SO2F2) on Pt-Modified Janus SnSSe Monolayer: A Density Functional Theory Study

Pt修饰SnSSe单层在SF6分解气体检测中表现出显著吸附性能，通过DFT计算揭示S/Se表面修饰对H2S、SO2和SO2F2吸附能（-0.981至-0.026 eV）及响应特性（26.75-64.67秒恢复时间）的影响规律。

　　

本研究利用密度泛函理论（DFT）探讨了经过铂（Pt）修饰的Janus SnSSe单层结构对六氟化硫（SF₆）分解气体（H₂S、SO₂和SO₂F₂）的传感能力。研究结果表明，在SnSSe单层的硫（S）端或硒（Se）端引入铂原子后，材料的吸附强度和结构稳定性均显著提高。通过分析吸附能量、吸附距离、电荷密度、态密度、轨道相互作用、恢复时间、灵敏度和功函数等参数，全面研究了不同气体-基底系统下的吸附行为和传感机制。实验发现，未经修饰的SnSSe单层仅表现出物理吸附作用，无法检测到这三种目标气体；而经过铂修饰的SnSSe单层则显著增强了气体吸附能力。在硫表面上，H₂S、SO₂和SO₂F₂的吸附能量分别为?0.981 eV、?0.751 eV和?0.026 eV；在硒表面上，这些值分别为?0.954 eV、?0.776 eV和?0.026 eV。在最佳工作温度下，Pt-SnSSe(S)/H₂S系统的恢复时间为64.67秒，而Pt-SnSSe(Se)对H₂S和SO₂的恢复时间分别为26.75秒和13.02秒。两种修饰后的表面对SO₂F₂的吸附性能均较差。本研究为设计低功耗、高灵敏度、快速响应的气体传感器提供了理论依据，这些传感器可用于检测气体绝缘开关设备（GIS）中的六氟化硫分解产物。