生物炭辅助绿色合成CuFeO2增强协同光催化降解8-羟基喹啉的机制研究

本文基于密度泛函理论（DFT），系统研究了Co/Zr修饰MoSe2单层材料对苯（C6H6）、乙醛（CH3CHO）和一氧化碳（CO）的吸附特性，通过能带结构、态密度（DOS）和静电势分析，揭示了金属修饰提升气体传感灵敏度及选择性的分子机制，为开发高效过渡金属二硫属化物（TMDs）气体传感器提供理论依据。

　　

Highlight

本研究通过密度泛函理论（DFT）计算，揭示了钴（Co）和锆（Zr）修饰的二硒化钼（MoSe₂）单层材料在气体吸附中的独特性能。金属修饰显著提升了材料对苯（C₆H₆）、乙醛（CH₃CHO）和一氧化碳（CO）的捕获能力，并通过能带结构和态密度（DOS）分析证实了其导电性调控机制。

Computational details and methods

所有计算采用广义梯度近似（GGA-PBE）处理交换关联能，并引入Tkatchenko-Scheffler（TS）方法校正范德华力。构建4×4×1超胞模型，设置15?真空层以避免层间相互作用，截断能设为500eV，K点网格为4×4×1。

Structure optimization

气体分子几何优化结果显示（图1a-c），本征MoSe₂单层（图1d-e）具有二维平面结构，其大比表面积有利于气体吸附。通过分析四种金属修饰位点（图1f），发现Co/Zr原子优先取代Mo位点形成稳定掺杂结构。

Conclusions

金属修饰使MoSe₂单层的吸附能显著提高：Co-MoSe₂对所有测试气体均表现出带隙减小和导电性增强，而Zr-MoSe₂仅对CH₃CHO吸附时带隙降低。灵敏度计算表明Zr-MoSe₂可作为苯和一氧化碳的选择性检测材料，在高温环境下仍保持优异的重现性。