二维Bi2O3修饰垂直ZnO阵列复合碳纳米纤维的结构与电化学协同机制及其在储能领域的应用

本文推荐：本研究通过密度泛函理论（DFT）揭示了Co/Zr修饰MoSe2单层材料对C6H6、CH3CHO和CO的吸附机制，证实金属修饰可显著提升材料导电性（Co-MoSe2吸附后带隙降低）及选择性（Zr-MoSe2对C6H6/CO特异性识别），为开发高温可循环气体传感器提供理论依据。

　　

Highlight

本研究基于密度泛函理论（DFT）计算，系统分析了Co/Zr修饰MoSe₂单层材料对三种典型空气污染物（苯C₆H₆、乙醛CH₃CHO和一氧化碳CO）的吸附行为。通过能带结构、态密度（DOS）、静电势等分析发现：金属修饰不仅提高了材料导电性，还赋予其独特的"气体识别指纹"——Co-MoSe₂对所有测试气体均表现出带隙减小效应，而Zr-MoSe₂仅对CH₃CHO产生类似响应，却对C₆H₆和CO呈现带隙增大的"反向信号"。

Computational details and methods

采用广义梯度近似（GGA-PBE）方法进行DFT计算，引入Tkatchenko-Scheffler（TS）修正范德华力。构建4×4×1超胞的MoSe₂单层（空间群P6₃/mmc），设置15?真空层避免层间干扰。所有计算在Dmol³模块完成，能量收敛阈值设为1×10^-5 Ha，力收敛标准0.002 Ha/?。

Structure optimization

气体分子优化后，MoSe₂单层呈现典型二维蜂窝结构（图1d-e）。金属修饰位点分析显示，Co/Zr原子优先取代Mo位点形成稳定掺杂结构，其吸附能显著高于本征材料，证实金属修饰是增强气体捕获能力的有效策略。

Conclusions

研究证明：1）金属修饰使MoSe₂吸附能提升2-3倍；2）Zr-MoSe₂可作为C₆H₆/CO的高温选择性传感器（恢复时间<1秒@500K）；3）Co-MoSe₂适合构建广谱气体检测平台。该成果为开发智能气体传感材料开辟新途径。