金属(Co/Zr)修饰MoSe2单层材料对空气污染物(C6H6、CH3CHO、CO)的吸附与气敏特性研究

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)的吸附机制与气敏性能。研究发现金属修饰显著提升材料导电性和选择性吸附能力，其中Zr-MoSe2对C6H6/CO具有特异性识别功能，为开发高性能气体传感器提供理论依据。

　　

亮点

• 金属修饰显著提升MoSe₂单层导电性

• Co-MoSe₂对所有测试气体均显示增强导电性

• Zr-MoSe₂对C₆H₆/CO具有"开关式"选择性响应

• 高温条件下材料可循环使用

计算方法

采用密度泛函理论(DFT)框架下的广义梯度近似(GGA-PBE)方法，通过TS修正范德华力。构建4×4×1超胞避免层间相互作用，设置20 ?真空层。平面波截断能设为500 eV，k点网格设为3×3×1，力收敛标准为0.02 eV/?。

材料与分子结构

优化后的气体分子构型显示：苯(C₆H₆)呈完美六边形，乙醛(CH₃CHO)的羰基呈现显著极性，一氧化碳(CO)键长为1.14 ?。原始MoSe₂单层呈现典型的"三明治"结构，Se-Mo-Se夹层间距约3.29 ?。金属原子优先取代Mo位点形成稳定修饰结构。

结论

通过能带结构、态密度(DOS)和静电势分析发现：Co修饰使体系费米能级进入导带，形成n型半导体特性；Zr修饰则产生局部态密度峰，增强气体吸附活性。灵敏度计算表明Zr-MoSe₂对苯的响应值达47.3，远超其他体系。恢复时间模拟显示所有体系在398K时τ_恢复<10秒，具备实际应用潜力。