基于B?N单层的DMS和DMDS吸附行为密度泛函理论研究：面向鱼类腐败监测的高灵敏可逆传感

《Scientific Reports》：Predicting fish spoilage through adsorption and detection of volatile sulfur compounds on B2N monolayers: a computational study

　　

摘要

在本研究中，进行了一项全面的密度泛函理论（DFT）研究，以阐明鱼类腐败过程中产生的两种关键含硫挥发性化合物的吸附行为，即二甲基硫醚（DMS, CH?–S–CH?）和二甲基二硫醚（DMDS, CH?–S–S–CH?）。计算得出的吸附能显著为负，揭示了既强又可逆的吸附特性，适用于传感和捕获应用。获得的 DMS/B?N 和 DMDS/B?N 的 E_ads（%ΔE_g）值分别为?0.47 eV（40%）和?0.45 eV（39%）。吸附引起了 B?N 电子带隙的显著调制，为每种待测物产生了不同的电子响应。因此，该单层表现出明显的电子和 φ 型传感响应，这源于吸附物种与 B?N 基底之间的显著带隙调制和电荷转移，从而提供了显著且易于检测的电响应。原始 B?N 表面对 DMS 和 DMDS 均表现出高灵敏度，而短的恢复时间和超快的脱附证实了优异的可逆性。因此，B?N 单层作为一种多功能纳米材料，既可作为高性能传感器，又可作为针对含硫变质化合物的高效吸附剂，并为实时监测海鲜新鲜度提供了一种有前景的策略。