类石墨烯AlNC2单层的气体捕获与选择性传感性能：基于密度泛函理论（DFT）的研究

《Scientific Reports》：Gas capture and selective sensing performance of graphene-like AlNC2 monolayer: a DFT study

　　

摘要

利用密度泛函理论计算，系统研究了最近提出的一种类石墨烯AlNC?单层材料的气体吸附行为。通过凝聚能计算和声子色散谱分析，确认了AlNC?片层的结构稳定性。通过计算吸附能、电荷密度差、功函数变化、态密度以及恢复时间，研究了包括CO、NO、NO?、SO?、NH?、H?S和CH?在内的几种有害气体与AlNC?表面的相互作用。计算结果表明，NO?、SO?、NO和NH?表现出强烈的化学吸附作用，而CO和H?S的相互作用较弱。CH?仅与表面发生弱相互作用。电荷重分布和功函数分析揭示了不同气体分子所呈现的接受体型和供体型吸附行为。对于强吸附的气体分子，观察到电子结构的显著变化，如带隙变窄以及费米能级附近出现新的能级。这些发现通过态密度图和电荷密度差分析得到了验证。恢复时间数据显示，AlNC?对中等程度吸附的气体分子表现出可逆的吸附行为。此外，强化学吸附的物质在常温下难以脱附，这表明AlNC?在气体捕获和去除方面具有潜在的应用价值。