综述：分层纳米结构V2O5的传感性能及其气体吸附特性的从头算计算

《Processes》：Sensing Performances of Hierarchical Nano-Layered V2O5 Structures and Ab Intio Calculation of Their Gas-Adsorption Properties

　　

摘要

最近，大量的研究工作集中在用于气体传感器及相关传感应用的纳米材料处理上。然而，该领域的主要挑战在于选择适当的材料作为传感器元件中的传感层，并确保其具有正确的结构、组装方式以及形态，以便充分发挥材料的传感性能。在此，我们系统地回顾了V₂O₅纳米材料在气体传感技术中的应用。除了作为V₂O₅分子排列基本构建单元的片状结构外，根据多种合成工艺，还发现了从纳米带、纳米线、纳米棒、纳米绳、纳米纤维到纳米管以及薄膜等多种纳米结构，这些结构在热力学上更具优势。乙醇（C₂H₅OH）和二氧化氮（NO₂）被确认为多种V₂O₅形态常见的检测目标分子，其中纳米管结构对C₂H₅OH表现出更高的灵敏度和选择性。我们还讨论了基于密度泛函理论（DFT）对V₂O₅纳米结构及其他（二维）材料结构在气体传感应用中的研究结果。研究表明，由于半导体晶向与化学分子之间的相互作用，这些结构具有更高的吸附能、更高的导电性以及更显著的带隙变化（这是费米能级上移的结果）。最后，我们对α-V₂O₅正交结构的优化参数计算结果与文献中的实验数据及其他理论结果相符。对于NO₂分子的吸附能量分析表明，掺银表面相较于干净表面及其他掺杂表面 exhibited 更低的吸附能量。