氣體選擇吸附研究領域取得進展
發布日期：2023-03-22
近日，遼寧科技大學“能源材料與電化學”遼寧省重點實驗室安百鋼教授團隊利用第一性原理計算方法，報道了金屬摻雜的InN單層用于二氧化碳和氮氣的單一選擇性響應。研究成果以題為“Metal-Decorated InN Monolayer Senses N
2 against CO
2”在線發表于《ACS Applied Materials & Interfaces》2023 (15) 12534-44。化學工程學院青年教師陶林博士為論文第一作者，安百鋼教授為通訊作者。該研究工作得到了學校人才項目的支持。
選擇性差是氣體傳感器面臨的普遍問題。特別是當二元混合氣體共吸附時，每種氣體的電響應貢獻不能被合理的分配。本文以CO
2和N
2為例，利用密度泛函理論揭示了過渡金屬（Fe, Co, Ni, Cu）修飾的InN單層的選擇性吸附機理（圖1）。結果表明，與純InN單層相比，Ni修飾提高InN單層的導電性，表現出與N
2更強的親和力。該工作首次強調了態密度在描述電響應上的重要性，Ni修飾的InN單層實現了對N
2的單一電響應，消除了CO
2的干擾（圖2）。此外，d帶中心理論解釋了Ni原子在氣體吸附性能中優于Fe、Co和Cu原子的原因。該研究為揭示氣體敏感材料的高選擇性機理提供了新的視角。
（供稿：化工學院）