TiO2掺杂石墨烯对SO2气体的气敏特性研究

作者：桂银刚^*; 许文龙; 张晓星; 徐苓娜

来源：电工技术学报, 2021, 36(21): 4590-4597.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.201668

• 石墨烯
• SO2气体
• 密度泛函理论(DFT)
• SF6
• 吸附能

气体绝缘开关设备(GIS)放电过程中产生的SO2组分,与放电故障类型和严重程度具有密切关系。探究具有优异气敏检测能力的SO2气敏传感器,可为在线监测GIS放电故障提供检测基础。基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,首先,优化了不同数量TiO2在石墨烯表面的掺杂结构,获得最优化掺杂结构;其次,让SO2气体分子以不同方式靠近本征石墨烯,计算分析SO2气体分子在TiO2-graphene表面的吸附结构、吸附能和电荷转移;最后,对比分析气体吸附前后体系的总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS),探究SO2与TiO2掺杂石墨烯结构之间相互作用机理。研究发现,两个TiO2掺杂具有最优掺杂结构,对单个和双SO2气体分子均具有良好的吸附性能且都为化学吸附。因此,基于TiO2掺杂石墨烯材料的气敏传感器在GIS放电分解组分检测与故障诊断领域具有良好的应用前景。

• 单位
  西南大学; 湖北工业大学; 电子工程学院