不同堆叠结构石墨烯对C2H6O的吸附机制研究

作者：邱海峰; 李雪; 王欢; 滕建强; 雷绍充; 李昕^*; 刘卫华; 韩传余; 胡龙

来源：西安交通大学学报, 2021, 55(04): 189-196.

• 石墨烯
• 含氧官能团
• 吸附能
• 电荷转移

为了研究石墨烯气敏传感器对C2H6O的吸附机制,建立了2种不同堆叠结构石墨烯纳米条带:单层扶手椅型石墨烯纳米条带(MAGNRs)和由扶手椅型石墨烯纳米条带(AGNRs)与锯齿形石墨烯纳米条带(ZGNRs)拼接形成的石墨烯纳米条带(AGNRs-ZGNRs)。将C2H6O分别吸附在MAGNRs及AGNRs-ZGNRs结构的表面,采用密度泛函理论第一性原理方法,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,对不同堆叠结构石墨烯及3种含氧官能团(羟基,环氧基,羧基)修饰结构对C2H6O的吸附性能进行理论分析和实验验证。结果表明:纯AGNRs-ZGNRs结构对C2H6O的吸附能和电荷转移的绝对值比纯MGANRs结构的大,吸附距离也小,说明纯AGNRs-ZGNRs结构对C2H6O的吸附性能更好;含氧官能团的修饰使得MAGNRs结构与纯MAGNRs结构相比对C2H6O的吸附性能显著提升,其中羟基的修饰效果最好;含氧官能团的修饰使得AGNRs-ZGNRs结构与纯AGNRs-ZGNRs结构相比对C2H6O的吸附能变化甚微,不仅没有提高对C2H6O的吸附性能,反而有所降低。综合比较,采用羟基修饰的MAGNRs结构,吸附能的绝对值最大,为-1.12eV,吸附距离最小,为0.328nm,该结构更有利于实现对C2H6O的检测。

• 单位
  西安交通大学