基于密度泛函理论的油中特征气体在钯掺杂SnP_(3)单层上吸附及传感性能研究

作者：刘宇鹏; 侯文君; 周渠; 陈伟根

来源：中国电机工程学报, 2022, 1-10.

• DFT
• 变压器
• SnP_(3)单层
• 吸附
• 气体传感器

油中溶解气体分析(Dissolved gases analysis， DGA)被认为是目前变压器故障诊断技术中最可靠的方法之一。本文基于密度泛函理论，计算了过渡金属钯(Pd)改性的SnP_(3)单层对六种油中溶解特征气体(H_(2)、CO、C_(2)H_(2)、C_(2)H_(4)、CH_(4)及C_(2)H_(6))的吸附及传感性能。首先，通过不同掺杂位点的建模和计算分析，得到结构最稳定的Pd掺杂SnP_(3)(Pd-SnP_(3))单层模型作为后续DFT计算的基础。基于该模型，构建了多种吸附结构并进行几何优化，通过比较吸附能等参数得到SnP_(3)单层对六种特征气体最稳定的吸附结构。进一步，分析了吸附体系的电子密度、态密度、能带及解吸附时间。结果表明，Pd-SnP_(3)单层对CO、C_(2)H_(2)和C_(2)H_(4)有着良好的吸附性能，同时C_(2)H_(2)和C_(2)H_(4)能在室温下从Pd-SnP_(3)单层表面快速脱吸附。Pd-SnP_(3)具有作为检测C_(2)H_(2)和C_(2)H_(4)特征气体的低功耗气敏传感器和清洁CO气体的固体吸附剂材料的潜力。本文的仿真计算为开发检测油中溶解特征气体的SnP_(3)传感器提供了理论指导。

• 单位
  西南大学; 重庆大学; 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室