Ni掺杂单层PtSe2检测变压器油中溶解气体CH4和C2H4的DFT研究

作者：孙仲明; 尤少华; 穆利勇; 陆纹叨; 周宇

来源：高压电器, 2023, 59(04): 141-168.

DOI：10.13296/j.1001-1609.hva.2023.04.019

• 单层Ni-PtSe2
• 第一性原理
• 变压器油中溶解气体
• 气体传感器

甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)是变压器故障的重要特征气体，其组分可以有效反应变压器的运行状态。为实现特征气体的快速精准检测，文中提出一种新型材料Ni掺杂单层PtSe2(Ni-PtSe2)用于检测变压器油中溶解特征气体CH4和C2H4的检测方法。基于第一性原理密度泛函理论，文中对单层Ni-PtSe2吸附变压器油中溶解特征气体CH4和C2H4进行理论计算，从理论上探讨单层Ni-PtSe2在气体吸附前后的几何结构、单层NiPtSe2电子态密度以及能带结构的变化。计算发现，CH4和C2H4气体吸附体系的吸附能分别为-1.536 eV和-2.502 eV，表明单层Ni-PtSe2对两种特征气体的吸附均为化学吸附，同时也说明单层Ni-PtSe2对C2H4分子具有更强的吸附性能，这在态密度和功函数中也进一步得到了证实。单层Ni-PtSe2作为电阻型传感器，能带结构BS和前线分子轨道分析为其提供了基本传感机制。结果表明，单层Ni-PtSe2是一种检测变压器油中溶解特征气体CH4和C2H4的优越的气体传感器。通过单层Ni-PtSe_2检测CH4和C2H4气体来监测变压器的状态，可以进一步保证电力系统的稳定运行，这一研究可用于实现相关应用，并为变压器安全监测提供传感器支撑。

• 单位
  国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司