为了寻求高灵敏度的石墨烯基的SO2气体传感器,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究纯净石墨烯(PG)、单空位缺陷(SVG)、SW缺陷(SWG)、Mn掺杂修饰的石墨烯(Mn-PG)及掺杂和缺陷共修饰的石墨烯(Mn-SVG和Mn-SWG)对SO2分子的吸附特性.研究表明:PG和SWG对SO2分子的吸附作用较弱,对SO2分子不具有敏感性;SO2分子在SVG表面的吸附能够有效调控其电子结构的变化,使其由金属性转变为半金属性,但其吸附能较低(0.636 eV);结合了Mn掺杂和SV缺陷的Mn-SVG基底尽管增大了与SO2分子相互作用,但未能引起该体系电子结构和磁性的明显改变;相比之下,SO2分子在Mn-PG和Mn-SWG基底上具有较强的吸附稳定性;同时,该分子吸附可诱发Mn-PG和Mn-SWG体系磁矩的急剧降低和电导率的显著变化,故可作为探测和清除环境中SO2分子理想材料.该研究为设计新型石墨烯气体传感器提供理论参考.
SO2吸附 改性石墨烯 气敏性 密度泛函理论