Mn摻雜SnS二維材料吸附變壓器油中特征氣體的機理研究

編號：CYYJ043316

篇名：Mn摻雜SnS二維材料吸附變壓器油中特征氣體的機理研究

作者：謝醉冰 李欣 曾林平 程程 宋朝暉 劉敏

關(guān)鍵詞： 變壓器油 氣敏傳感器 油中溶解氣體分析 密度泛函理論 SnS二維材料

機構(gòu)： 國家電網(wǎng)有限公司西北分部 國網(wǎng)陜西省電力有限公司

摘要： 為了研究適用于變壓器油中特征氣體驅(qū)動的氣敏傳感器材料，基于密度泛函理論，研究了二維過渡金屬材料對變壓器油氣體特性的吸附機理。首先建立了 Mn 摻雜 SnS 二維材料模型，計算了 H2、 CO、 CH4、 C2H2、 C2H4、 C2H6六種特征氣體在改性二維材料上的吸附模型，通過對吸附能和吸附距離的分析發(fā)現(xiàn)，CO、 C2H2、 C2H4三種氣體的吸附能較大，吸附距離較近，表現(xiàn)出較強的吸附特性。而 H2、 CH4和 C2H6三種氣體的吸附能較小，吸附距離較長，表現(xiàn)出典型的物理吸附。此外，通過態(tài)密度分析和前沿軌道分析分析了吸附的化學機制，發(fā)現(xiàn) CO、 C2H2和 C2H4三種氣體的吸附顯著改變了系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)，在占據(jù)的軌道能級上表現(xiàn)出正的重疊態(tài)密度，同時在前沿軌道上形成了軌道耦合，表明這三種特征氣體的吸附過程是化學相互作用。然而，H2、 CH4和 C2H6并沒有表現(xiàn)出明顯的軌道耦合和電子結(jié)構(gòu)變化，它們主要是由范德瓦爾斯力控制的物理吸附。最后，通過能隙和吸附能分析了 Mn 摻雜 SnS 二維材料的電導率和解吸時間的變化，發(fā)現(xiàn)該材料是一種性能優(yōu)良的氣敏材料，具有檢測變壓器油中 CO、 C2H2和 C2H4等特征氣體的可能性。