编号：CYYJ043316
篇名：Mn掺杂SnS二维材料吸附变压器油中特征气体的机理研究
作者：谢醉冰 李欣 曾林平 程程 宋朝晖 刘敏
关键词：变压器油 气敏传感器 油中溶解气体分析 密度泛函理论 SnS二维材料
机构：国家电网有限公司西北分部 国网陕西省电力有限公司
摘要：为了研究适用于变压器油中特征气体驱动的气敏传感器材料，基于密度泛函理论，研究了二维过渡金属材料对变压器油气体特性的吸附机理。首先建立了 Mn 掺杂 SnS 二维材料模型，计算了 H2、 CO、 CH4、 C2H2、 C2H4、 C2H6六种特征气体在改性二维材料上的吸附模型，通过对吸附能和吸附距离的分析发现，CO、 C2H2、 C2H4三种气体的吸附能较大，吸附距离较近，表现出较强的吸附特性。而 H2、 CH4和 C2H6三种气体的吸附能较小，吸附距离较长，表现出典型的物理吸附。此外，通过态密度分析和前沿轨道分析分析了吸附的化学机制，发现 CO、 C2H2和 C2H4三种气体的吸附显著改变了系统的电子结构，在占据的轨道能级上表现出正的重叠态密度，同时在前沿轨道上形成了轨道耦合，表明这三种特征气体的吸附过程是化学相互作用。然而，H2、 CH4和 C2H6并没有表现出明显的轨道耦合和电子结构变化，它们主要是由范德瓦尔斯力控制的物理吸附。最后，通过能隙和吸附能分析了 Mn 掺杂 SnS 二维材料的电导率和解吸时间的变化，发现该材料是一种性能优良的气敏材料，具有检测变压器油中 CO、 C2H2和 C2H4等特征气体的可能性。
