我們利用第一性原理理論將Au和B嵌入石墨烯（Au-和B-石墨烯）作為傳感材料，可用于檢測(cè)空氣絕緣開關(guān)設(shè)備（AIS）中的典型故障氣體NO
2和O
3。首先研究了Au和B在石墨烯上的嵌入行為，發(fā)現(xiàn)Au和B原子都被化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定地吸附在空缺陷的石墨烯上；在氣體吸附體系中，NO
2和O
3在Au -石墨烯上的吸附為化學(xué)吸附，而在B-石墨烯上的吸附為物理吸附。Au-石墨烯和B-石墨烯在氣體吸附中的電子特性表明，Au-石墨烯對(duì)O
3和B-石墨烯對(duì)NO
2具有電阻型傳感電位。此外，Au-石墨烯是一種很有前途的用于NO
2和O
3的WF氣體傳感器。這項(xiàng)工作的發(fā)現(xiàn)揭示了Au和B-石墨烯在AIS中檢測(cè)NO
2和O
3的強(qiáng)大潛力，這為探索新型石墨烯氣體傳感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了指導(dǎo)。
圖1. (a1)-(a2)原始石墨烯的構(gòu)型和BS，以及(b1)-(b2)空位缺陷石墨烯的構(gòu)型和BS。
圖2. 空位缺陷石墨烯上的金和硼嵌入行為。
圖3. Au-石墨烯(a1)-(a3)和B石墨烯(b1)-(b3)的CDD、BS和ADOS。
圖4. (a1)-(a3) NO
2和(b1)-(b3) O
3在Au-石墨烯上吸附的MSC和CDD。
圖5. (a1)-(a3) NO
2和(b1)-(b3) O
3在B-石墨烯上吸附的MSC和CDD。
圖6. (a1)-(a2)Au-石墨烯/NO
2體系、(B1)-(B2)Au-石墨烯/O
3體系、(C1)-(C2)B-石墨烯/NO
2體系、(D1)-(D2)B-石墨烯/O
3體系的BS和ADOS。
圖7. Au-和B石墨烯及其氣體吸附體系的WF。
相關(guān)研究成果由國(guó)家電網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院Lei Chen和西南大學(xué)人工智能學(xué)院 Hao Cui 等人于2024年發(fā)表在Results in Physics (https://doi.org/10.1016/j.rinp.2024.107496 )上。原文：First-principles insights into Au- and B-embedded graphene for detections of NO
2 and O
3 in air insulated switchgears
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
