基于第一性原理的Sc掺杂ZnO对气体的吸附特性研究

作     者：张巍钟 李海侠 吴浩伟 于镇 张善祥 ZHANG Wei-Zhong;LI Hai-Xia;WU Hao-Wei;YU Zhen;ZHANG Shan-Xiang

作者机构：桂林理工大学广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林541006 桂林理工大学机械与控制工程学院桂林541006 

出 版 物：《原子与分子物理学报》 (Journal of Atomic and Molecular Physics)

年 卷 期：2025年第42卷第1期

页      面：54-60页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：广西自然科学基金(2021GXNSFAA220091) 

主　　题：第一性原理 Sc掺杂ZnO 有毒气体 吸附特性 

摘      要：CO、SO_(2)、H_(2)S是矿井内由煤炭及围岩中涌出或在生产过程中产生的的典型有毒气体,本文采用第一性原理及密度泛函理论研究了稀土元素Sc掺杂ZnO对单个气体分子(CO、SO_(2)、H_(2)S)的吸附特性.通过对各体系布居分布、能带结构、态密度及差分电荷密度分析,研究结果表明:Sc-ZnO(001)-Zn位掺杂体系稳定性最好,Sc-ZnO对单个CO、SO_(2)及H_(2)S分子的吸附能分别为-0.140 eV、-1.885 eV及-0.093 eV,其中对SO2分子的吸附为化学吸附,其余为物理吸附.确定了Sc-ZnO作为半导体气敏传感器来检测三种有毒气体的可行性,尤其是对于SO_(2)气体,为Sc-ZnO作为气敏传感材料实现对矿井有毒气体的检测提供了理论指导.