应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法技术

本发明专利技术的一种应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，包括：S1.构建过渡金属改性MoTe2单层结构；S2.将SF6放电分解气体分子设置到过渡金属改性MoTe2单层上进行气体分子吸附行为分析，得到吸附状态信息；S3.计算SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的态密度分布；S4.分析SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的吸附效果；S5.确定过渡金属改性MoTe2单层在与SF6放电分解气体相互作用后的电导率变化状态。本发明专利技术有助于研究过渡金属在MoTe2单层膜上的改性行为，为将过渡金属改性MoTe2作为检测SF6放电分解气体的气敏材料提供了支持。放电分解气体的气敏材料提供了支持。

【技术实现步骤摘要】
应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法


[0001]本专利技术涉及气敏传感分析领域，具体涉及一种应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法。

技术介绍

[0002]在高压设备和电力工业的气体绝缘系统的紧凑设计中，SF6气体因其高介电强度、高电弧中断、热稳定性、化学惰性和无毒等综合优势而得到广泛应用。但SF6气体在放电下容易转化为有毒和腐蚀性的副产物，SF6气体电离产生的低硫氟化物会与气体绝缘系统中的微量水分和杂质迅速反应，形成最常见的稳定分解产物，如SO2、SOF2和HF等。这些分解的气体杂质如果处理不当，不仅会降低充注气体的绝缘强度，还会对环境和人体健康造成危害。同时，酸性气体SO2也会腐蚀气体绝缘系统内部原有的绝缘装置，加剧电晕放电，进一步影响电力系统的安全稳定运行。
[0003]目前，应用于SF6放电分解气体的MoTe2气敏传感的分析越来越多，MoTe2与其他过渡金属二卤化物(TMD)相比，具有更低的结合能和更大的键长。其中，Wang等人利用MoTe2单层强大的感应潜力，从理论上吸附了SF6分解组分，给出了这一本征MoTe2气体敏感性研究的相关数据。但上述分析过程简单，并没有从过渡金属改性MoTe2的方面进行扩展分析，也就无法选择合适的气敏材料对SF6放电分解气体进行高精度、高效率地检测。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，有助于研究过渡金属在MoTe2单层膜上的改性行为，为进一步拓宽过渡金属改性MoTe2作为高性能气体传感器的气敏材料用于SF6放电分解气体的检测具有重要意义。
[0005]本专利技术的应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，包括如下步骤：
[0006]S1.构建过渡金属改性MoTe2单层结构；
[0007]S2.将SF6放电分解气体分子设置到过渡金属改性MoTe2单层上进行气体分子吸附行为分析，得到吸附状态信息；
[0008]S3.计算SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的态密度分布；所述态密度分布包括总态密度分布以及分波态密度分布；
[0009]S4.基于态密度分布对吸附状态信息进行分析，得到SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的吸附效果；
[0010]S5.对过渡金属改性MoTe2单层中SF6放电分解气体分子的吸附进行分子轨道分析，得到过渡金属改性MoTe2单层在与SF6放电分解气体分子相互作用后的电导率变化状态。
[0011]进一步，所述过渡金属为Au、Ag以及Cu中的一种。
[0012]进一步，构建过渡金属改性MoTe2单层结构，具体包括：
[0013]S11.对电子的交换和关联进行处理；
[0014]S12.消除过渡金属原子的相对论效应；
[0015]S13.采用p轨道双数值加极化函数作为原子轨道基组对氢键进行计算；
[0016]S14.选择Grimme方法对Ag改性的MoTe2模型和Cu改性的MoTe2模型进行 DFT
‑
D校正；
[0017]S15.TS开发的DFT
‑
D2方法用于理解Au改性的MoTe2模型中的分子间作用力和长程相互作用；
[0018]S16.使用设定的全球轨道截止半径以及设定的涂抹面积进行单层结构的平滑收敛。
[0019]进一步，步骤S1中，还包括：对SF6放电分解气体分子结构以及过渡金属改性MoTe2单层结构进行优化，得到优化后的分子结构以及单层结构，并基于优化后的单层结构，对过渡金属改性MoTe2的几何结构和电子性质进行分析。
[0020]进一步，所述吸附行为包括吸附能以及电荷转移。
[0021]进一步，基于态密度分布对吸附状态信息进行分析包括对SF6放电分解气体分子的活化状态分析以及对电子在基底上的分布分析。
[0022]进一步，所述分子轨道分析包括最高占据分子轨道分析以及最低未占分子轨道分析。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种应用于SF6放电分解气体的过渡金属(TM)改性MoTe2气敏传感分析方法，基于密度泛函理论(DFT)选择贵金属 (Au、Ag、Cu)作为MoTe2表面的改性原子，并使SO2、SOF2和HF气体分子被吸附在TM(Au、Ag、Cu)改性的MoTe2(TM
‑
MoTe2)单层膜上，进而分析吸附体系的几何结构和电子性质，本专利技术有助于研究过渡金属在MoTe2单层膜上的改性行为，为进一步拓宽过渡金属改性MoTe2作为高性能气体传感器的气敏材料用于SF6放电分解气体的检测具有重要意义。
具体实施方式
[0024]以下对本专利技术做出进一步的说明：
[0025]本专利技术的应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，包括如下步骤：
[0026]S1.构建过渡金属改性MoTe2单层结构；
[0027]S2.将SF6放电分解气体分子设置到过渡金属改性MoTe2单层上进行气体分子吸附行为分析，得到吸附状态信息；
[0028]S3.计算SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的态密度分布；所述态密度分布包括总态密度分布以及分波态密度分布；
[0029]S4.基于态密度分布对吸附状态信息进行分析，得到SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的吸附效果；
[0030]S5.对过渡金属改性MoTe2单层中SF6放电分解气体分子的吸附进行分子轨道分析，得到过渡金属改性MoTe2单层在与SF6放电分解气体分子相互作用后的电导率变化状态。
[0031]本实施例中，所述过渡金属为Au、Ag以及Cu中的一种。所述SF6放电分解气体包括
SO2气体、SOF2气体以及HF气体。
[0032]本实施例中，构建过渡金属改性MoTe2单层结构，具体包括：
[0033]采用密度泛函理论在Materials Studio软件的Dmol3模块中执行本实例所有的自旋极化计算，其中选择广义梯度逼近方法(GGA)的Perdew
‑
Burke
‑
Ernzerhof (PBE)功能对电子的交换和关联进行近似处理。为了确保得到的模型处于稳定状态，便于后续的计算和分析，选择DFT Semi
‑
core Pseudopots(DSPP)在内核处理中消除TM原子的相对论效应。
[0034]采用p轨道双数值加极化函数(DNP)作为原子轨道基组，使氢键的计算精度更高。使用Grimme方法对Ag改性的MoTe2模型和Cu改性的MoTe2模型进行DFT
‑
D校正，同时TS开发的DFT
‑
D2方法用于理解Au改性的MoTe2模型中的分子间作用力和长程相互作用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.构建过渡金属改性MoTe2单层结构；S2.将SF6放电分解气体分子设置到过渡金属改性MoTe2单层上进行气体分子吸附行为分析，得到吸附状态信息；S3.计算SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的态密度分布；所述态密度分布包括总态密度分布以及分波态密度分布；S4.基于态密度分布对吸附状态信息进行分析，得到SF6放电分解气体分子在过渡金属改性MoTe2单层上的吸附效果；S5.对过渡金属改性MoTe2单层中SF6放电分解气体分子的吸附进行分子轨道分析，得到过渡金属改性MoTe2单层在与SF6放电分解气体分子相互作用后的电导率变化状态。2.根据权利要求1所述的应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，其特征在于：所述过渡金属为Au、Ag以及Cu中的一种。3.根据权利要求2所述的应用于SF6放电分解气体的过渡金属改性MoTe2气敏传感分析方法，其特征在于：构建过渡金属改性MoTe2单层结构，具体包括：S11.对电子的交换和关联进行处理；S12.消除过渡金属原子的相对论效应；S13.采用p轨道双数值加极化函数作为原子轨道基组对氢键进行计算；S14.选择Grimme方法对Ag改性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国凡，唐汪洋，刘朝东，孙南巡，何帮颖，梁朝晖，李睿，桂银刚，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司巫山供电分公司，
类型：发明
国别省市：