众所周知，C6H6和HCO是两种严重威胁人体健康的室内有害气体，被世界卫生组织列为致癌物和致畸物。 长期吸入低浓度C6H6可导致慢性C6H6中毒，可表现为出血倾向、血压下降、昏迷、抽搐、呼吸和循环衰竭，甚至DNA改变。
有鉴于此，桂银刚等，西南大学基于第一性原理计算，选取Ag2O和Cuo修饰的MoSe2纳米片作为气敏材料，研究了其对C6H6和HCOs的吸附和敏感性。
模型和计算方法
图1C6H6、HCHO 和 MOSE2 结构模型
为了获得TMO MOSE2传感器对C6H6和HCO2的吸附特性，建立的C6H6分子、HCho分子和MOSE2结构模型如图1所示。 对于mose2，采用5 5的超胞结构，并设置25的真空层进行屏蔽周期性作用。
而结构的优化是基于：Materials Studio 中的 DMOL3 模块，采用广义梯度近似（GGA）下的PBE函数，并采用DNP的计算基集。 采用5 5 1 k点网格对布里渊区进行采样，相应的能量、力场和位移的收敛准则分别设定为1 10-5 hm、2 10-3 ha和5 10-3。
结果与讨论
图2优化的 TMO-MOSE2 结构
从图2中可以看出，在TMO-MOSE2结构中，Cu和Ag原子与MoSe2衬底比较接近，而O原子与MoSe2衬底较远。 Ag2O和CuO对MoSe2的吸附能分别为7.。489 和 6301 ev。
而根据穆利肯理论分析，金属原子在金属氧化物中充当电子的受体，而基体是电子的供体。 这导致电子转移，从而实现电荷的充分分布，从而改变其电导率。
图3Tmo-MOSE2 能带结构和态密度
从图3可以看出，Ag2O和Cuo修饰后，杂质能级被引入导带和价带中，从而增加了电子到达导带的概率，提高了它们的电导率。 如图3a-c所示，原始MoSe2、Cuo-MoSe2和Ag2O-MoSe2的带隙分别为1。657，0.194 和 0963 ev。通过对图3D-G中DOS的分析，该修改使费米能级向左移动，从而增强了系统的电导率。 从PDOS可以发现，Ag的4D、Cu的4D和Se的4P轨道之间存在很强的杂化，有利于保持改性结构的化学稳定性。
图4气体分子在TMO-MOSE2上最稳定的吸附结构表1气体分子在TMO-MOSE2上的吸附参数
图4a显示了HCOs在Ag2O-Mose2上的吸附结构，吸附后气体分子没有明显变化。 对于表1所示的其余三种吸附构型的变化参数（气体分子与衬底之间的距离、吸附能和电荷分布），可以发现气体分子与衬底之间的距离越短，电子云重叠越多，相互作用越强，吸附能越负。
图5吸附后气体分子的能带结构
气体分子吸附后，带隙的减小意味着整个体系的电导率在一定程度上增加，电导率变好。 通过对比前后（图3和图5）的能带变化，发现4种吸附构型的能带变化和电导率遵循以下规律，即Ag2O-Mose2 Hcho>Ag2O-Mose2 C6H6>Cuo-Mose2 Hcho>Cuo-Mose2 C6H6。
图6吸附气体分子后的DoS
HCO吸附后（图6A），Ag的4D峰和O的2P峰在-125 EV 和 -3在 50 EV 附近存在重叠，因为该能量附近的电子轨道发生了显着变化，这会导致 TDoS 曲线发生变化。 图 6b 也是如此。 对于C6H6吸附，费米能级附近的TDOS略有降低，这意味着结构的电导率也略有降低，如图6d所示。
无花果7.吸附气体分子前后homo和lumo的变化
如图7a所示，由于Ag原子的化学性质较强，吸附前Homo和Lumo主要分布在Ag原子周围，气体分子吸附后Eg值逐渐增大。 对于 Ag2O-Mose2，电导率将 Hcho > C6H6 改变。 cuo-mose2 也是如此。 综上所述，可归因于以下规则，即 ag2o-mose2 hcho > ag2o-mose2 c6h6 > cuo-mose2 hcho > cuo-mose2 c6h6。
结论与展望
结果表明，Ag2O和CuO在MOSE2纳米片上表现出稳定的改性结构，提高了MOSE2表面的气体吸附活性。 基于密度泛函理论，分析了吸附结构、吸附能、电荷转移、能带和态密度。 气体分子通过化学吸附在Ag2O Mose2纳米片表面形成稳定构型，通过物理吸附在Cuo Mose2纳米片上形成稳定构型。 Ag2O和Cuo修饰的MOSE2纳米片的吸附容量为HCO>C6H6，两种气体的吸附过程均为放热自发过程。 相比之下，Ag2O MoSe2纳米片上的气体吸附比Cuo MoSe2纳米片更稳定。
书目信息
gui yingang et.al first-principles study of the gas sensing of benzene and formaldehyde by ag2o- and cuo-modified mose2 nanosheets acs applied nano material 2022, 5, 9, 12907–12914