WO3(Vo)納米線氣敏靈敏度與氣體選擇性的理論研究.pdf

1、本文采用密度泛函第一性原理計(jì)算的方法、運(yùn)用MS（Materials Stdio）軟件，研究WO3納米線中氧空位的存在對材料氣敏靈敏度以及氣體選擇性的影響。
　　基于實(shí)驗(yàn)制備的[010]晶向的WO3納米線構(gòu)建理論結(jié)構(gòu)模型，分析討論了納米線表面非等價的氧原子分別去除后形成的三種空位納米線模型。隨后建立了NO2氣體分子在理想納米線和空位納米線的吸附模型，計(jì)算了吸附前后吸附能、電子結(jié)構(gòu)、電子布局分布，對比分析了理想納米線和氧空位納米線氣體

2、吸附體系的內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移特性。計(jì)算結(jié)果表明，NO2吸附于 NW_Vb模型的 Oa位(NW_Vb-a-NO2模型)時具有最低的吸附能Eads(-3.49eV)；吸附后模型的禁帶寬度從2.25 eV減小到1.42 eV；的NO2分子吸附含氧空位的納米線表面時俘獲了0.84e電子，該電子轉(zhuǎn)移數(shù)大于NO2吸附在理想納米線表面時的情況。吸附能、電子轉(zhuǎn)移數(shù)目以及吸附強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果均表明，相對于理想納米線，NO2氣體吸附在空位 WO3納米線表面表現(xiàn)出了

3、更好的氣敏性能特別是更高的氣敏靈敏度。
　　通過不同氣體分子在空位 WO3納米線表面吸附前后的電荷布局分布計(jì)算研究了空位WO3納米線的氣體選擇性。不同氣體吸附體系內(nèi)所發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移數(shù)的多少（|△q|）定量反映出了空位WO3納米線對不同氣體的靈敏度差異，進(jìn)而可以直觀地獲得材料對特定氣體的選擇性的理論信息。首先基于氧空位納米線模型建立了NH3，CH4、H2和CO氣體的吸附體系模型，通過吸附能的計(jì)算獲得了最為理想的吸附模型。進(jìn)一步的吸附

4、態(tài)密度計(jì)算結(jié)果顯示 NO2和 NH3分子吸附前后的禁帶附近能級變化最大。與 CH4、H2、CO相比，NO2和 NH3在含有氧空位的 WO3納米線上吸附導(dǎo)致了更多的電子轉(zhuǎn)移因而具有明顯高的靈敏度，而 NO2和 NH3吸附后導(dǎo)電性表現(xiàn)出相反的變化。表明氧空位 WO3納米線傳感器對NO2有著良好的氣敏選擇性。
　　總之，本文從理論研究了氧空位的存在對 WO3納米線吸附 NO2分子的機(jī)理，對氣敏傳感器用WO3納米線敏感材料的制備提供了好的