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用于气体分子吸附的准一维硅纳米结构:一项DFT研究
摘要: 多孔结构提供了适用于气体传感的巨大表面积,然而其量子准局域效应对分子传感能力的影响却鲜有研究。本研究通过第一性原理计算,将硅纳米孔与硅纳米线的气体传感性能进行对比分析,重点研究了相同横截面的硅纳米孔和纳米线对有毒气体分子CO、NO、SO?和NO?的吸附特性。结果表明:硅纳米孔与纳米线的传感相关性质高度相似,说明表面效应占主导地位;但在某些特定情况下(如吸附CO的纳米多孔硅呈现金属能带结构,而同尺寸纳米线仍保持半导体特性),二者存在显著差异,这表明量子准局域效应可能在此过程中起重要作用。这些发现对研究气体分子在纳米结构表面吸附背后的量子现象具有重要意义,可应用于化学探测器或催化剂领域。
关键词: 传感、化学传感器、硅纳米线、密度泛函理论、分子吸附、多孔硅
更新于2025-09-23 15:23:52
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氧化物表面氧空位形成及后续分子吸附的密度泛函理论计算
摘要: 表面氧空位形成能(EOvac)是决定金属氧化物催化活性的重要参数。因此估算这些能量可实现具有潜力的催化剂候选材料的数据驱动设计。本研究测定了多种绝缘体和半导体氧化物的EOvac。统计分析表明,带隙、体相形成能和电子亲和能是显著影响EOvac的关键因素。氧脱附后电子会进入缺陷态,这些态可能位于价带、禁带中部或导带。研究还考察了O2、NO、CO、CO2和H2分子在缺氧表面的后续吸附行为。这些分子优先吸附于缺陷位点,且EOvac被确认为决定吸附模式的主导因素,同时也是与吸附能呈现良好相关性的描述符。
关键词: 催化活性、分子吸附、氧空位形成能、金属氧化物、密度泛函理论
更新于2025-09-23 15:21:21
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理解CuSCN表面分子吸附对钙钛矿太阳能电池应用的影响
摘要: CuSCN已被用作太阳能电池的空穴传输材料,研究证实其能为钙钛矿太阳能电池提供优异的功率转换效率和稳定性。在本研究中,我们通过第一性原理计算来探究溶液法制备太阳能电池中常见小分子存在时CuSCN表面的结构与性质。这些分子吸附物包括合成卤化铅钙钛矿太阳能电池组分(如碘化甲铵(MAI)、碘化铅(PbI2))所用的添加剂、前驱体和溶剂(如乙腈、氯仿、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、甲醇和乙醇)。研究表明,CuSCN表面与这些添加剂分子存在不同程度的相互作用,且这种吸附强烈依赖于CuSCN的表面取向。PbI2组分的存在会在CuSCN带隙内引入额外的空态。分子吸附物会影响CuSCN表面的电子和光学性质,因此需要进一步研究基于添加剂的钙钛矿/CuSCN体系界面工程方法。本研究为理解CuSCN表面在光电子应用中的特性奠定了基础。
关键词: 钙钛矿太阳能电池、光电子应用、CuSCN、分子吸附、第一性原理计算
更新于2025-09-19 17:13:59