不同结构石墨烯纳米带吸附NH_3的第一性原理研究

为了进一步提高基于石墨烯的气敏传感器对NH_3的传感性能,采用第一性原理方法,研究了NH_3与不同结构扶手椅型石墨烯纳米带(AGNR)的相互作用,通过计算吸附能、电荷转移和灵敏度,分析NH_3在单层AGNR(MAGNR)结构上的最稳定吸附位置,以及3种含氧官能团(羟基、羧基、环氧基)的修饰对传感性能的影响。在此基础上,研究MAGNR结构、双层AGNR(BAG-NR)结构、含氧官能团修饰AGNR(MGO)结构以及MAGNR与MGO堆叠结构(MGO-MAGNR)对NH_3的传感性能。结果表明:NH_3在MAGNR结构碳六环的中心位置吸附最稳定,吸附能(-0.36eV)和电荷转移量(-4×10~(-21 )C)最小;羟基、羧基、环氧基的修饰会使MAGNR结构对NH_3的吸附能分别减小0.39、0.21和0.19eV,传感性能增强;相对于MAGNR结构,BAGNR结构对NH_3的灵敏度始终小于0.1,传感性能降低;相对于MAGNR、MGO、BAGNR这3种结构,NH_3在MGO-MAGNR结构上的吸附能更小,传感性能更好。