基于第一性原理的金掺杂石墨烯对SF6分解组分的气敏分析

• 作者: 喻蕾 张晓星 桂银刚 董星辰 黄蓉
• 来源期刊: 中国电机工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 第一性原理 六氟化硫分解组分 Au掺杂石墨烯 气敏传感器
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: 高电压技术
• 页码范围: 1828-1834
• 页数: 7页
• 分类号: TM835
• 语种: 中文
• DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.160069

摘要

六氟化硫(SF6)分解组分检测是诊断气体绝缘设备早期潜伏性绝缘故障的最佳方式之一,通过发现早期潜伏性故障可以有效避免突发性事故的发生.功能化石墨烯作为气敏材料在传感器方面展现了良好的应用前景.因此,该文基于第一性原理计算分析了功能化石墨烯基材料即Au原子掺杂石墨烯对SF6分解组分SO2F2、SOF2、SO2和H2S的气敏响应特性.理论计算了分解组分的分子吸附能,净电荷转移量,电子态密度,Mulliken电荷布居数,自旋磁矩,最高已占轨道,最低未占轨道等一系列表征气敏响应特性参量.结果表明:SO2F2、SOF2和H2S三种特征气体在Au掺杂石墨烯(金掺杂石墨烯)表面的吸附为较强烈的化学吸附效应,作用强度SO2F2＞H2S＞SOF2,而SO2在Au掺杂石墨烯表面的吸附作用介于物理吸附效应与化学吸附的临界状态.金掺杂石墨烯对SO2F2表现出良好的选择性和较高的灵敏性.仿真所得Au掺杂石墨烯对SF6分解组分气敏响应特性结果,对实验探究用于SF6绝缘设备的Au掺杂石墨烯气敏传感器具有重要指导作用.