Efficient and selective sensing of nitrogen-containing gases by Si2BN nanosheets under pristine and pre-oxidized conditions

氮气 化学工程 X射线光电子能谱 选择性 无机化学 化学 纳米片 催化作用
作者
Tanveer Hussain,Deobrat Singh,Sanjeev K. Gupta,Amir Karton,Yogesh Sonvane,Rajeev Ahuja
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:469: 775-780 被引量:40
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2018.11.020
摘要

Abstract Motivated by the promise of two-dimensional nanostructures in the field of gas sensing, we have employed van der Waals corrected density functional theory calculations to study the structural, electronic and gas sensing propensities of the recently designed Si2BN monolayer. Our rigorous simulations reveal that the representative members of nitrogen-containing gases (NCGs) such as NO, NO2 and NH3 binds extremely strongly on pristine Si2BN monolayer. However, a strong dissociative adsorption in case of NO and NO2 would poison the Si2BN and ultimately reversibility of the monolayer would be compromised. Exploring the sensing mechanism in more realistic pre-oxidized conditions, the binding characteristics of O2@Si2BN changed dramatically, resulting into much lower adsorption in associative manner for all NO, NO2 and NH3. A visible change in work function indicates the variation in conductivity of O2@Si2BN upon the exposure of incident gases. Sustainable values of binding energies would also ensure a quick recovery time that makes O2@Si2BN an efficient nano sensor for pollutants like NCGs.

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