Metal Embedded Phthalocyanine Monolayers as Promising Materials for Toxic Formaldehyde Gas Detection: Insights from DFT Calculations

单层 密度泛函理论 吸附 分子 甲醛 酞菁 材料科学 电荷密度 金属 化学物理 纳米技术 化学工程 化学 物理化学 计算化学 有机化学 物理 量子力学 工程类
作者
Rou Xue,Chen Wang,Yajun Wang,Qijun Guo,Enrui Dai,Zhifeng Nie
出处
期刊:Metals [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (9): 1442-1442 被引量:9
标识
DOI:10.3390/met12091442
摘要

The design of the good-performance materials for toxic formaldehyde (CH2O)-gas-detection is critical for environmental preservation and human health. In this work, density functional theory (DFT) calculations were employed to investigate the adsorption behavior and electronic properties of CH2O on transition metal (TM)-doped phthalocyanine monolayers. Our results prove that PdPc and RuPc monolayers are thermodynamically stable. Analysis of the adsorption energy showed that the CH2O gas molecule was chemisorbed on the RuPc monolayer, while it was physisorbed on the PdPc nanosheet. The microcosmic interaction mechanism within the gas-adsorbent system was revealed by analyzing the density of states, the charge-density difference, the electron-density distribution, and the Hirshfeld charge transfer. Additionally, the RuPc monolayer was highly sensitive to CH2O due to the obvious changes in electrical conductivity, and the recovery time of CH2O molecule was predicted to be 2427 s at room temperature. Therefore, the RuPc monolayer can be regarded as a promising gas-sensing material for CH2O detection.
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