Metal Oxide (Ag2O, ZnO)-Doped MoSe2 Monolayer as a Highly Sensitive Gas Sensor for Greenhouse Gases (CO2, CH4, N2O, SF6) Detection

吸附 单层 温室气体 材料科学 兴奋剂 工作职能 氧化物 解吸 金属 纳米材料 甲烷 化学工程 分析化学(期刊) 光电子学 化学 环境化学 纳米技术 冶金 物理化学 有机化学 工程类 生物 生态学
作者
Zhenhao Wang,Tianhong Xia,Xiaofang Hu
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (17): 20994-21004 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c03995
摘要

With the increasing severity of greenhouse gas emissions, studying the detection and adsorption of greenhouse gases (GHGs) is indispensable. Therefore, aiming at four typical GHGs (CO2, CH4, N2O, and SF6), this study uses density functional theory (DFT) to calculate the gas-sensitive properties of metal oxide (Ag2O, ZnO)-doped MoSe2 (MO-MoSe2) nanomaterials to these gases. By analyzing the properties of adsorption energy, density of states, band structure, work function, and recovery time, we found that metal oxide (Ag2O, ZnO) doping can markedly enhance the adsorption capacity of MoSe2 monolayer on greenhouse gases, and the two doping materials have the application prospect as highly sensitive greenhouse gas sensors. Both Ag2O-MoSe2 and ZnO-MoSe2 have chemical adsorption on CO2 and N2O with adsorption energies ranging from −0.8 to −0.9 eV, and strong physical adsorption on CH4 and SF6 with adsorption energies between −0.7 and −0.8 eV. The large adsorption energy indicates that the two doping materials can be used as adsorbents for these gases. In addition, Ag2O-MoSe2 and ZnO-MoSe2 have excellent desorption capacity for these four gases at room temperature, such as recovery times of 3.40, 25.54, etc., making them the potential to be used as recyclable gas sensor materials. This research can provide theoretical guidance for the preparation of greenhouse gas sensors, which is conducive to the recovery and emission reduction of greenhouse gases.
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