我们利用第一性原理理论将Au和B嵌入石墨烯（Au-和B-石墨烯）作为传感材料，可用于检测空气绝缘开关设备（AIS）中的典型故障气体NO₂和O₃。首先研究了Au和B在石墨烯上的嵌入行为，发现Au和B原子都被化学性质稳定地吸附在空缺陷的石墨烯上；在气体吸附体系中，NO₂和O₃在Au -石墨烯上的吸附为化学吸附，而在B-石墨烯上的吸附为物理吸附。Au-石墨烯和B-石墨烯在气体吸附中的电子特性表明，Au-石墨烯对O₃和B-石墨烯对NO₂具有电阻型传感电位。此外，Au-石墨烯是一种很有前途的用于NO₂和O₃的WF气体传感器。这项工作的发现揭示了Au和B-石墨烯在AIS中检测NO₂和O₃的强大潜力，这为探索新型石墨烯气体传感器在电力系统中的应用提供了指导。
 
 
图1. (a1)-(a2)原始石墨烯的构型和BS，以及(b1)-(b2)空位缺陷石墨烯的构型和BS。
 
 
图2. 空位缺陷石墨烯上的金和硼嵌入行为。
 
 
图3. Au-石墨烯(a1)-(a3)和B石墨烯(b1)-(b3)的CDD、BS和ADOS。
 


图4. (a1)-(a3) NO₂和(b1)-(b3) O₃在Au-石墨烯上吸附的MSC和CDD。
 


图5. (a1)-(a3) NO₂和(b1)-(b3) O₃在B-石墨烯上吸附的MSC和CDD。
 
 
图6. (a1)-(a2)Au-石墨烯/NO₂体系、(B1)-(B2)Au-石墨烯/O₃体系、(C1)-(C2)B-石墨烯/NO₂体系、(D1)-(D2)B-石墨烯/O₃体系的BS和ADOS。
 
 
图7. Au-和B石墨烯及其气体吸附体系的WF。
 
      相关研究成果由国家电网宁夏电力有限公司电力科学研究院Lei Chen和西南大学人工智能学院 Hao Cui 等人于2024年发表在Results in Physics (https://doi.org/10.1016/j.rinp.2024.107496 )上。原文：First-principles insights into Au- and B-embedded graphene for detections of NO₂ and O₃ in air insulated switchgears

转自《石墨烯研究》公众号