探索二维硼球形石的毒气感应与捕获潜力：基于 DFT 的研究
材料科学
2026-01-09 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维（2D）硼基材料因其卓越的物理化学性质和潜在技术应用而受到日益关注。因此，探索硼球形石（2D-B40），这是一种类 fullerene 二维硼基晶格，因其潜在的捕获和检测毒性气体（如 CO、NO、NH3 和 SO2）功能。因此，开展了密度泛函理论模拟，以探索吸附能和不同相互作用模式，其中 CO 表现出弱吸附 (-0.16 eV)，而 NO (-2.24 eV)、NH3 (-1.47 eV) 和 SO2 (-1.51 eV) 则发生强化学吸附。Bader 电荷分析揭示，2D-B40 对 NO 捐献显著电子，并从 SO2 接受电子。这些相互作用导致可测量的工作函数偏移，其中 SO2 产生最显著的调制（14.6%）。值得注意的是，ab initio 分子动力学模拟（AIMD）揭示，室温下 SO2 可发生自发分解，表明其具有双重功能，既可用于感应，也可用于环境修复。与其他硼基材料（如 chi3-borophene、beta12-borophene 和 B40 fullerene）相比，2D-B40 显示出更好的气体亲和性， positioned 作为检测和捕获毒性气体的通用平台。
引用
@article{arxiv.2601.04935,
title = {Exploring the Potential of Two-dimensional Borospherene for Toxic Gas Sensing and Capture: A DFT Study},
author = {Nicolas F. Martins and José A. dos S. Laranjeira and Kleuton A. L. Lima and Luiz A. Ribeiro and Julio R. Sambrano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.04935},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 9 figures