碳化钼 MXenes 作为针对特定化学战剂的高效纳米传感器
计算物理
2023-02-08 v1 材料科学
摘要
在国防、化学传感、医疗保健和安全环境监测单元等各种领域，对快速、可靠、廉价、非侵入、灵敏且低功耗的紧凑型传感器的需求正在增长。特别是，对化学战剂（CWAs）的高效检测对于人类的安全与安保至关重要。受此启发，我们探索了碳化钼 MXenes（Mo2CTx；Tx= O, F, S）作为针对选定 CWAs 的高效传感器，如胂（AsH3）、芥子气（C4H8Cl2S）、氯化氰（NCCl）和光气（COCl2），在水相和非水相介质中。我们的范德华修正密度泛函理论（DFT）计算表明，CWAs 与 Mo2CF2 和 Mo2CS2 单层在强化学吸附下结合，结合能范围为 -2.33 至 -4.05 eV，而 Mo2CO2 产生相对较弱的 -0.29 至 -0.58 eV 的结合。我们进一步报告了 CWA 吸附后 Mo2CTx 的电子性质、静电势和功函数的变化，其证实了一种高效的传感机制。统计热力学分析被用于探索 Mo2CTx 在不同温度和压力下的传感性质。我们相信我们的发现将为在空气中以及水相介质中灵敏且选择性检测高毒性 CWAs 的创新低成本可重用传感器类别铺平道路。
引用
@article{arxiv.2302.03181,
title = {Molybdenum Carbide MXenes as Efficient Nanosensors Towards Selected Chemical Warfare Agents},
author = {Puspamitra Panigrahi and Yash Pal and Thanayut Kaewmaraya and Hyeonhu Bae and Noushin Nasiri and Tanveer Hussain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03181},
year = {2023}
}