作为潜在 HCN 气体传感器的本征与掺杂 MoS2 单层：一项 DFT 研究
材料科学
2026-01-22 v1
摘要
二维过渡金属二硫族化物因其可调谐特性而受到广泛研究。本工作采用密度泛函理论（DFT）研究了 HCN 在本征与掺杂 MoS2 单层（X-MoS2，其中 X = P、N、Si、Al、B、Cl）上的吸附行为与传感特性。考察了所有系统的结构、电子与光学特性，以研究各种掺杂 MoS2 单层的传感性质。特别是，Al-MoS2 系统表现出以化学吸附为特征的最强吸附，而其余系统表现出物理吸附类型的相互作用。恢复时间以及电子与光学特性的变化表明，Si-MoS2 具有微秒级的超快响应，而 Al-MoS2 表现出显著更长的恢复时间，使其不适用于可重复使用的传感器。P-MoS2、Si-MoS2 与 Al-MoS2 单层在 HCN 吸附后表现出显著的特性变化。为探索吸附强度与恢复行为的可调谐性，进一步研究了 P、Si 与 Al 掺杂下含两个与三个掺杂原子的系统。结果表明，双重掺杂增强了吸附强度，而三重对称掺杂则使其减弱。基于吸附能、恢复时间与电子响应，2P-MoS2 与 3Al-MoS2 被确定为 HCN 电化学与化学电阻式传感的有候选材料。此外，在紫外区域观测到的光学响应突显了它们在紫外范围光学传感器设计中的潜力。
引用
@article{arxiv.2601.14972,
title = {Pristine and Doped MoS2 Monolayers as Potential HCN Gas Sensors: A DFT Study},
author = {Neeraj Thakur and Anjna Bhardwaj and Arun Kumar and Amarjeet Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.14972},
year = {2026}
}