利用气敏传感器检测SF6分解组分信息可评估GIS设备运行状态, 及早发现绝缘缺陷。金属掺杂的SnP3单层有着良好的吸附性能, 在气体检测领域具有应用前景。本文基于第一性原理计算并分析了Pd-SnP3单层吸附SO2、H2S、SOF2和SO2F2后体系的吸附能、态密度、能隙与解吸时间等参数, 探讨其用于气体传感器的可能性。结果表明: 在吸附性能方面, Pd-SnP3单层仅对SO2F2发生了化学吸附, 且结合态密度、差分电荷密度与转移电荷分析进一步验证了该材料对SO2F2的吸附效果明显优于SO2、H2S和SOF2; 在传感特性方面, 仅有SO2F2的吸附使体系的能隙发生了明显变化, 且该气体可在398 K及以上温度下从Pd-SnP3单层表面快速脱吸附。综合分析, Pd-SnP3单层对SO2F2具有高选择性和检测性。因此, Pd-SnP3单层具有成为检测SO2F2气敏材料的潜质。本研究为Pd-SnP3单层在气敏材料领域的应用提供理论基础。

本文基于第一性原理探讨了Ru掺杂的单层MoS2 (Ru-MoS2)的结构及其对SF6绝缘设备中的两种主要分解气体SO2F2和H2S的传感和吸附行为。Ru原子进入硫空位从而产生Ru-MoS2，结果表明，Ru-MoS2对SO2F2和H2S气体的吸附能(Ead)分别为-1.52和-2.11 eV，属于化学吸附。通过能带分析(BS)和态密度(DOS)分析进一步证明了两个体系的吸附性能，并阐述了Ru-MoS2用于电阻式气体传感器时的气体吸附传感机制。除此之外，本文在理论上探索了不同温度下Ru-MoS2解吸附SO2F2和H2S的恢复时间，在598 K温度下，SO2F2吸附体系的恢复时间为6.40 s，展示出该新型材料在高温下对气体的可恢复性。本文研究内容为Ru-MoS2检测SF6绝缘设备中的两种主要分解气体SO2F2和H2S提供理论基础，从而促进电力系统的稳定运行。