Can Silicon Carbide Nanotubes Sense Carbon Dioxide?
Can Silicon Carbide Nanotubes Sense Carbon Dioxide?
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碳化硅纳米管可以感应二氧化碳吗？
DOI：
10.1021/ct9000069
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发表时间：
2009-03
影响因子：
5.5
通讯作者：
Zhao, Jing-xiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ding, Yi-hong;Zhao, Jing-xiang
二氧化碳(CO2)的检测在环境、生物和工业过程中非常重要。最近的实验表明，碳纳米管可以作为化学传感器来检测某些气体分子，如NH3、NO2和O2。遗憾的是，二氧化碳的固有稳定性使得其在碳纳米管上的传感不成功，因为它在管子表面的吸附能相当弱。在本文中，我们研究了不同的锯齿形(n，0)(n=6，8，10，12和18)单壁碳化硅纳米管对二氧化碳的吸附，探讨了用密度泛函理论(DFT)计算碳化硅纳米管作为潜在的二氧化碳气体传感器的可能性。研究发现，管径和CO2覆盖率对管内CO2的相互作用起着重要作用。单一的CO2可以化学吸附到SiCNT的Si-C键上，具有明显的吸附能，并能从SiCNT上获得显着的电荷转移。随着管径的增大，吸附能逐渐减小。对于示例的(8，0)管，考虑了添加更多不同图案的二氧化碳分子，并且二氧化碳分子希望彼此尽可能地远离。随着CO2覆盖率的增加，CO2分子与管子之间的相互作用变弱，管子上最多可以吸附8个CO2分子。此外，我们还发现，由于吸附的不同，禁带宽度也有不同程度的降低。由于具有足够的电荷转移能力和较高的CO2浓度，SiCNT有望成为有效检测CO2分子的理想材料。
Detection of carbon dioxide (CO2) is very important in environmental, biological, and industrial processes. Recent experiment showed that carbon nanotubes can act as chemical sensors for detecting certain gaseous molecules such as NH3, NO2, and O2. Unfortunately, the intrinsic stability of CO2 makes its sensing by CNTs unsuccessful due to the rather weak adsorption energy on the tube surface. In the present Article, we study the CO2 adsorption on various zigzag (n,0) (n = 6, 8, 10, 12, and 18) single-walled SiC nanotubes to explore the possibility of the SiC tube as potential gas sensors for CO2-detection by density functional theory (DFT) calculations. It is found that tube diameter and CO2 coverage play important roles in the tube-CO2 interaction. A single CO2 can be chemisorbed to the Si-C bonds of SiCNT with appreciable adsorption energy and can draw significant charge transfer from the SiCNT. The adsorption energy decreases gradually with increased tube diameter. The addition of more CO2 molecules in different patterns has been considered for the exemplified (8,0) tube, and CO2 molecules prefer to be as far from each other as possible. With the increase of CO2 coverage, the interaction between CO2 molecules and tube becomes weaker, and up to eight CO2 molecules can be adsorbed on the tube. In addition, we find that the band gap is lowered to a different degree due to the different adsorption. Because of the sufficient charge transfer and high concentration of CO2, SiCNT could be a perfect material for efficiently detecting the CO2 molecule.
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DOI：
10.1002/chin.200649231
发表时间：
2006-12
期刊：
ChemInform
影响因子：
--
作者：
E. Snow;F. Perkins;J. Robinson
通讯作者：
E. Snow;F. Perkins;J. Robinson
DOI：
10.1117/12.784801
发表时间：
2008-01
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Y. Lo;Cheng-Shane Chu
通讯作者：
Y. Lo;Cheng-Shane Chu
影响因子：
5.5
作者：
Guohua Gao;H. Kang
通讯作者：
Guohua Gao;H. Kang
影响因子：
3.7
作者：
A. Dzyubenko
通讯作者：
A. Dzyubenko
影响因子：
4
作者：
Y. Miyamoto;B. Yu
通讯作者：
Y. Miyamoto;B. Yu