Ni掺杂单层PtSe_(2)检测变压器油中溶解气体CH_(4)和C_(2)H_(4)的DFT研究

甲烷(CH_(4))和乙烯(C_(2)H_(4))是变压器故障的重要特征气体,其组分可以有效反应变压器的运行状态。为实现特征气体的快速精准检测,文中提出一种新型材料Ni掺杂单层PtSe_(2)(Ni-PtSe_(2))用于检测变压器油中溶解特征气体CH_(4)和C_(2)H_(4)的检测方法。基于第一性原理密度泛函理论,文中对单层Ni-PtSe_(2)吸附变压器油中溶解特征气体CH_(4)和C_(2)H_(4)进行理论计算,从理论上探讨单层Ni-PtSe_(2)在气体吸附前后的几何结构、单层NiPtSe_(2)电子态密度以及能带结构的变化。计算发现,CH_(4)和C_(2)H_(4)气体吸附体系的吸附能分别为-1.536 eV和-2.502 eV,表明单层Ni-PtSe_(2)对两种特征气体的吸附均为化学吸附,同时也说明单层Ni-PtSe_(2)对C_(2)H_(4)分子具有更强的吸附性能,这在态密度和功函数中也进一步得到了证实。单层Ni-PtSe_(2)作为电阻型传感器,能带结构BS和前线分子轨道分析为其提供了基本传感机制。结果表明,单层Ni-PtSe_(2)是一种检测变压器油中溶解特征气体CH_(4)和C_(2)H_(4)的优越的气体传感器。通过单层Ni-PtSe_2检测CH_(4)和C_(2)H_(4)气体来监测变压器的状态,可以进一步保证电力系统的稳定运行,这一研究可用于实现相关应用,并为变压器安全监测提供传感器支撑。