Zn填补部分Te空位MoTe_(2)对油纸绝缘内H_(2)O分子的第一性原理仿真分析

变压器油纸绝缘中的水分子(H_(2)O)极大程度影响着变压器的绝缘老化性能,如何有效检测及吸附油纸绝缘中微量H_(2)O分子的研究引起广泛关注。该文基于第一性原理的仿真分析,研究在Te空位MoTe_(2)表面空位处掺入一个过渡金属锌(Zn)原子(即用一个Zn原子代替一个Te原子)以增强对H_(2)O分子的吸附及传感性能。结果表明,Te空位MoTe_(2)基底和Zn原子之间的结合,能为H_(2)O分子和掺杂基质之间的相互作用提供显著增益。与原始Te空位MoTe_(2)基底相比,表面改性后H_(2)O分子的吸附能由-0.295 eV增加至0.688 eV(约2.37倍),处于0.415~0.829 eV的理想吸附能范围。因此,Zn-V-MoTe_(2)可作为一种新型二维纳米材料实现油纸绝缘中微量H_(2)O分子吸附与检测。

油浸式变压器内微水在Zn改性C空位C_(3)N的吸附传感特性及电子行为研究

油浸式变压器的含水量直接决定着变压器的绝缘水平和使用寿命,保证变压器安全稳定运行,对水分子(H_(2)O)传感器的可靠性提出了新的要求。基于泛函密度理论计算(DFT),分析了过渡金属纳米Zn粒子对二维材料C_(3)N的表面改性效应。在对本征C_(3)N、C空位C_(3)N,及Zn原子掺杂C_(3)N对H_(2)O分子的吸附能力进行比较后,发现掺杂后的吸附能分别为本征(-0.231 eV)及C空位C_(3)N(-0.550 eV)的3.52倍和1.48倍。Zn原子能够在维持原有C_(3)N化学结构稳定性的同时,提高复合结构的导电性。结果表明,掺杂原子的附着改善了C_(3)N单层对变压器中H_(2)O吸附时的电子行为。吸附类型从物理吸附转变为化学吸附,理想的吸附能(-0.814 eV)使掺杂系统拥有良好的吸附和解吸性能。本研究为进一步应用变压器H_(2)O分子传感器,实现绝缘设备的在线监测提供了理论依据。