申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2020-11-03

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN112371076A

主分类号：B01J20/02(20060101)

分类号：B01J20/02(20060101);B01J20/06(20060101);B01D53/02(20060101);G06Q10/04(20120101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.10.29#授权;2021.03.09#实质审查的生效;2021.02.19#公开

摘要：本发明公开了一种基于掺杂Al原子单层ZnO的HF吸附性能预测方法，其方案是：构建本征ZnO单层模型；根据不同吸附位点和HF分子取向，分别构建HF吸附在本征ZnO单层上和吸附在Al掺杂的ZnO单层上的模型；计算每种吸附模型的结构稳定性和电子性质，得到HF吸附在本征ZnO单层上和Al掺杂的ZnO单层上的吸附能、吸附高度、结构参数、能带结构、态密度、密立根电荷布居及差分电荷密度。本发明通过仿真预测出了Al掺杂的ZnO单层材料对HF有良好吸附效果，且比本征ZnO单层吸附效果更敏感的结果，为更好利用该材料对HF这一有毒气体进行检测提供了实验依据，可用于设计基于掺杂Al原子单层ZnO材料的HF气体探测器。

主权项：1.基于掺杂Al原子单层ZnO的HF吸附性能预测方法，其特征在于，包括如下：1对ZnO体材料原胞沿0001晶面进行切割，并在垂直于z轴的方向添加的真空层，以避免周期性引起的层间相互作用，得到本征ZnO单层原胞；2采用广义梯度近似的方法对本征ZnO单层原胞进行几何优化，得到本征ZnO单层模型ZnO-ML；3按照理论的H-F键长度确定H原子和F原子坐标，并进行连接，构建单独的HF原胞，对其采用广义梯度近似法进行优化，得到稳定的HF分子模型；4按照不同的吸附位点和HF分子的取向，将HF分子添加到ZnO-ML表面，形成多个本征ZnO-ML吸附HF的结构，采用广义梯度近似法对每一种结构进行优化，得到本征ZnO-ML吸附HF模型体系；5计算本征ZnO-ML吸附HF模型体系中每一种结构的吸附能Ea和吸附高度D，并将其从小到大排序，在排序过程中将吸附能Ea作为优先参考，当吸附能Ea相同时，吸附高度D小的排在前面。选择前四种结构，通过模拟软件计算出能带结构和态密度，并绘制出各结构模型对应的能带结构图和态密度图；6在本征ZnO-ML模型中，用Al原子替代Zn原子构建Al掺杂的ZnO-ML原胞；对其采用广义梯度近似的方法进行几何优化，得到Al掺杂的ZnO-ML模型Al-ZnO-ML；7按照步骤5选取的四种结构中HF分子的吸附方式，采用的TZn位点替换成TAl，在Al-ZnO-ML模型上进行HF吸附，形成四个Al-ZnO-ML吸附HF的结构，并对其采用广义梯度近似法进行几何优化，得到Al-ZnO-ML吸附HF模型体系；8计算Al-ZnO-ML吸附HF模型体系中每一种结构的吸附能Ea'和吸附高度D1；通过模拟软件计算出能带结构和态密度，并绘制出各结构模型对应的能带结构图和态密度图；9对本征ZnO-ML吸附HF模型体系和Al-ZnO-ML吸附HF模型体系中各自最稳定的结构进行密立根电荷布居及差分电荷密度Δρ的计算，获得HF吸附性能的预测结果。

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