Первопринципные расчеты поглощения CO2 на поверхности ( 1010 ) ZnO

Abstract

газовые сенсоры на основе наноструктурированного оксида цинка (ZnO) (наностержни/нанопроволоки) обеспечивают возможность высокочувствительного и селективного обнаружения широкого спектра различных молекул газа и биомолекул в режиме реального времени. Механизм взаимодействия CO 2 с поверхностью ( 1010 ) ZnO является сложным и требует детального изучения механизма адсорбции на атомном уровне.В данной работе мы смоделировали адсорбцию молекулы CO 2 на поверхности оксида цинка с использованием гибридного метода теории функционала плотности в приближении линейных комбинаций атомных орбиталей (LCAO). Все вычисления выполнялись с помощью программного кода CRYSTAL. Показано, что тридентатная конфигурация является наиболее энергетически благоприятной, энергия связи молекулы слабо зависит от покрытия поверхности. Бидентатная структура молекулы также энергетически благоприятна, что хорошо согласуется с различными экспериментальными данными по энергии адсорбции и с выводами NEXAFS. Наличие собственных дефектов на поверхности, таких как кислородная вакансия, приводит к небольшому снижению энергии связи. Полученные результаты объясняются по наблюдаемым данным эксперимента NEXAFS и гипотетическому образованию нового соединения H 2 CO на поверхности.