金红石相氧化物TiO2,SnO2和GeO2表面氧化性对HCl气体光学气敏传感特性的影响

利用光学气敏材料吸附气体来检测气体成分及浓度,成为了大家的一个研究热点.采用基于密度泛函理论(DFT-D)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了含氧空位金红石相TiO2(110)表面,SnO2(110)表面和GeO2(110)表面吸附HCl气体后,表面结构的氧化性能、态密度、电荷分布、差分电荷密度以及光学性质,讨论吸附对光学气敏传感特性的影响.研究发现:HCl气体均易吸附于含氧空位金红石相TiO2,SnO2和GeO2表面;且吸附后的稳定性为:TiO2＞SnO2＞GeO2;氧化性是影响吸附能力和光学气敏传感性能的重要因素,HCl分子吸附于表面后其氧化性强弱为:TiO2氧空位＞SnO2氧空位＞GeO2氧空位;从态密度和光学性质分析发现,含氧空位金红石相TiO2(110)吸附HCl分子后,光学性质的改变最为明显,特别是对于500～700 nm的光,TiO2具有很好的光学气敏传感效应,可作为一种较为理想的光学气敏传感材料.