羟基化碳纳米管检测变压器油中溶解气体的气敏仿真

摘要

本文应用密度泛函理论,通过计算机量子力学模拟研究了羟基侧壁修饰的(8,0)单壁碳纳米管(SWNT-OH)对变压器油中溶解气体分子H2,CO,CH4,C2H6,C2H4,C2H2的吸附特性。计算得到的吸附能,净电荷转移量及作用距离表明,SWNT-OH对油中溶解气体分子的吸附基本属于物理吸附,但对乙炔的吸附接近化学吸附。SWNT-OH对有机分子(CH4,C2H6,C2H4, C2H2)的吸附能力大于对无机分子(CO,H2)的吸附能力,在有机分子中对C2H2 的吸附能力最大.同时比较了SWNT-OH 吸附CO和C2H2之后的态密度图。结果表明,态密度图都发生了变化,吸附C2H2后SWNT-OH趋于P型半导体,导电性能增强.实验室内,采用混酸修饰的碳纳米管对6 种变压器油中溶解气体进行测试,实验结果与仿真结果基本一致.因此,预测SWNT-OH 可以作为检测变压器油中溶解的C2H2气体的新型气体传感器。