Theoretical study on the adsorption of volatile organic compounds on MoSe2 surface

Abstract

Việc hiểu cơ chế hấp phụ các phân tử trên bề mặt vật liệu như dichalcogenide kim loại chuyển tiếp có ý nghĩa quan trọng để đánh giá đầy đủ các hiện tượng bề mặt cũng như tính chất điện tử của vật liệu. Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng các tính toán hóa học lượng tử để khảo sát chi tiết sự tương tác giữa các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) trên bề mặt MoSe2. Các cấu hình hấp phụ được làm bền bởi tương tác Se‧‧‧H/C/O. Kết quả cho thấy, sự hấp phụ các phân tử trên bề mặt MoSe2 được đánh giá là hấp phụ vật lý yếu. Khả năng hấp phụ của các phân tử trên MoSe₂ giảm dần theo thứ tự C₃H₇OH>C₅H₁₂>C₂H₃CHO>H₃COCH₃>C₂H₅NH₂. Các phân tích nguyên tử trong phân tử (AIM) và orbital liên kết thích hợp (NBO) chỉ ra rằng, các tương tác ngoại phân tử Se‧‧‧H/C/O đều thuộc loại tương tác yếu và có bản chất không cộng hóa trị. Kết quả đạt được cho thấy, MoSe2 dạng đơn lớp có khả năng cảm biến tốt đối với các VOC. Thời gian tái tạo bề mặt MoSe₂ trong các hệ khảo sát ở nhiệt độ phòng rất nhanh. Như vậy, MoSe₂ đơn lớp được mong đợi có tiềm năng trong ứng dụng cảm biến các hợp chất VOC.