通过电场调控对光气分子在石墨烯基材料上进行捕获或解吸:第一性原理

【作者】 张彤； 孙昊；

【机构】 东北师范大学化学学院；

【摘要】 光气是一种常见的工业化学毒剂之一,对人体和环境都有危害作用。因此,设计可有效地检测或移除光气分子的材料是十分必要的。在实际应用中,有些材料被证实能对光气进行检测或清除,然而仍存在一些问题。其中最重要的挑战就是光气分子与基底材料作用太强而难以从中脱离出来,因而实现不了吸附剂材料的循环使用性。本工作中,我们基于第一性原理研究了在体系中引入不同的外电场和电荷下,光气分子在本征或过渡金属掺杂的石墨烯上的吸附情况。计算结果表明,当在体系中外加负电场时,光气在锰掺杂的石墨烯上的吸附作用显著降低。然而,引入正电场后,光气与石墨烯的作用明显增强。因此,在体系中外加电场可能成为一种很好的方法去控制光气分子在锰掺杂石墨烯上的吸附或者解吸。这种自发性的吸附或解吸使得锰掺杂石墨烯成为一种潜在的可循环利用的光气清除剂。反应过程仅需少量的电能,满足了绿色化学和可持续发展的要求。更多还原