基于第一性原理的铜掺杂氧化锌对变压器油中溶解气体的吸附特性研究

被引：2

作者：

郑世英 ^{[1
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曹志刚 ^{[1
]}

曹阳 ^{[1
]}

刘斌 ^{[1
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范胜国 ^{[1
]}

张辉 ^{[2
]}

刘瑾娟 ^{[2
]}

机构：

[1] 国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司

[2] 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司

来源：

真空科学与技术学报 | 2022年 / 42卷 / 08期

关键词：

溶解气体分析; Cu-ZnO; 密度泛函理论; 传感性能;

D O I：

10.13922/j.cnki.cjvst.202202003

中图分类号：

TM41 [电力变压器];

学科分类号：

摘要：

油中溶解气体分析是评估变压器绝缘运行状态、保障设备安全稳定运行的有效方法之一。本文采用第一性原理研究了铜掺杂氧化锌（Cu-ZnO）对单个气体分子（CO2、H2及CH4）的吸附及传感性能，深入分析了该种传感材料检测三种气体的可行性及应用前景：研究Cu原子在ZnO表面的掺杂行为；研究Cu-ZnO对单个气体分子的吸附行为以及吸附后Cu-ZnO的能带结构、态密度及功函数变化。结果表明：Cu-ZnO对三种气体均为物理吸附：H2（-0.221 eV）、CH4（-0.148 eV）及CO2（-0.340eV）；吸附三种气体后，Cu-ZnO的带隙有所改变，均呈降低趋势，但吸附CO2后的WF变化与H2及CH4相反，表明其作为场效应晶体管传感器选择性检测CO2和CH4及H2提供了可能性。本文所有内容为Cu-ZnO作为气敏传感材料实现对油中溶解气体的检测及设备绝缘运行状态的评估提供理论指导。

引用

页码：634 / 640

页数：7

共 20 条

[11] Adsorption of Gas Molecules on Graphene‐Like ZnO Nanosheets: The Roles of Gas Concentration, Layer Number, and Heterolayer[J] . Ruishen Meng,Xiaoling Lu,Sven Ingebrandt,Xianping Chen.Advanced Materials Interfaces . 2017 (21)
[12] A DFT study of transition metal （Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Rh, Pd, Pt and Ir）-embedded monolayer MoS2 for gas adsorption[J] . Yuehua Fan,Jinyan Zhang,Yuzhi Qiu,Jia Zhu,Yongfan Zhang,Guoliang Hu.Computational Materials Science . 2017
[13] CO catalytic oxidation on Al-doped graphene-like ZnO monolayer sheets: a first-principles study[J] . Ma, Dongwei,Wang, Qinggao,Li, Tingxian,Tang, Zhenjie,Yang, Gui,He, Chaozheng,Lu, Zhansheng.Journal of Materials Chemistry, C. materials for optical and electronic devices . 2015 (38)
[14] Tunable electronic and magnetic properties of graphene-like ZnO monolayer upon doping and CO adsorption: a first-principles study[J] . Yong-Hui Zhang,Mei-Ling Zhang,Ye-Cheng Zhou,Ji-Hong Zhao,Shao-Ming Fang,Feng Li.Journal of Materials Chemistry A . 2014
[15] Optical fiber sensor for the continuous monitoring of hydrogen in oil[J] . T. Mak,R.J. Westerwaal,M. Slaman,H. Schreuders,A.W. van Vugt,M. Victoria,C. Boelsma,B. Dam.Sensors ＆ Actuators: B. Chemical . 2014
[16] Trace Detection of Dissolved Hydrogen Gas in Oil Using a Palladium Nanowire Array
Yang, Fan
Jung, Dongoh
Penner, Reginald M.
[J]. ANALYTICAL CHEMISTRY, 2011, 83 (24) : 9472 - 9477
[17] Dissolved gas analysis technique for incipient fault diagnosis in power transformers: A bibliographic survey[J] . Singh,S.,Bandyopadhyay,M.N..IEEE Electrical Insulation Magazine . 2010 (6)
[18] First-principles study of zinc oxide honeycomb structures
Topsakal, M.
Cahangirov, S.
Bekaroglu, E.
Ciraci, S.
[J]. PHYSICAL REVIEW B, 2009, 80 (23)
[19] NO2 detection by adsorption induced work function changes in In2O3 thin films
Qazi, Muhammad
Koley, Goutam
Park, Sangmoon
Vogt, Thomas
[J]. APPLIED PHYSICS LETTERS, 2007, 91 (04)
[20] Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correction
Grimme, Stefan
[J]. JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY, 2006, 27 (15) : 1787 - 1799

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