Chlorine-terminated Titanium Carbide MXene as Nitrogen Oxide Gas Sensor: A First-Principles Study

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作者
S. Hajian,Seyed Mohammad Tabatabaei,Binu B. Narakathu,Dinesh Maddipatla,S. Masihi,Masoud Shariat Panahi,Paul D. Fleming,Bradley J. Bazuin,Massood Z. Atashbar
标识
DOI:10.1109/fleps51544.2021.9469784
摘要

A first-principles study was employed to investigate the gas sensing properties of chlorine-terminated titanium carbide (Ti2CCl2) MXene. Using density functional theory (DFT) calculations, the adsorption energy (Eads), the density of states (DOS), and charge density difference isosurfaces were analyzed to understand the interactions between nitrogen oxide (NO) gas molecule and the Ti2CCl2 MXene. A lattice constant of 3.22 Å was obtained for the Ti2CCl2 MXene. The Eads for the most favorable configuration of the NO molecule physisorption on the Ti2CCl2 MXene was calculated as -0.50 eV. DOS calculations demonstrated that the adsorption of the NO molecule on the Ti2CCl2 MXene introduced new states close to the Fermi energy level, which can modulate the electronic properties of the Ti2CCl2 MXene, significantly. In addition, the iso-surfaces representation of charge density difference supported the charge transfer from the NO molecule to the Ti2CCl2 MXene. The detailed first- principles study of the Ti2CCl2 MXene and its gas sensing properties is analyzed and reported in this paper.

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