陳學(xué)云,金廣杰,許正舉,崔 豪

(1. 大唐青海能源開(kāi)發(fā)有限公司,青海 西寧 810001;2. 西南大學(xué)人工智能學(xué)院,重慶 710055)

0 引 言

過(guò)去幾十年里,SF6由于出色的絕緣和滅弧性能被廣泛應(yīng)用于氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備(gas insulated switchgear,GIS)、氣體斷路器(gas circuit breaker,GCB)、氣體絕緣變壓器(gas insulated transformer,GIT)和氣體絕緣傳輸線(gas insulated line,GIL)等高壓絕緣設(shè)備中,約占總用量的80%[1]。然而,SF6具有嚴(yán)重的溫室效應(yīng),在大氣中的滯留時(shí)間超過(guò)3200年,全球變暖潛能值是CO2的23 500倍[2]。數(shù)據(jù)顯示,過(guò)去5年里全球大氣中的SF6含量增加了約20%,這意味著它的排放會(huì)對(duì)人類生活環(huán)境構(gòu)成的威脅將持續(xù)增加[3]。為此,世界各國(guó)學(xué)者均不遺余力地探索新型氣體絕緣介質(zhì),以減少甚至替代SF6在電力設(shè)備中的使用[4-5]。

經(jīng)過(guò)數(shù)年的探索,研究人員發(fā)現(xiàn)了幾種潛在的SF6替代氣體,其中包括以全氟酮(C5F10O)為核心組分的混合替代氣體[6]。由于C5F10O在0.1 MPa下的液化溫度為26.5 ℃,因此還需混合一定的緩沖氣體,如干燥空氣或CO2,以滿足絕緣裝置最低工作溫度的要求[7]。例如,ABB公司開(kāi)發(fā)了一些使用C5F10O混合物的絕緣裝置,包括36 kV/2000 A柜式GIS(C5F10O/air)、145 kV/3150 A GCB(C5F10O/CO2)和170 kV/1250 A GIS(C5F10O/CO2/O2)[8]。此外,國(guó)內(nèi)張曉星教授團(tuán)隊(duì)也針對(duì)C5F10O的分解特性和絕緣特性開(kāi)展了深入研究,旨在研發(fā)基于C5F10O混合絕緣氣體的高壓設(shè)備[9-10]。隨著C5F10O在電氣設(shè)備中的工程應(yīng)用,這些設(shè)備的安全運(yùn)行成為電力系統(tǒng)關(guān)心的焦點(diǎn)。據(jù)報(bào)道,C5F10O在局部放電和過(guò)熱等絕緣缺陷下,會(huì)分解成幾種氣體,包括C3F6、C2F6O3、C2F6、CF2O和CF4[11]。因此,可以通過(guò)檢測(cè)這些分解氣體來(lái)反映C5F10O絕緣設(shè)備內(nèi)部的絕緣老化程度,實(shí)現(xiàn)C5F10O絕緣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有效評(píng)估。

由于納米材料較大的比表面積和與氣體分子間較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)性,基于納米材料的傳感技術(shù)被認(rèn)為是一種方便有效的氣體檢測(cè)技術(shù),而納米材料氣敏傳感器一直以來(lái)都是氣體傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[12]。近年來(lái),過(guò)渡金屬二硫化物(transition metal disulfide,TMD)作為新型氣敏材料得到廣泛研究,并展現(xiàn)出靈敏度高、選擇性好和響應(yīng)迅速等優(yōu)異的傳感性能[13]。同時(shí),貴金屬(如Ni、Pd和Pt)原子層夾在兩個(gè)硫族元素原子層之間而形成的貴金屬TMDs也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展[14]。目前,有關(guān)貴金屬TMDs氣敏傳感技術(shù)的研究主要集中在PtX2和PdX2(X為硫族原子)[15],而有關(guān)NiX2在氣敏傳感領(lǐng)域的研究還十分有限。研究表明,NiS2的帶隙比NiSe2和NiTe2的帶隙小很多,并已成功在實(shí)驗(yàn)室合成[16],這對(duì)于開(kāi)發(fā)NiS2為新型的氣敏傳感材料奠定了基礎(chǔ)。

此外,過(guò)渡金屬表面修飾是提高納米氣敏傳感材料吸附和傳感性能常用的有效技術(shù),選擇廉價(jià)且具有相當(dāng)氣相催化能力的金屬摻雜更有利于推進(jìn)其在工程應(yīng)用中的研究進(jìn)展[17]。鑒于Cu元素在氣相吸附和傳感反應(yīng)中表現(xiàn)出的突出性能[18],下面采用Cu原子作為過(guò)渡金屬摻雜元素來(lái)修飾單層NiS2表面[19],并使用第一性原理理論模擬了Cu修飾的單層NiS2(Cu-NiS2)對(duì)5種C5F10O分解氣體吸附和傳感特性,研究了Cu-NiS2開(kāi)發(fā)為氣體傳感器檢測(cè)的4個(gè)重要特性指標(biāo),即對(duì)氣體的吸附構(gòu)型、電子特性、傳感響應(yīng)以及氣體解吸附特性。研究結(jié)論闡述了單層NiS2開(kāi)發(fā)為新型氣體傳感器應(yīng)用于電力設(shè)備故障診斷的巨大潛力,這對(duì)于促進(jìn)NiS2在氣敏傳感領(lǐng)域的擴(kuò)展研究具有較大的科學(xué)意義。

1 計(jì)算細(xì)節(jié)

所做仿真計(jì)算研究是在DMol3模塊中實(shí)現(xiàn)的,它采用Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)函數(shù)中的廣義梯度近似(general gradient approximation,GGA)來(lái)描述反應(yīng)過(guò)程的電子交換能[20],布里淵區(qū)的k點(diǎn)網(wǎng)格定位10×1×1[21]。此外,選擇由Tkatchenko和Scheffler 提出的色散校正DFT-D2方法來(lái)處理吸附過(guò)程的范德華力和長(zhǎng)程相互作用力[22],選擇10-5Ha的能量收斂容差精度、10-6Ha的收斂閾值和5.0 ?的軌道截止半徑進(jìn)行幾何優(yōu)化,以確保獲得的各研究體系能量具有良好的精度[23]。

構(gòu)建9個(gè)Ni原子和18個(gè)S原子的4×4×1 NiS2超晶胞作為納米材料來(lái)進(jìn)行仿真研究,并建立了15 ?的真空區(qū)以消除可能的界面反應(yīng)[24]。此外,應(yīng)用Hirshfeld方法來(lái)分析從Cu-NiS2到氣體分子的電荷轉(zhuǎn)移量QT,其中正值表示氣體分子的失電子能力,而負(fù)值表示氣體分子的得電子能力[25]。

2 結(jié)論與分析

2.1 分解氣體和Cu-NiS2的基本屬性

圖1為C5F10O典型分解氣體(C2F6O3、CF4、C3F6、C2F6和CF2O)的幾何優(yōu)化結(jié)構(gòu),它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)及鍵參數(shù)與之前的報(bào)道是一致的[26]。圖2為本征NiS2表面摻雜Cu原子的過(guò)程。在本征NiS2結(jié)構(gòu)中,測(cè)得Ni-S鍵長(zhǎng)為2.27 ?,晶格常數(shù)為3.35 ?,這與之前關(guān)于NiS2的報(bào)道一致(分別為2.258 ?和3.348 ?)[27]。構(gòu)建Cu-NiS2的過(guò)程為,將一個(gè)Cu原子放置在NiS2表面的不同位置,如中空位點(diǎn)1(H1)、中空位點(diǎn)2(H2)和S原子的頂部位點(diǎn)(TS),如圖2(a)所示,并分別進(jìn)行幾何優(yōu)化,最后確定能量最低、摻雜結(jié)合能最負(fù)的體系為最優(yōu)化Cu-NiS2結(jié)構(gòu)?；谠摱x,單個(gè)Cu原子在不同摻雜位點(diǎn)上的結(jié)合能Eb可通過(guò)式(1)進(jìn)行計(jì)算。

圖1 C5F10O分解氣體的結(jié)構(gòu)模型

圖2 Cu修飾NiS2的過(guò)程

Eb=ECu-NiS2-ENiS2-ECu single atom

(1)

式中,ECuNiS2、ENiS2、ECu single atom分別為Cu-NiS2體系、本征NiS2體系和Cu原子的能量。

完成幾何優(yōu)化后,計(jì)算可得Cu在NiS2表面H1、TS和H2位點(diǎn)的結(jié)合能分別為-3.09 eV、-1.17 eV和-2.83 eV。換言之,與TS或H2位點(diǎn)相比,Cu金屬更有可能被捕獲在NiS2的H1位點(diǎn)上。因此,下面重點(diǎn)分析該種Cu-NiS2幾何結(jié)構(gòu)和電子特性,如圖2(b)所示。從圖中可以看出,Cu金屬鉗在H1位,與3個(gè)S原子形成的3個(gè)Cu-S鍵為等長(zhǎng)度的2.27 ?。除此之外,Cu-NiS2的形貌相比于本征NiS2沒(méi)有發(fā)生太大的變化,這表明了NiS2結(jié)構(gòu)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。同時(shí),經(jīng)過(guò)震蕩分析所得的Cu-NiS2頻率范圍為130.74 ～ 1 093.41 cm-1,該頻段中沒(méi)有虛頻的出現(xiàn)也表明了該材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。圖2(c)顯示了Cu-NiS2的電荷差分密度(charge density difference,CDD),其中Cu原子圍繞的玫瑰色區(qū)域表示其在摻雜過(guò)程中表現(xiàn)為失電子特性,這與Hirshfeld分析所得到的結(jié)論是一致的,其在Cu-NiS2中攜帶0.257 e的電荷量。Cu原子的失電子特性也可能歸因于相比于S原子更小的電負(fù)性(S為2.58,Cu為1.90),導(dǎo)致電荷從Cu原子轉(zhuǎn)移到S原子。從CDD分布可以看出,電子積累主要分布在Cu-S鍵上,這些分布證實(shí)了Cu-S鍵上的電子雜化和軌道相互作用,該作用表明了Cu和S原子之間的強(qiáng)結(jié)合力。

為研究Cu原子修飾NiS2前后的電子性能變化,圖3展示了兩個(gè)體系的能帶結(jié)構(gòu)(band structure, BS)和態(tài)密度(density of states,DOS)。從本征NiS2的BS分布中可以發(fā)現(xiàn)它表現(xiàn)出間接半導(dǎo)體特性,其最小導(dǎo)帶(conduction band minimum,CBM)和最大價(jià)帶(valance band maximum,VBM)分別位于K點(diǎn)和Γ點(diǎn),帶隙為0.609 eV。這些發(fā)現(xiàn)與文獻(xiàn)[27]非常一致,其中使用PBE函數(shù)計(jì)算出的本征NiS2帶隙為0.61 eV,且表現(xiàn)為間接半導(dǎo)體特性。對(duì)于Cu-NiS2體系,可以看到帶隙為0.398 eV,CBM和VBM仍然位于不同的點(diǎn)。這表明Cu原子修飾只會(huì)縮小NiS2的帶隙而不會(huì)改變其間接半導(dǎo)體性質(zhì)。其帶隙的改變可能是由于電荷從Cu原子轉(zhuǎn)移到NiS2表面,增強(qiáng)了其電子密度和遷移率,使得Cu-NiS2系統(tǒng)中電子態(tài)的提升和帶隙的縮小[28]。從DOS分布中可以看出,Cu 3d軌道與S 2p軌道在-6.4～-0.3 eV和0.2～1.1 eV區(qū)間內(nèi)有較為顯著的重合現(xiàn)象。這表明兩個(gè)原子在該部分能態(tài)位置是高度雜化的,即Cu原子與S之間的強(qiáng)軌道相互作用和電子雜化,應(yīng)證了Cu-S鍵在形成過(guò)程中的強(qiáng)結(jié)合力。

圖3 本征和Cu修飾NiS2的電子結(jié)構(gòu)

2.2 Cu-NiS2的氣體吸附特性

C5F10O分解氣體的吸附過(guò)程是在最優(yōu)化的Cu-NiS2結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的,其中氣體分子被置于Cu原子上方約2.5 ?處開(kāi)始吸附過(guò)程,該過(guò)程的吸附能Ead可由式(2)獲得。

Ead=ECu-NiS2/gas-ECu-NiS2-Egas

(2)

式中,ECu-NiS2/gas、ECu-NiS2和Egas分別為氣體吸附體系、Cu-NiS2體系和單個(gè)氣體分子的能量。

圖4展示了C5F10O分解氣體在Cu-NiS2表面吸附的最穩(wěn)定構(gòu)型。從圖中可以看出,與C2F6和CF4相比,Cu-NiS2似乎對(duì)C2F6O、C3F6和CF2O具有更強(qiáng)的吸附性能并形成了新鍵。Cu原子與C2F6O和CF2O分子的O原子結(jié)合形成的Cu-O鍵分別長(zhǎng)1.89 ?和2.12 ?,而與C3F6分子的兩個(gè)C原子形成的Cu-C長(zhǎng)為2.07 ?。另一方面,Cu原子與C2F6和CF4分子的原子距離相對(duì)較長(zhǎng),分別為2.90 ?和3.23 ?,且在吸附過(guò)程中沒(méi)有新鍵形成。就5個(gè)體系的Ead而言,C2F6O3體系為-1.05 eV,C3F6體系為-0.70 eV,C2F6體系為-0.22 eV,CF4體系為-0.14 eV,CF2O體系為-0.49 eV。基于這些結(jié)果,可以得出Cu-NiS2對(duì)5個(gè)分子的吸附性能順序?yàn)?C2F6O3> C3F6>CF2O > C2F6> CF4?？紤]化學(xué)吸附的臨界值-0.8 eV[29],可以確定Cu-NiS2對(duì)C2F6O3分子的吸附行為是化學(xué)吸附,而對(duì)其他氣體的吸附行為是物理吸附。值得注意的是,由于C2F6O3體系中的的吸附性能比較強(qiáng),吸附反應(yīng)后C2F6O3分子內(nèi)部發(fā)生了顯著的幾何形變,其中O-O鍵也發(fā)生了斷裂。

圖4 Cu-NiS2對(duì)5種分解氣體的最優(yōu)化吸附結(jié)構(gòu)

基于Hirshfeld分析,可分析吸附體系中的電荷轉(zhuǎn)移行為,即Cu-NiS2與氣體分子之間的QT。同時(shí),圖5展示了各吸附體系的CDD,以便更為深入地了解氣體吸附體系的電子重分配情況。可以發(fā)現(xiàn),Cu原子在5個(gè)氣體吸附體系中均帶正電,即C2F6O3體系中0.290 e,C3F6體系中0.215 e,C2F6體系中0.235 e,CF4體系中0.239 e,CF2O體系中0.240 e。相應(yīng)地,吸附后的氣體分子除C2F6O3帶0.498 e負(fù)電外,其他氣體分子均帶正電,即C3F6分子帶電0.206 e,C2F6分子帶電0.045 e,CF4分子帶電0.024 e , CF2O分子帶電0.147 e。相比于Cu-NiS2體系中Cu原子的0.257 e正電荷相比,可以推算出:在C2F6O3體系中Cu原子失去電子,C2F6O3分子接收電子;在其他體系中,Cu原子接收電子而被吸附的分子失去電子。這些發(fā)現(xiàn)揭示了Cu原子與氣體分子之間的電荷重新分布現(xiàn)象,特別是在C2F6O3、C3F6和C3F6吸附系統(tǒng)中,其中QT非常顯著從而導(dǎo)致Cu-NiS2的電子分布變化更為明顯。從這些吸附體系的CDD可以看出,C2F6O3、C3F6和C3F6體系中電荷聚集主要集中在新形成的鍵上,而C2F6和CF4體系中卻沒(méi)有明顯的電荷匯聚。這些結(jié)論應(yīng)證了前3個(gè)體系中較強(qiáng)的吸附特性和新鍵的生成。值得一提的是,電荷聚集表明電子雜化發(fā)生的鍵合原子之間存在強(qiáng)烈的軌道相互作用,這將通過(guò)電子特性進(jìn)行詳細(xì)分析。

圖5 各體系的CDD分布

2.3 氣體吸附體系的電子性能分析

這里重點(diǎn)介紹氣體吸附系統(tǒng)的BS和DOS分布,以揭示Cu-NiS2在吸附體系中的電子性能變化,如圖6所示。從圖6(a)—(e)所示的5個(gè)吸附體系的BS中,可以看到Cu-NiS2的帶隙在吸附不同氣體分子后發(fā)生了不同程度的變化。具體而言,在C2F6O3吸附體系中,體系中出現(xiàn)了一條穿越費(fèi)米能級(jí)的新電子態(tài),使得整個(gè)體系表現(xiàn)出金屬特性,帶隙為0 eV。另一方面,相比于Cu-NiS2體系,C3F6、C2F6、CF4和CF2O體系中的帶隙從0.398 eV稍微增加到0.422 eV、0.404 eV、0.399 eV和0.425 eV。基于這些結(jié)果,Cu-NiS2在各氣體系統(tǒng)中帶隙的變化值依次為:C2F6O3(0.398 eV) >C3F6(0.027 eV) >CF2O (0.022 eV) >C2F6(0.006 eV) > CF4( 0.001 eV)。該排序結(jié)果與Ead和QT的量級(jí)相同?？紤]到C2F6O3體系的金屬特性,可以預(yù)判吸附C2F6O3可以大幅提高Cu-NiS2的導(dǎo)電性[30]。相反,其他4個(gè)氣體吸附體系中帶隙的增加會(huì)導(dǎo)致Cu-NiS2電導(dǎo)率的降低。這些導(dǎo)電性的變化為Cu-NiS2應(yīng)用于氣體檢測(cè)提供了基本的傳感機(jī)制,該部分傳感特性分析將在下一節(jié)詳細(xì)介紹。結(jié)合C2F6O3分子的電子接收特性,可以推斷C2F6O3的吸附等價(jià)于對(duì)Cu-NiS2的p型摻雜,并且由于Cu-NiS2系統(tǒng)的電導(dǎo)率顯著增加,可以推導(dǎo)出Cu-NiS2傳感材料的p型半導(dǎo)體特性。鑒于Cu-NiS2的p型半導(dǎo)體特性及其在吸附C3F6、C2F6、CF4以及CF2O分子時(shí)的電子接收特性,可以推導(dǎo)出這些氣體的吸附等價(jià)于給Cu-NiS2帶來(lái)的n型摻雜,因此其電導(dǎo)率會(huì)降低、帶隙會(huì)增加[31]。此外,由于這些系統(tǒng)中的QT不同,因此氣體吸附后改變的帶隙也不同。

圖6(f)—(h)展示了C2F6O3、C3F6和CF2O體系的軌道DOS分布圖。從C2F6O3體系的軌道DOS中可以發(fā)現(xiàn)Cu 3d軌道與O 2p軌道在-6.8 ～ -0.6 eV和0 ～ 0.9 eV高度重疊。這揭示了Cu和O原子之間存在顯著的軌道雜化現(xiàn)象,證實(shí)CDD分布中密集的電子聚集現(xiàn)象和Cu-O鍵上的強(qiáng)結(jié)合力。此外,在費(fèi)米能級(jí)處產(chǎn)生的新電子峰表明了該吸附體系的金屬特性,這與C2F6O3體系的BS分析結(jié)果是一致的。此外,Cu 3d軌道在C3F6系統(tǒng)中與C 2p軌道在-4.9 e、-3.7 e、-2.8 e和0.3 e處發(fā)生了顯著的雜化現(xiàn)象,并在-6.3 eV、-5.3 eV和-3.1 eV與O 2p軌道發(fā)生了軌道雜化;在CF2O體系中Cu-C和Cu-O鍵的形成過(guò)程中也表現(xiàn)出良好的軌道雜化作用。這些軌道雜化現(xiàn)象的電子分布與上述CDD中的電荷聚集分布非常吻合。

2.4 氣體傳感器開(kāi)發(fā)

基于上述研究結(jié)論及分析,可以發(fā)現(xiàn)Cu-NiS2的帶隙在吸附了5種氣體后發(fā)生不同程度的變化,這將導(dǎo)致Cu-NiS2體系電導(dǎo)率發(fā)生不同程度的改變。該結(jié)論為開(kāi)發(fā)其為電阻型氣體傳感器提供了理論基礎(chǔ)。因此,需進(jìn)一步分析了材料帶隙Bg和電導(dǎo)率σ之間的關(guān)系,可以通過(guò)式(3)進(jìn)行計(jì)算[32]。

σ=λ·e(-Bg/2kT)

(3)

式中:λ為常系數(shù);T為溫度;k為玻爾茲曼常數(shù),8.318 × 10-3kJ/(mol·K)。

從式(3)可以看出,與半導(dǎo)體Cu-NiS2單層相比,C2F6O3體系的帶隙為0 eV并表現(xiàn)為金屬特性,因此在吸附C2F6O3分子后Cu-NiS2的導(dǎo)電性能(電導(dǎo)率)將大幅提升。除此之外,Cu-NiS2的電導(dǎo)率在其他4種氣體吸附體系中均有所降低,降低程度依次為C3F6>CF2O >C2F6>CF4。更進(jìn)一步,電阻型傳感器的傳感響應(yīng)S可以通過(guò)式(4)計(jì)算[33]。

(4)

通過(guò)式(4)可以計(jì)算出Cu-NiS2檢測(cè)C3F6、CF2O、C2F6和CF4氣體的傳感響應(yīng)值分別為69.2%、59.6%、12.4%和2.0%。因此,可以說(shuō)明Cu-NiS2對(duì)C3F6和CF2O有著較為理想的傳感性能,而對(duì)C2F6和CF4的傳感性能相對(duì)較弱。換言之,Cu-NiS2更適宜開(kāi)發(fā)為檢測(cè)C2F6O3、C3F6和CF2O氣體的電阻式氣敏傳感器,但不適宜C2F6或CF4氣體的傳感材料。

另一方面,氣體從傳感材料表面解吸附的行為,即傳感器的氣敏恢復(fù)時(shí)間同樣是考察傳感器性能指標(biāo)的重要參數(shù)[34]。研究表明,氣體從傳感器表面解吸附的恢復(fù)時(shí)間遵循van′t-Hoff-Arrhenius理論,可使用式(5)進(jìn)行計(jì)算[35]。

τ=A-1e(-Ead/kT)

(5)

式中,A為頻率常數(shù)。

根據(jù)式(5)可以計(jì)算得:C2F6O3、C3F6和CF2O在室溫下從Cu-NiS2表面解吸附的恢復(fù)時(shí)間τ分別為5.6 × 105s、0.56 s和 2.4 × 10-4s。因此,可以看出Cu-NiS2單分子層在室溫下解吸附C2F6O3所需的時(shí)間非常漫長(zhǎng)。換言之,在室溫下解吸附C2F6O3是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的。而C3F6和CF2O解吸附所需的時(shí)間一方面能夠滿足傳感材料完成氣敏響應(yīng)的檢測(cè)時(shí)間,另一方面能夠在檢測(cè)過(guò)后快速解吸附而離開(kāi)Cu-NiS2。該種特性使得Cu-NiS2能夠作為常溫下反復(fù)使用的氣敏傳感材料[36]。綜上,可以總結(jié)Cu-NiS2在室溫下只能作為C2F6O3氣體的單次檢測(cè)傳感器進(jìn)行使用,而可以開(kāi)發(fā)為可重復(fù)使用的C3F6或CF2O氣體傳感器加以應(yīng)用。

3 結(jié) 論

上面通過(guò)第一性原理模擬,研究了Cu-NiS2對(duì)5種C5F10O分解氣體的吸附和傳感特性,以探索該種新型傳感材料用以評(píng)估C5F10O絕緣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的應(yīng)用潛力。主要結(jié)論如下:

1) Cu原子更易于摻雜在NiS2的H1位置,結(jié)合能為-3.09 eV,且摻雜后的結(jié)構(gòu)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。

2) Cu-NiS2對(duì)C2F6O3分子表現(xiàn)為化學(xué)吸附,Ead為-1.05 eV;而對(duì)于C3F6和CF2O分子表現(xiàn)為物理吸附,Ead分別為-0.70 eV和-0.49 eV;與C2F6和CF4分子之間的相互作用弱,Ead分別為-0.22 eV和-0.14 eV。

3) BS和恢復(fù)特性的分析表明,Cu-NiS2在室溫下僅能作為C2F6O3氣體的單次檢測(cè)傳感器,但可以開(kāi)發(fā)為可重復(fù)使用的C3F6或CF2O氣體傳感器。然而,鑒于較低的氣敏響應(yīng)特性,Cu-NiS2不適宜開(kāi)發(fā)為檢測(cè)C2F6和CF4氣體的傳感器。

該工作系統(tǒng)地研究了Cu-NiS2作為電阻型氣體傳感器檢測(cè)C5F10O分解氣體的應(yīng)用潛力,提出了新型氣敏傳感材料用以評(píng)估C5F10O絕緣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可行性探究,研究成果可有效推動(dòng)納米傳感器在輸變電設(shè)備故障診斷和絕緣評(píng)估的應(yīng)用進(jìn)程。