First-principles study of O3 molecule adsorption on pristine, N, Ga-doped and -Ga-N- co-doped graphene

Bulletin of the Karaganda University Physics Series, 2024

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.31489/2024ph3/15-24
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

The adsorption of O3 molecules (ozone) on graphene, N-doped graphene, Ga-doped graphene, and -Ga-N- co-doped graphene with an emphasis on O3 detection was examined in this work. The physical characteristics of -Ga-N-co-doped graphene are significantly altered upon O3 adsorption, which makes it a suitable choice for O3 detection molecular sensors. The interaction between the O3 molecule and the adsorbent is explained on the basis of their adsorption energy, adsorption distance and charge transfer. It was found that the adsorption of ozone molecules on the -Ga-N- co-doped graphene was more favorable in energy than that on the pristine one, representing the superior sensing performance of -Ga-N- co-doped system. In our work, we estimated the charge transfer between the O3 molecule and doped graphene nanostructures based on Mulliken population analysis. The calculated adsorption energy value shows the ozone molecule more firmly adsorbs on the surface of -Ga-N- co-doped graphene nanostructures (Eads = –1.74 eV) than that of pristine graphene (Eads = –0.41 eV), deriving from a stronger covalent bond between the ozone molecule and the -Ga- N- co-doped graphene nanostructures. Our findings thus suggest that -Ga-N- co-doped graphene could be a highly efficient gas sensor device for O3 detection in the environment.