论文标题：First-Principles Study of CO, C₂H₂, and C₂H₄ Adsorption on Penta-Graphene for Transformer Oil Gas Sensing Applications

论文链接：https://www.mdpi.com/2311-5629/11/3/49

期刊名：C — Journal of Carbon Research

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/carbon

近日，C — Journal of Carbon Research 发表了苏州大学王雪峰团队的研究成果，通过第一性原理计算系统探究了五边形石墨烯（PG）对变压器油中典型溶解气体（CO、C₂H₂、C₂H₄）的吸附行为，为开发高效变压器故障诊断气敏材料提供了重要理论支撑。

作为一种由纯五边形碳环构成的新型二维碳同素异形体，五边形石墨烯凭借独特的几何结构、优异的机械稳定性和本征半导体特性，在纳米电子和传感领域展现出巨大应用潜力。传统变压器故障气体检测方法存在设备庞大、成本高、难以实时监测等局限，而碳基纳米材料因高灵敏度、快响应速度等优势，成为气敏传感器的理想候选材料。

研究团队基于密度泛函理论（DFT），系统分析了五边形石墨烯与三种特征气体的吸附构型、吸附能、电荷转移、能带结构等关键参数。结果表明，五边形石墨烯与CO、C₂H₂之间存在中等强度的化学相互作用，伴随显著的电荷转移和能带结构变化，而对C₂H₄则表现为弱物理吸附特性。投影态密度分析进一步证实了气体分子与基底之间的轨道杂化效应，说明五边形石墨烯对CO和C₂H₂具有良好的传感选择性。

值得关注的是，脱附时间计算显示，五边形石墨烯在升温条件下具备良好的传感恢复潜力，这一特性确保了传感器的可重复使用性。其独特的sp²-sp³混合杂化结构赋予的固有化学活性，使其无需额外功能化修饰即可实现对目标气体的高效吸附与信号响应，解决了传统碳基气敏材料选择性不足的难题。

该研究不仅深化了对五边形石墨烯与气体分子相互作用机制的理解，更为设计高灵敏度、高选择性的变压器故障诊断传感器提供了新的思路。未来，随着五边形石墨烯合成技术的突破，有望开发出小型化、低成本的实时监测设备，为电力系统安全稳定运行提供技术保障。

期刊简介：

C (ISSN 2311-5629) 期刊全称为 C — Journal of Carbon Research，是聚焦碳材料及碳研究的国际性、开放获取的期刊，研究范围涵盖碳材料与碳同素异形体、碳材料的性质、表征及应用，二氧化碳利用与转化，碳循环、碳捕获与储存，碳骨架等。

目前，期刊已被 Scopus、ESCI、DOAJ、CAS 等重要数据库收录。

2024 Impact Factor：2.9

2024 CiteScore：3.4

Time to First Decision：22.5 Days

Acceptance to Publication：2.8 Days