【摘要】 基于第一性原理计算和全局搜索方法，确定了一种具有独特结构和电学性质的新型二维K3Cl2纳米片。

[1]基于第一性原理计算和全局搜索方法，确定了一种具有独特结构和电学性质的新型二维K3Cl2纳米片。形成能和声子谱计算以及从头算分子动力学（AIMD）模拟证实了这种预测结构的稳定性。K3Cl2的金属特性可以在单轴和双轴拉伸应变下保持。计算表明，K3Cl2纳米片可以有效地从H2、H2O、NH3、CO、NO、NO2和CO2的混合物中检测NO2分子。吸附不同数量NO2分子的K3Cl2从金属转化为半导体的原因可能在于K-N、K-O和N单键O键的成键/反键状态的变化。我们的计算结果表明，K3Cl2纳米片是一种很有前途的NO2气体传感器和捕获器，具有高选择性和高灵敏度。总之，基于系统的PSO算法和DFT计算，我们预测了一种新型的金属2D K3Cl2纳米片。K3Cl2纳米片具有动力学和热力学稳定性，为其在石墨烯衬底上的实验可行性提供了很高的可能性。K3Cl2纳米片的电子性质不会受到外部单轴和双轴应变的调节。对七种气体分子（H2，H2O，NH3，CO，NO，NO2和CO2）吸附的研究表明，K3Cl2与H2，H2O、NH3、CO，NO之间的相互作用较弱，这是由于吸附能小，气体分子与K3Cl2之间的原子距离大，或者Bader电荷转移小。NO2和CO2可以强烈地吸附在K3Cl2上，但随着NO2分子数量的增加，只有NO2吸附体系从金属转化为半导体。COHP分析表明，多NO2/K3Cl2体系电子性质的变化源于成键/反键态的变化。这些发现验证了K3Cl2可以用作NO2气体传感器和捕获器。

 

[1]      Shao L, Huo H, Tian S, et al. A new 2D metallic K3Cl2 nanosheet as a promising candidate of NO2 gas sensor and capturer[J]. Applied Surface Science, 2022, 604: 154554.

 

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