Abstract ZnO monolayers, as typical two-dimensional materials, have attracted considerable interests for gas-sensing applications due to their ultralarge theoretical specific surface area and unique electronic properties. Here, using first-principles calculations, the adsorption behaviors of C6H6 and C7H8 molecules on pristine and metal (Pd, Pt)-mediated ZnO monolayers including the adsorption energy, charge transfer, band structure, and recovery time, are systematically investigated. The results show that C6H6 and C7H8 molecules on pristine and metal (Pd, Pt)-mediated ZnO monolayers are energetically favorable. The adsorption energies for C6H6 and C7H8 molecules on the metal-adsorbed (Pd, Pt) ZnO monolayer range from −2.631 eV to −1.986 eV, while the adsorption energies range from −1.023 eV to −0.785 eV for C6H6 and C7H8 molecules on the metal-doped (Pd, Pt) ZnO monolayer, indicating that metal (Pd, Pt) mediation can greatly enhance the adsorption ability of the ZnO monolayer to C6H6 and C7H8 molecules. Moreover, the band gaps of C6H6 and C7H8 molecules on the ZnO monolayer could be greatly modulated by metal (Pd, Pt) doping. More importantly, the moderate adsorption energies and short recovery time suggest that metal-doped (Pd, Pt) ZnO monolayers are the promising C6H6 and C7H8 sensors with high selectivity and sensitivity, and good reversibility. The current results provide insight into the adsorption behavior of metal-mediated ZnO monolayers upon C6H6 and C7H8 molecules, which could promote the further application of ZnO-based materials in the gas-sensing field.

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C6H6 和 C7H8 吸附到原始和金属 (Pd, Pt) 介导的 ZnO 单层上：电子和气体传感特性

摘要 ZnO 单层作为典型的二维材料，由于其超大的理论比表面积和独特的电子特性，在气敏应用中引起了广泛的关注。在这里，使用第一性原理计算，系统地研究了 C6H6 和 C7H8 分子在原始和金属（Pd，Pt）介导的 ZnO 单层上的吸附行为，包括吸附能、电荷转移、能带结构和恢复时间。结果表明，原始和金属（Pd，Pt）介导的 ZnO 单层上的 C6H6 和 C7H8 分子在能量上是有利的。C6H6 和 C7H8 分子在金属吸附的 (Pd, Pt) ZnO 单层上的吸附能范围从 -2.631 eV 到 -1.986 eV，而吸附能范围从 -1.023 eV 到 -0。C6H6 和 C7H8 分子在金属掺杂的 (Pd, Pt) ZnO 单层上为 785 eV，表明金属 (Pd, Pt) 介导可以大大增强 ZnO 单层对 C6H6 和 C7H8 分子的吸附能力。此外，ZnO 单层上 C6H6 和 C7H8 分子的带隙可以通过金属 (Pd, Pt) 掺杂得到极大的调节。更重要的是，适度的吸附能和短的恢复时间表明金属掺杂的 (Pd, Pt) ZnO 单层是具有高选择性和灵敏度以及良好可逆性的有前途的 C6H6 和 C7H8 传感器。目前的结果提供了对金属介导的 ZnO 单层在 C6H6 和 C7H8 分子上的吸附行为的深入了解，这可以促进 ZnO 基材料在气敏领域的进一步应用。Pt) 介导可以大大增强 ZnO 单层对 C6H6 和 C7H8 分子的吸附能力。此外，ZnO 单层上 C6H6 和 C7H8 分子的带隙可以通过金属 (Pd, Pt) 掺杂得到极大的调节。更重要的是，适度的吸附能和短的恢复时间表明金属掺杂的 (Pd, Pt) ZnO 单层是具有高选择性和灵敏度以及良好可逆性的有前途的 C6H6 和 C7H8 传感器。目前的结果提供了对金属介导的 ZnO 单层在 C6H6 和 C7H8 分子上的吸附行为的深入了解，这可以促进 ZnO 基材料在气敏领域的进一步应用。Pt) 介导可以大大增强 ZnO 单层对 C6H6 和 C7H8 分子的吸附能力。此外，ZnO 单层上 C6H6 和 C7H8 分子的带隙可以通过金属 (Pd, Pt) 掺杂得到极大的调节。更重要的是，适度的吸附能和短的恢复时间表明金属掺杂的 (Pd, Pt) ZnO 单层是具有高选择性和灵敏度以及良好可逆性的有前途的 C6H6 和 C7H8 传感器。目前的结果提供了对金属介导的 ZnO 单层在 C6H6 和 C7H8 分子上的吸附行为的深入了解，这可以促进 ZnO 基材料在气敏领域的进一步应用。ZnO 单层上 C6H6 和 C7H8 分子的带隙可以通过金属 (Pd, Pt) 掺杂来极大地调节。更重要的是，适度的吸附能和短的恢复时间表明金属掺杂的 (Pd, Pt) ZnO 单层是具有高选择性和灵敏度以及良好可逆性的有前途的 C6H6 和 C7H8 传感器。目前的结果提供了对金属介导的 ZnO 单层在 C6H6 和 C7H8 分子上的吸附行为的深入了解，这可以促进 ZnO 基材料在气敏领域的进一步应用。ZnO 单层上 C6H6 和 C7H8 分子的带隙可以通过金属 (Pd, Pt) 掺杂来极大地调节。更重要的是，适度的吸附能和短的恢复时间表明金属掺杂的 (Pd, Pt) ZnO 单层是具有高选择性和灵敏度以及良好可逆性的有前途的 C6H6 和 C7H8 传感器。目前的结果提供了对金属介导的 ZnO 单层在 C6H6 和 C7H8 分子上的吸附行为的深入了解，这可以促进 ZnO 基材料在气敏领域的进一步应用。