王成江, 項(xiàng)思雅, 武俊紅, 王凌威, 王海濤, 萬思宇

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院, 宜昌 443002)

1 引 言

近年來，碳氟類環(huán)保型絕緣介質(zhì)全氟五碳酮(C5F10O)作為極有可能替代SF6的氣體之一，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注. C5F10O氣體無毒、不易燃，能夠穩(wěn)定安全的應(yīng)用于工程中，其介電強(qiáng)度是SF6氣體的兩倍，而全球變暖潛能值僅為1[1]. 早在2015年，ABB公司就生產(chǎn)出以C5F10O混合氣體為絕緣介質(zhì)的開關(guān)柜，并在蘇黎世的一個(gè)變電站投入運(yùn)行[2]. 在實(shí)際工程應(yīng)用中，氣體絕緣設(shè)備內(nèi)不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些絕緣缺陷，這些缺陷可能引發(fā)不同形式和嚴(yán)重程度的局部放電或局部過熱等絕緣性故障[3]. 伴隨故障產(chǎn)生的局部強(qiáng)電磁能及局部高溫，會(huì)使C5F10O氣體發(fā)生分解，產(chǎn)生的各類自由基與設(shè)備或空氣中含有的微量的水反應(yīng)，最終生成CF4、C2F6等碳氟化合物以及劇毒物質(zhì)CF2O和HF[4，5]. 這些放電分解物質(zhì)的存在會(huì)極大影響C5F10O絕緣介質(zhì)的電負(fù)性能，另外有毒產(chǎn)物的不斷堆積不僅會(huì)污染大氣環(huán)境，還會(huì)為絕緣設(shè)備以及工作人員的人身安全帶來威脅. 在絕緣設(shè)備內(nèi)部放置吸附材料是解決此問題的主要方法. 在實(shí)際使用時(shí)要求吸附材料對(duì)放電分解組分具有較高的選擇吸附性，從而在不妨礙氣敏傳感器正常檢測的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定氣體的清除[6].

Yang等[7]通過2，3-二氨基吩嗪聚合形成一種新型類石墨烯二維材料C3N. 氮原子的加入使得本征的C3N表現(xiàn)出高于石墨烯的化學(xué)活性與載流子遷移率，但在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上仍保持了與石墨烯相同的水平[8]，這使得C3N在吸附領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力. 目前的研究表明本征C3N對(duì)NO2、SO2等有毒氣體的吸附能力不夠強(qiáng)[9]，而經(jīng)過Pd摻雜后的C3N對(duì)NO、NO2和SO2都產(chǎn)生了較強(qiáng)的化學(xué)吸附[10]. 通過對(duì)本征C3N進(jìn)行摻雜改性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)更多氣體的強(qiáng)吸附[11]. CuO是一種常見的p型金屬氧化物，隨著研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)CuO具有較高的催化活性，能促進(jìn)表面化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，因此其可作為摻雜物改善基底材料的性能[12]. 類似過渡金屬氧化物摻雜C3N對(duì)特定氣體產(chǎn)生了吸附[13]也為CuO-C3N吸附C5F10O放電分解組分的研究提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐.

目前對(duì)于改性C3N材料的研究主要集中在吸附如H2、NO等常見氣體以及SF6分解組分上，鮮有關(guān)于其對(duì)新型環(huán)保絕緣氣體C5F10O放電分解組分吸附性能的報(bào)道. 本文選定CF4、C2F6兩種最主要的碳氟類分解組分以及有毒分解產(chǎn)物CF2O、HF為被吸附對(duì)象，基于第一性原理模擬計(jì)算了這四種典型的C5F10O分解組分與CuO分子摻雜C3N材料之間的吸附過程，通過對(duì)吸附能、態(tài)密度、恢復(fù)時(shí)間、電荷轉(zhuǎn)移量與差分電荷密度這些參數(shù)的分析，可以從理論層面詳細(xì)了解氣體與材料表面之間的相互作用情況，從而判斷CuO-C3N是否可以實(shí)現(xiàn)對(duì)C5F10O分解組分的選擇性吸附. 本文的研究結(jié)果為研發(fā)針對(duì)C5F10O廢氣處理的高性能吸附材料提供了理論依據(jù).

2 計(jì)算方法與仿真模型

本文的所有仿真計(jì)算都是在Materials Studio軟件里的Dmol3模塊中實(shí)現(xiàn)的. 在處理表面問題時(shí)，廣義梯度近似(Generalized Gradient Approximation，GGA)的計(jì)算精度比局域密度近似(Local-density Approximation，LDA)高，所以本次計(jì)算將采用GGA方法，并選用Perdew-Burke-Ernzehof(PBE)泛函處理電子間的交換關(guān)聯(lián)作用[14]. 另外選擇p極化雙數(shù)值軌道基組(Double Numerical Polarization，DNP)作為原子軌道計(jì)算的基組函數(shù). 原子幾何優(yōu)化能量收斂設(shè)為1×10-5Ha，原子力收斂標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為0.002 Ha/?，原子的最大位移設(shè)置為0.005 ?，自洽場SCF的收斂標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為1×10-6Ha[15]. 選定布里淵區(qū)為6×6×1的Monkhorst-Pack k點(diǎn)網(wǎng)格.

首先構(gòu)建了2×2×1的本征C3N單層超晶胞模型，共含有24個(gè)C原子及8個(gè)N原子，真空層厚度設(shè)置為1.5 nm以避免相鄰分子層之間的相互作用. C3N表面共有六種摻雜位，分別為C原子及N原子正上方的T配位、碳環(huán)及C/N環(huán)的中空H配位、C-C鍵及C-N鍵的B橋配位，如圖1所示. 其次還建立了CF4、C2F6、CF2O、HF四種氣體分子優(yōu)化后的模型，見圖2.

圖1 本征C3N優(yōu)化模型Fig.1 Optimization model of intrinsic C3N

圖2 氣體分子優(yōu)化模型Fig.2 Optimization models of gas molecules

將優(yōu)化后的CuO分子以平行、Cu原子朝下與O原子朝下三種方式置于C3N表面的六種摻雜位上，可以得到共18種初始吸附構(gòu)型. 通過比較不同初始吸附構(gòu)型的形成能，可以最終確定CuO摻雜C3N的最穩(wěn)定模型，形成能Eform的公式如下[16]：

Eform=Edopant-surf-Edopant-ESurf

(1)

其中Edopant-surf為CuO摻雜C3N基底后的能量，Edopant和Esurf分別為摻雜材料CuO分子和C3N基底的能量.Eform的絕對(duì)值越大，CuO與C3N之間的結(jié)合就越穩(wěn)定. 當(dāng)CuO分子以平行的方式置于C3N表面時(shí)，隨著仿真的進(jìn)行，最終CuO將從平行狀態(tài)變?yōu)镃u原子朝下的狀態(tài). 因此為了簡化計(jì)算過程，本文只考慮O原子朝下與Cu原子朝下兩種方式，共12種初始吸附構(gòu)型. 根據(jù)公式計(jì)算得到12種初始吸附構(gòu)型下形成能的絕對(duì)值，如圖3所示.

圖3 不同初始吸附構(gòu)型下的|Eform|Fig. 3 |Eform| under different initial adsorption configurations

比較圖3中的形成能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)CuO分子以O(shè)原子垂直向下的方式位于TC配位時(shí)，|Eform|達(dá)到最大值1. 728 eV，為CuO-C3N的最穩(wěn)定摻雜結(jié)構(gòu)，如圖4所示.

圖4 CuO摻雜C3N結(jié)構(gòu)Fig. 4 Structure of CuO-doped C3N

3 吸附性能分析

3.1 吸附能與吸附結(jié)構(gòu)

吸附能與吸附結(jié)構(gòu)可以較為直觀地反映出氣體分子與材料表面相互作用的強(qiáng)弱，吸附能Eads的公式定義為：

Eads=Egas+Surf-Egas-ESurf

(2)

其中Egas+Surf為吸附表面吸附單個(gè)氣體分子后穩(wěn)定體系的總能量；Egas為單個(gè)氣體分子的能量；ESurf為吸附表面的能量.Eads為負(fù)值表明吸附過程是自發(fā)進(jìn)行并伴隨著能量的釋放，吸附能的絕對(duì)值越大表明吸附表面與氣體分子間相互作用越強(qiáng)，吸附結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[17].

將優(yōu)化后的氣體分子以不同的角度靠近CuO-C3N表面，以CF4為例，考慮了C垂直于Cu、O原子以及F垂直于Cu、O原子四種吸附方式. 通過比較不同吸附方式下的Eads，最終確定了CF4、C2F6、CF2O、HF分子在CuO-C3N上的最穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu). 另外，為了研究CuO摻雜前后C3N體系吸附氣體分子能力的變化，此處還對(duì)本征C3N吸附四種典型C5F10O分解氣體時(shí)的吸附能進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)于每種氣體分子，都考慮了如圖1所示的六個(gè)吸附位點(diǎn)來獲得其最穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu). 四種氣體分子吸附于本征C3N及CuO-C3N的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)如圖5所示.

圖5 氣體分子最穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu)Fig.5 The most stable adsorption structures of gas molecules

根據(jù)吸附能公式及圖5中的最穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu)，可以得到如表1所示的詳細(xì)的吸附參數(shù).從表1給出的吸附能可以看出，這四種氣體的吸附反應(yīng)都是可以自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)，但本征C3N與這四種氣體之間的相互作用都非常弱，吸附能皆低于0.2 eV，屬于物理吸附的范疇，說明本征C3N對(duì)C5F10O分解氣體的吸附較弱，極不穩(wěn)定. 觀察圖5a～5d，不難發(fā)現(xiàn)吸附后的氣體分子與C3N表面幾乎沒有發(fā)生任何變化，兩者之間的吸附距離較遠(yuǎn)，均超過了2 ?. 從原子鍵長分析，CF4、C2F6及CF2O分子相應(yīng)的鍵長變化在0～0.002 ?范圍內(nèi)，HF分子的H—F較吸附前增長了0.008 ?，鍵長均無明顯的增大或減小. 這些結(jié)果都說明C5F10O分解氣體無法穩(wěn)定吸附于本征C3N表面.

表1 吸附參數(shù)

觀察圖5e～5h所示的CuO-C3N吸附體系，發(fā)現(xiàn)CF4和C2F6與吸附表面的距離較遠(yuǎn)，氣體分子與CuO分子的鍵長和角度只是略微改變；CF2O與CuO-C3N表面的距離從未摻雜時(shí)的3.426 ?減小至1.929 ?，C—O、C—F鍵分別被拉長約0.084 ?和0.229 ?；吸附后的HF與表面僅相距1.024 ?，H—F鍵增長了約0.6 ?，Cu—O甚至從原來的1.874 ?被拉長至3.097 ?，合理推斷HF與CuO分子在吸附過程中可能發(fā)生斷鍵的情況. 通過表1給出的吸附參數(shù)可知，CF4、C2F6、CF2O及HF分子在CuO-C3N表面的吸附能較在本征C3N有極大提高.

綜合上述分析，CuO摻雜C3N材料對(duì)C5F10O四種分解氣體的吸附效果都要強(qiáng)于本征C3N，其對(duì)這四種氣體的吸附強(qiáng)度從大到小依次為HF>CF2O>C2F6>CF4. 初步判斷HF與CF2O可以穩(wěn)定吸附于CuO-C3N，使得CuO-C3N具備了從C5F10O分解后的混合氣體中選擇性吸附HF與CF2O的能力.

3.2 態(tài)密度

通過分析態(tài)密度可以進(jìn)一步研究基底材料與氣體分子之間的相互作用機(jī)制，判斷兩者是否發(fā)生較強(qiáng)烈的化學(xué)相互作用，明確氣體在材料表面的成鍵情況.

圖6為CF4、C2F6吸附體系中相互靠近的Cu原子與F原子的局部態(tài)密度(PDOS)圖. 觀察圖發(fā)現(xiàn)，CF4和C2F6的F 2p軌道并沒有與Cu原子的任一電子軌道發(fā)生重疊現(xiàn)象，說明CuO-C3N與CF4、C2F6之間沒有發(fā)生化學(xué)相互作用，CuO-C3N無法穩(wěn)定吸附這兩種氣體分子.

(a)CF4的F原子與CuO的Cu原子PDOS

圖7a為CF2O吸附CuO-C3N后相互靠近的原子的PDOS圖. 從Cu原子與C、O原子的局部態(tài)密度圖可以看出，Cu 4s軌道沒有與C、O原子的任何軌道發(fā)生重疊，Cu 3d軌道在-6 eV及費(fèi)米能級(jí)附近與O 2p軌道同時(shí)出現(xiàn)態(tài)密度峰，因此Cu與O之間極有可能形成化學(xué)鍵. C原子的2s、2p軌道在0 eV附近與Cu 3d軌道產(chǎn)生雜化，說明Cu—C鍵也有很大概率存在. 圖7b、c是HF吸附體系的PDOS圖，圖7b中的H 1s軌道在-9.5 eV處與O 2p軌道發(fā)生重疊雜化，且H 1s與O 2s、O 2p在-5.0 eV處均同時(shí)出現(xiàn)態(tài)密度峰. 圖7c中的F 2p軌道與Cu 3d軌道在接近費(fèi)米能級(jí)的-5～0 eV能量域中的多個(gè)能級(jí)上形成了重疊，說明HF與CuO-C3N之間發(fā)生了強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng). H、O原子以及F、Cu原子的電子軌道在多處出現(xiàn)雜化重疊，使得H-O鍵和F-Cu鍵的形成變得更加有說服力. 另外，比較H原子與F原子的電子軌道后發(fā)現(xiàn)H 1s與F 2s、2p沒有態(tài)密度峰的重疊，說明H-F鍵很有可能已經(jīng)斷裂. 且對(duì)比圖7a發(fā)現(xiàn)HF吸附體系中的原子軌道重疊程度要高于CF2O吸附體系.

(a)CF2O的C、O原子與CuO的Cu原子PDOS

通過分析可知HF與CF2O分子與CuO-C3N之間均存在強(qiáng)烈的化學(xué)吸附作用，相互鄰近的原子之間產(chǎn)生了新的化學(xué)鍵，使得CuO-C3N吸附HF、CF2O氣體更加穩(wěn)定，另外CF2O在CuO-C3N表面的吸附效果要弱于HF.

3.3 電荷轉(zhuǎn)移量與差分電荷密度

電荷轉(zhuǎn)移量是判斷氣體與吸附材料之間相互作用強(qiáng)弱的另一重要參量，絕對(duì)值越大的QT往往對(duì)應(yīng)著越強(qiáng)的吸附作用[17]. 通過電荷轉(zhuǎn)移量還可以判斷吸附過程中氣體分子的電子性質(zhì). 電荷轉(zhuǎn)移量QT的公式定義為[18]：

QT=Qabsorbed gas-Qisolated gas

(4)

其中Qisolated gas和Qabsorbed gas分別表示氣體分子吸附前和吸附穩(wěn)定后攜帶的電荷量. 若電荷轉(zhuǎn)移量為負(fù)數(shù)，則表明在吸附過程中電荷從基底材料轉(zhuǎn)移到氣體分子，若為正數(shù)則轉(zhuǎn)移路徑相反. 通過靜態(tài)計(jì)算得出CF4、C2F6、CF2O、HF在本征C3N和CuO-C3N上的電荷轉(zhuǎn)移量如表2所示.

表2 電荷轉(zhuǎn)移量

這四種氣體吸附本征C3N和CuO-C3N后引起的電荷轉(zhuǎn)移量均為負(fù)值，氣體分子將從吸附材料表面獲得電子，表現(xiàn)為電子受體的性質(zhì). 從數(shù)據(jù)分析，CF4、C2F6、CF2O、HF在本征C3N上的電荷轉(zhuǎn)移量十分微小，在 0.02e范圍內(nèi)，說明本征C3N對(duì)C5F10O分解氣體的敏感性極差. 對(duì)比本征C3N，CF4、C2F6在CuO-C3N表面的電荷轉(zhuǎn)移幾乎沒有改變，而CF2O和HF的QT明顯增大，超過了0.2e，這說明CF2O、HF與CuO-C3N表面的相互作用較為強(qiáng)烈，CuO-C3N對(duì)CF2O和HF兩種氣體極為敏感. 但由于HF分子本身發(fā)生斷鍵，電荷轉(zhuǎn)移機(jī)理較為復(fù)雜，無法僅憑電荷轉(zhuǎn)移量進(jìn)行判斷，因此將從差分電荷密度作進(jìn)一步分析.

為了深入了解氣體在吸附過程中的電荷轉(zhuǎn)移情況，通過定義計(jì)算了四種吸附體系的差分電荷密度，公式如下：

Δρ=ρmol/CuO-C3N-ρmol-ρCuO-C3N

(5)

式中ρmol/CuO-C3N為吸附體系的電荷密度；ρmol與ρCuO-C3N分別為吸附后氣體分子與CuO-C3N表面的電荷密度[19]. 利用計(jì)算式最終得到氣體分子吸附于表面的差分電荷密度圖，由于CF4與C2F6在吸附過程中轉(zhuǎn)移給吸附基底的電荷非常少，因此圖8a、b為5.0×10-4e?-3等值面下的差分電荷密度圖，圖8c、d則為0.02 e?-3等值面下的差分電荷密度圖. 其中，藍(lán)色代表電荷損耗區(qū)，紅色代表電荷聚集區(qū).

圖8 差分電荷密度Fig. 8 Charge density differences

在CF4吸附體系中，電子聚集區(qū)和損耗區(qū)都分布在CF4和CuO分子周邊，且因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，CF4與CuO周圍的電子云幾乎沒有產(chǎn)生接觸，說明電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在分子內(nèi)部而不是氣體分子與CuO分子之間. 另外，Cu原子周圍有一極小的電荷損耗區(qū)，說明CuO-C3N中的Cu原子在吸附CF4的過程中失去微量電子. C2F6吸附體系的情況與CF4體系十分相似，但Cu原子周圍的損耗區(qū)稍微擴(kuò)大了一些. 上述現(xiàn)象都說明了CuO-C3N與CF4、C2F6之間所發(fā)生的反應(yīng)都較弱，電荷轉(zhuǎn)移十分微量，但基底對(duì)C2F6的吸附能力要稍強(qiáng)于CF4，這與在前文分析出的結(jié)果相對(duì)應(yīng).

反觀圖8c和圖8d，有大范圍的電荷聚集和損耗區(qū)出現(xiàn)在氣體分子和基底之間，且兩者周圍的電子云緊密重疊在一起，這表明兩種氣體分子與CuO-C3N發(fā)生了相當(dāng)強(qiáng)烈的吸附反應(yīng). 其中，對(duì)于CF2O吸附體系，電荷聚集區(qū)主要分布在CF2O周圍，而損耗區(qū)主要集中在Cu原子上，因此在吸附過程中Cu原子會(huì)將電荷轉(zhuǎn)移給CF2O分子，吸附基底表現(xiàn)出電子給體的性質(zhì). HF與CuO-C3N之間的電荷轉(zhuǎn)移情況要略微復(fù)雜一些，O原子周圍有少量的電荷聚集區(qū)，H原子上部則存在電荷損耗區(qū)，這說明H原子會(huì)將少量的電荷轉(zhuǎn)移給O原子；F原子和Cu原子周圍分別存在著大面積的電荷聚集區(qū)與電荷損耗區(qū)，表明F原子從Cu原子處獲得了大量的電荷，使得HF分子整體表現(xiàn)為得電子的性質(zhì). 總的來說，CuO-C3N與CF2O、HF之間的電荷轉(zhuǎn)移作用十分強(qiáng)烈，CuO-C3N對(duì)這兩種氣體表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附作用.

總的來說，四種氣體分子在吸附過程中從CuO-C3N得到電荷，呈現(xiàn)出電子受體的性質(zhì)，均為p型吸附. 但CuO-C3N吸附CF2O和HF氣體后引起的電荷轉(zhuǎn)移程度較高，而CF4和C2F6發(fā)生吸附后的電荷轉(zhuǎn)移及其微弱. 因此可以確定CuO-C3N與CF2O、HF這兩種氣體之間的相互作用較為強(qiáng)烈.

3.4 恢復(fù)時(shí)間

恢復(fù)時(shí)間(τ)表示的是從材料表面去除吸附的氣體分子所需要花費(fèi)的時(shí)間[20]. 恢復(fù)時(shí)間越長表明氣體在基底材料上吸附得越牢固，氣體分子越難從材料表面脫除. 根據(jù)傳統(tǒng)過渡態(tài)理論，恢復(fù)時(shí)間τ可表示為：

τ=F-1e(-EB/KBT)

(3)

式中，KB與T分別表示玻爾茲曼常數(shù)和開爾文溫度；F為嘗試頻率，此處設(shè)為1012s-1；EB為解吸附時(shí)的能壘，與吸附能大小相等[20]. 從計(jì)算公式可以看出，吸附能與恢復(fù)時(shí)間有直接關(guān)系. 表3為四種氣體在不同溫度下從CuO-C3N材料表面脫附所需的時(shí)間.

表3 不同溫度下的恢復(fù)時(shí)間

在室溫下，CF4和C2F6的解吸附速度就已極快，僅需不到1ms的時(shí)間，充分說明這兩種氣體在CuO-C3N表面的吸附極不穩(wěn)定，CuO-C3N無法實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩種氣體的有效去除. 常溫環(huán)境下CF2O從CuO-C3N表面脫附需要十幾分鐘的時(shí)間，且恢復(fù)時(shí)間會(huì)隨溫度的升高而縮短. 即使CuO-C3N初期可以與CF2O之間發(fā)生較為強(qiáng)烈的吸附作用，隨著時(shí)間的延長，該氣體還是會(huì)從材料表面解吸附. 反觀HF氣體，在25℃的溫度下其恢復(fù)時(shí)間竟長達(dá)數(shù)十年，說明在正常溫度下HF基本無法從CuO-C3N材料上脫附. 即使在超過100℃的高溫環(huán)境下，HF的脫附時(shí)間也需要將近三年. 從分析結(jié)果看，CuO-C3N材料可以作為一種高性能的氣體吸附劑，選擇性去除C5F10O絕緣設(shè)備內(nèi)部及環(huán)境中的有毒HF氣體.

綜上所述，相較于本征C3N，C5F10O分解組分與CuO-C3N材料之間的相互作用均具有一定程度的增強(qiáng). CuO-C3N對(duì)HF的吸附效果最好，CF2O次之，幾乎無法吸附CF4與C2F6. HF氣體在吸附表面會(huì)更易分解且吸附量最大，這會(huì)降低CuO-C3N材料對(duì)CF2O氣體的吸附強(qiáng)度，極大提高CuO-C3N對(duì)HF氣體選擇性吸附能力.

4 結(jié) 論

本文基于第一性原理構(gòu)建了四種C5F10O放電分解組分(CF4、C2F6、CF2O、HF)在本征C3N與CuO摻雜C3N表面的吸附模型，主要計(jì)算了四種氣體分子在CuO-C3N表面吸附時(shí)對(duì)應(yīng)的一系列表征吸附性能的參量，通過對(duì)比分析得出以下結(jié)論：

1)經(jīng)過CuO摻雜后的C3N對(duì)于CF4、C2F6、CF2O與HF氣體的吸附效果有非常明顯的增強(qiáng).

2)通過比較吸附能、吸附結(jié)構(gòu)與態(tài)密度，確定CuO-C3N吸附四種氣體的強(qiáng)弱為HF>CF2O>C2F6>CF4，其中HF和CF2O與CuO-C3N之間已經(jīng)產(chǎn)生新的化學(xué)鍵，形成較為強(qiáng)烈的化學(xué)吸附，而其余兩種碳氟類氣體均為物理吸附. 通過比較電荷轉(zhuǎn)移量與差分電荷密度，確定C5F10O放電分解組分吸附于CuO-C3N后的電荷轉(zhuǎn)移程度依次為HF>CF2O>C2F6>CF4，且四種氣體分子在吸附過程中得到電荷，呈現(xiàn)出電子受體的性質(zhì).

3)通過對(duì)恢復(fù)時(shí)間的分析發(fā)現(xiàn)在298-598 K的溫度區(qū)間內(nèi)，隨著環(huán)境溫度的增加，只有HF能夠穩(wěn)定吸附于材料表面.最終確定CuO-C3N可以在C5F10O分解組分中實(shí)現(xiàn)對(duì)HF有毒氣體的選擇性去除.其可以作為一種高性能的吸附劑應(yīng)用于C5F10O環(huán)保絕緣氣體的廢氣處理領(lǐng)域.