计算化学公社

标题: 请问AIMD模拟电催化CO2RR，CO2总是游离在溶剂中怎么处理？ [打印本页]

作者
Author: 新建文件夹 时间: 2022-11-7 23:19
标题: 请问AIMD模拟电催化CO2RR，CO2总是游离在溶剂中怎么处理？
各位老师好，我最近在使用AIMD模拟电催化CO2RR时，CO2一直游离在溶剂中，不吸附在表面。文章中的机理如图所示， (, 下载次数 Times of downloads: 21)
我尝试过很多初始构型，分别控制CO2与界面、金属阳离子的距离，但保证CO2最初都是吸附在slab上的，可AIMD模拟后期CO2均游离在溶剂中，不与金属阳离子接触，也不与H2O分子反应。按理说我的初始构型是机理图中的第二步，那么接下来应该生成O-C-O-H，可一直游离在溶剂中。
我的理解是：机理图中，CO2从游离状态到吸附状态是得到电子的，我没有给CO2电子，单纯的将CO2放置在slab上是不可行的，所以不能吸附在表面？如果需要给予CO2电子的话，具体应当如何操作呢？
请各位老师指导~

作者
Author: Eudaimonia 时间: 2022-11-8 09:10
吸附这个过程应该是不需要电荷参与的

你这个过程很像是CO2在催化剂表面吸附太弱了/竞争不过溶剂，导致一定时间AIMD后脱离

另外你的金属阳离子加进去的原因是什么呢？有没有设置恰当的电荷，单纯想控制电子落在CO2上比较困难，一般来说都是靠SCF计算来确定电荷在哪个能量最低的轨道上

作者
Author: 新建文件夹 时间: 2022-11-8 15:32

Eudaimonia 发表于 2022-11-8 09:10
吸附这个过程应该是不需要电荷参与的

你这个过程很像是CO2在催化剂表面吸附太弱了/竞争不过溶剂，导致一 ...

老师您好，非常感谢您的回复~
请问有什么办法可以增强CO2在催化剂表面的吸附吗？无论我怎么调节初始构型最后都是游离在溶剂中，困扰接近一个月了

添加金属阳离子是为了探究不同阳离子对CO2RR的影响；
您最后一句我不太理解，通过SCF计算电荷的位置和电子落在CO2上有什么联系吗？计算出最低能量轨道，vasp可以设置电子位置吗？
麻烦您了~

作者
Author: asd9998876 时间: 2022-11-8 22:27
你加个金属阳离子体系不是有净电荷了吗，有没有加抗衡离子

作者
Author: wzkchem5 时间: 2022-11-9 05:30

新建文件夹发表于 2022-11-8 08:32
老师您好，非常感谢您的回复~
请问有什么办法可以增强CO2在催化剂表面的吸附吗？无论我怎么调节初始构型 ...

AIMD只能模拟ps时间尺度的反应，靠硬堆计算资源可以做到ns级，但也就仅此而已了。
你再想想CO2RR的TOF一般是多少，我没有具体概念，但肯定远不到10^9 s^-1对吧？
所以你跑好几个月的AIMD，连一个CO2分子都没反应，是极其正常的，因为现实中反应就是这么慢。这种情况下说明AIMD不适合研究这个体系，需要改用过渡态理论来研究。
做AIMD的一个常见误区就是不预先估计反应的时间尺度，明明需要至少毫秒级的时间才能发生的反应，却用只能研究纳秒以内时间尺度的方法来计算，那当然不反应。

作者
Author: 新建文件夹 时间: 2022-11-9 13:44

asd9998876 发表于 2022-11-8 22:27
你加个金属阳离子体系不是有净电荷了吗，有没有加抗衡离子

谢谢老师~
我是加的抗衡离子是OH

作者
Author: 新建文件夹 时间: 2022-11-9 14:13

wzkchem5 发表于 2022-11-9 05:30
AIMD只能模拟ps时间尺度的反应，靠硬堆计算资源可以做到ns级，但也就仅此而已了。
你再想想CO2RR的TOF一 ...

十分感谢老师~
CO2反应所需的时间的确远远大于AIMD所能模拟的时间。
我现在重复的是Koper教授在Nat Catal发表的一篇文章，https://doi.org/10.1038/s41929-021-00655-5 文章中用的就是2ps，我猜想他们是不是利用了一些特殊的方法让反应在2ps内完成。后期还没办法我就换个方向。
谢谢老师~

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