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求教过渡金属配合物自旋极化单重态计算

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发布时间: 2018-11-28 11:30

正文摘要:

各位好,我在做一个关于过渡金属卟啉配合物的反应自由能计算。使用Gaussian 09,B3LYP/def2svp level。 体系为钴-卟啉配合物,其中卟啉去质子,四个N与Co配位,因此卟啉自己带两个电子。 首先画出平面四配位的钴 ...

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zmzeng 发表于 Post on 2018-12-1 20:18:34
sobereva 发表于 2018-11-29 13:10
是PBE、3-zeta
既然能算得动3-zeta,一开始就不应该用那么小的基组
过渡金属的地位比配体高,之前就不 ...

谢谢sob老师指正。
我们是考虑先用def2-SVP做opt和freq,先定性分析,确定各个物种的ground states后然后再换def2-TZVP算高精度能量,最后是要算氧化还原电位。

现在我们用PBE/def2-SVP,一价钴[CoPP]-物种的ground state已经是2S+1=1的物种,与文献报道一致了。
我们也查到了几篇之前的文献,指出B3LYP在算CoPP体系时和PBE会有些许出入,然后最终他们都选了PBE来算。
因此接下来我们准备在PBE/def2-SVP优化的基础上,升级到PBE/def2-TZVP来算高精度能量。

1.        Leung, K.;  Nielsen, I. M. B.;  Sai, N.;  Medforth, C.; Shelnutt, J. A., Cobalt−Porphyrin Catalyzed Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide in Water. 2. Mechanism from First Principles. The Journal of Physical Chemistry A 2010, 114 (37), 10174-10184.
2.        Shen, J.;  Kolb, M. J.;  Göttle, A. J.; Koper, M. T. M., DFT Study on the Mechanism of the Electrochemical Reduction of CO2 Catalyzed by Cobalt Porphyrins. The Journal of Physical Chemistry C 2016, 120 (29), 15714-15721.
3.        Göttle, A. J.; Koper, M. T. M., Proton-coupled electron transfer in the electrocatalysis of CO2 reduction: prediction of sequential vs. concerted pathways using DFT. Chemical Science 2017, 8 (1), 458-465.
4.        Göttle, A. J.; Koper, M. T. M., Determinant Role of Electrogenerated Reactive Nucleophilic Species on Selectivity during Reduction of CO2 Catalyzed by Metalloporphyrins. Journal of the American Chemical Society 2018, 140 (14), 4826-4834.
zmzeng 发表于 Post on 2018-12-1 20:08:18
kulaomega 发表于 2018-11-29 08:57
这问题之前总碰到,后来用了一个很蠢的办法。。。
就是优化之前先直接做一次stable=opt,如果有不稳定性, ...

谢谢指教,我去试试
sobereva 发表于 Post on 2018-11-29 13:11:26
kulaomega 发表于 2018-11-29 08:57
这问题之前总碰到,后来用了一个很蠢的办法。。。
就是优化之前先直接做一次stable=opt,如果有不稳定性, ...

这不是蠢办法,是优化自旋极化单重态的标准做法之一
sobereva 发表于 Post on 2018-11-29 13:10:21
zmzeng 发表于 2018-11-28 21:17
我们只对2S+1=1的物种用了guess=mix,但没看到差别。
在我们看到的这两篇文献中,用的都是BPE泛函配合3  ...

是PBE、3-zeta
既然能算得动3-zeta,一开始就不应该用那么小的基组
过渡金属的地位比配体高,之前就不该用def2-SVP

算配合物适合用什么泛函,这里都有说
简谈量子化学计算中DFT泛函的选择
http://sobereva.com/272
kulaomega 发表于 Post on 2018-11-29 08:57:00
这问题之前总碰到,后来用了一个很蠢的办法。。。
就是优化之前先直接做一次stable=opt,如果有不稳定性,会直接帮助得到一个开壳层的单重态“波函数”,这样再用guess=read读这个当初猜,继续优化,优化的时候也把新建一个chk留着到时候单点可以读初猜用。
目前碰到如果是OSS比CSS更稳定的情况,这个方法基本都能行。。。

不过当时优化我也用的是def2-SVP,单点用了def2-TZVPP。。。

zmzeng 发表于 Post on 2018-11-28 21:17:40
sobereva 发表于 2018-11-28 17:22
自旋多重度大于1的体系用guess=mix是没意义的,本来就会自动对称破缺

B3LYP对于过渡金属不同自旋态之间 ...

我们只对2S+1=1的物种用了guess=mix,但没看到差别。
在我们看到的这两篇文献中,用的都是BPE泛函配合3 theta基组,我们打算接下来按他们的方法试试。
sobereva 发表于 Post on 2018-11-28 17:22:45
自旋多重度大于1的体系用guess=mix是没意义的,本来就会自动对称破缺

B3LYP对于过渡金属不同自旋态之间的能量差估计往往不准,可以考虑用对此问题更好的B3LYP*,这提了
Gaussian中非内置的理论方法和泛函的用法
http://sobereva.com/344

过渡金属用def2-SVP也偏小,建议改成SDD或lanl2TZ(f)

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