求助，计算碳纳米管对有机物质（醇）的吸附，吸附能算出来太小怎么办

FTW · 发表于 Post on 2021-8-20 10:50:41

用vasp计算碳纳米管对甲醇乙醇正丙醇等的吸附，计算吸附能的方法是E（管+醇）-E（管）-E（醇），但是计算出来的能量差比较小，基本都在0.1eV以下，采用的是周期性的碳纳米管，优化复合物结构的时候是把醇放在了管内（也试过管外，能量差还是很小），也试了不同的管径，在计算的时候考虑了色散校正，因为是研究水溶液中的吸附，所以应用了隐式溶剂化模型，看来很多资料，碳纳米管感觉应该是吸附效果比较好的，我看别人的吸附能都能有个几十KJ。

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-8-21 02:21:41

别人是计算的还是实验结果？
如果是计算的，你的计算方法和文献的差别在哪？把所有差别都详细对比，一一列出来，这样我们可以告诉你哪一条差别最可能是原因

FTW · 发表于 Post on 2021-8-21 10:38:22

wzkchem5 发表于 2021-8-21 02:21
别人是计算的还是实验结果？
如果是计算的，你的计算方法和文献的差别在哪？把所有差别都详细对比，一一列 ...

非常感谢老师能来解答！我是看的别人的计算结果，差别还挺多的，
1、文献上是用Gaussian09（M05-2X/cc-pVDZ）算的，我是用的vasp6.1.0(PBE)。
2、吸附的物质也不一样，文献上主要是苯系有机物，我是醇。
3、都考虑了隐式溶剂化模型，文献上是IEFPCM模型，我是用的vaspsol直接默认的参数。
4、文献上用的碳纳米管是（8，0），我用的是（6，6）、（7，7）这样的，后来我也试过（11，0），结果差别不大。
5、文献上碳纳米管的管长是0.71nm，我的碳纳米管在1.2nm左右；管径文献上是0.63nm，我用过0.68nm、0.81nm、0.95nm等多个孔径，基本上0.68nm和0.81nm的管对醇都会排斥，优化后的结构能量升高，管径增大以后，复合物的能量才会降低，但是基本都在10KJ以下，文献中的吸附能基本都在20-40KJ。
6、文献中是非周期性的碳纳米管，管两端的悬挂键用氢原子饱和；我主要是采用的周期性的碳纳米管，也用非周期性的碳纳米管算过一点，优化后复合物的能量升高。
7、文献中给出的吸附的初始构型是把吸附质放在了管外，用管壁去进行吸附，我是放在了管内，也尝试过放在管外，但是优化后的复合物能量还是会升高，不如放在管内的。

下面是我的一点想法，老师您看看有没有道理，用非周期性碳纳米管算的时候真空格多大合适？，有没有可能是因为我的真空格取的稍微小了一点，下面两张图片是我建的模型。

我已经在换更大的真空格计算，结果还没有出来。
我在计算的过程中有没有可能是因为初始构型没有给好，在把醇分子放进碳纳米管的时候，我是把整个分子都塞进去了，是不是碳纳米管会对醇中的羟基有比较强的排斥左右，在设计初始构型的时候，把长链醇的碳链部分塞进碳纳米管，羟基留在外面会不会好一点。
最后一个问题还想请教一下老师，就是如果吸附能在10KJ以下，可以算是微弱的物理吸附吗，这是计算的误差还是的的确确发生了吸附？
麻烦老师了，学生比较愚钝，目前也是刚刚接触计算不久，在此先谢谢老师了，期待老师的回复。

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-8-21 17:27:16

FTW 发表于 2021-8-21 03:38
非常感谢老师能来解答！我是看的别人的计算结果，差别还挺多的，
1、文献上是用Gaussian09（M05-2X/cc-p ...

应该是吸附的物质的区别导致的，醇比苯系有机物更亲水，所以吸附能小。你可以换成文献用的小分子算算试试。
吸附能小于10kJ/mol的话，实验上大概率观察不到吸附，因为考虑了熵效应以后，吸附自由能大概率是不利的。也就是你实验上把碳管放进醇的水溶液，再拿出来，上面几乎吸不了什么醇。至于这是否属于吸附，那就取决于你觉得只吸附一点点但是少得测不出来算不算吸附，可能有的领域认为算，有的认为不算

FTW · 发表于 Post on 2021-8-21 20:47:34

wzkchem5 发表于 2021-8-21 17:27
应该是吸附的物质的区别导致的，醇比苯系有机物更亲水，所以吸附能小。你可以换成文献用的小分子算算试试 ...

非常感谢老师的解答，关于醇的水溶液的吸附，我是做了一点实验的，用活性炭去吸附了醇的混合溶液，结果表明对碳链比较长的醇吸附效果还是比较好的，因为是想研究孔对醇的吸附效果，活性炭又是无定形碳，不好建模，所以用碳纳米管代替了，从我们的实验结果上来看，活性炭对甲醇和乙醇几乎没有吸附效果，但随着碳链的增长，吸附效果会变好，因为想从理论和实验两个方面同时说明孔对醇的吸附效果，所以才进行计算，但是没想到计算结果和实验结果不怎么对的上。真的非常感谢老师的解答！

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-8-22 02:55:28

FTW 发表于 2021-8-21 13:47
非常感谢老师的解答，关于醇的水溶液的吸附，我是做了一点实验的，用活性炭去吸附了醇的混合溶液，结果表 ...

活性炭从水里吸附简单醇，这应该是非常成熟的技术才对，应该早被人研究透了吧

阿瞳 · 发表于 Post on 2021-8-22 11:00:24

你可以看看我的帖子，吸附能为正值那个，我现在认为的是你吸附的物质的范德华半径要大于你的管径，导致两者存在泡利排斥，这是我认为的不知道对不对，本来完美的纳米管管腔吸附就不是很好

FTW · 发表于 Post on 2021-8-23 09:21:26

wzkchem5 发表于 2021-8-22 02:55
活性炭从水里吸附简单醇，这应该是非常成熟的技术才对，应该早被人研究透了吧

好的老师，我再去查查文献，看有没有类似的结果可以参考，谢谢老师了

FTW · 发表于 Post on 2021-8-23 09:22:40

阿瞳发表于 2021-8-22 11:00
你可以看看我的帖子，吸附能为正值那个，我现在认为的是你吸附的物质的范德华半径要大于你的管径，导致两者 ...

好的好的，我马上去看，我之前也算过被吸附物质的范德华半径，从理论上来看是小于管径，非常感谢您

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