求助计算石墨烯片和污染物分子吸附机理时遇到方法和耗时问题

段家康

本人环境专业，若有犯低级错误，希望大家多多指出。目前导师要求简单计算下吸附机理：我想的路线为:1、高斯构建一个石墨烯片和污染物分子的结构。 2、ORCA双分子动力学跑一下，看看石墨烯上面的基团是否能吸附上污染物分子，若能吸附，将该帧结构（molden文件中的结构提取出来优化下），要是能成键就进行原子电荷分析。3、根据优化的结构，再用IGMH方法分析其弱相互作用。4、最后算下吸附能。目前只想到这么多。。。。希望大家帮我看下是否合理。
我之前看到有帖子将吸附质和被吸附分子放在一起优化结构，优化结束后就可以得到该分子被吸附后的结构（顿时觉得巨方便）。立马就试了一下。
跑了一天多，还在结构优化，这么慢是正常的吗，还是我选的基组有问题。拜托各位老师指导一下。附上输出文件。

这是我的计算条件：

%mem=60GB
%nprocshared=60
%chk=D:\G16W\workfile\go1.chk
# opt freq b3lyp/aug-cc-pvdz scrf=(smd,solvent=water)
em=gd3

Title Card Required

-1 2
C                 -3.51040961   -2.70219945   -0.00013900
C                 -2.08514761   -2.70219945   -0.00013900
C                 -2.13899661   -0.24516745    0.00003700
C                 -3.54744461   -0.27017945   -0.00007600
C                 -4.21582461   -1.52900445   -0.00013600
C                 -1.44651961    1.00497455    0.00040500
C                 -0.01762261    1.03035955    0.00079900
C                  0.66492739    2.26261555    0.00154000
C                 -0.09107161    3.47085455    0.00169300
C                 -1.45979861    3.44654555    0.00115200
C                 -2.17241261    2.21222155    0.00061600
C                 -3.59677561    2.16163855    0.00030600
C                 -4.26008961    0.96412555    0.00000000
H                 -5.36037061    0.93169955   -0.00015100
H                 -4.15291261    3.11157555    0.00037500
H                 -4.03247661   -3.67128045   -0.00014500
H                 -5.31656061   -1.53565845   -0.00013400
H                  0.45353639    4.42745055    0.00220500
H                 -2.03803561    4.38319355    0.00117100
C                 -1.32916661   -3.91044645   -0.00032200
C                  0.03957939   -3.88613545   -0.00066200
H                 -1.87374761   -4.86706245   -0.00023700
H                  0.61780439   -4.82279345   -0.00090100
C                  2.17656839   -2.60122645   -0.00048400
C                  2.83988339   -1.40371445    0.00036000
C                  2.12723539   -0.16941645    0.00091700
H                  2.73270039   -3.55115745   -0.00098100
H                  3.94016339   -1.37128445    0.00061000
C                  2.09018939    2.26262055    0.00233300
H                  2.61225339    3.23172155    0.00334000
C                  2.79561239    1.08942055    0.00192500
H                  3.89635239    1.09610355    0.00237200
N                  0.75220239   -2.65181245   -0.00051700
N                  0.71879839   -0.19441945    0.00050900
N                 -1.40256961   -1.46994845   -0.00013900
C                  9.11201174    0.03013489    5.88901119
C                  7.71116762    0.62014214    5.50747459
C                  6.58276512   -0.45461947    5.31250490
C                  5.31842012    0.08982156    4.54993777
C                  4.03911970   -0.80971416    4.72843792
C                  2.91910826   -0.54689084    3.65804111
C                  1.50563901   -1.10126591    4.01911630
F                  9.92346576    1.03763413    6.22705276
F                  9.00601875   -0.80394863    6.92916408
F                  9.65309463   -0.62343659    4.85877152
F                  7.34247654    1.46383725    6.49261653
F                  7.86575894    1.32470386    4.36470191
F                  7.09047468   -1.49370994    4.61471151
F                  6.21015537   -0.89486537    6.53416240
F                  5.04035629    1.33052605    5.00758490
F                  5.62549024    0.16978289    3.23699562
F                  4.41744721   -2.10672238    4.65399993
F                  3.53699406   -0.57559424    5.96179746
F                  3.31926226   -1.12701400    2.49588851
F                  2.83723346    0.79098076    3.45547921
F                  1.68240476   -2.31238709    4.62932664
F                  0.95353020   -0.27081173    4.95759072
C                  0.55138648   -1.21430205    2.75347322
O                  0.18576692   -0.11027367    2.31224760
O                  0.30552146   -2.37140709    2.37943452

mfdsrax2

我只知道你的校正方法有问题，B3LYP应该用GD3BJ校正，另外基组把AUG去掉可以降低时间，并且对结构影响不大

wzkchem5

几个问题：
（1）这个石墨烯片太小了，必须至少大到让被吸附分子的投影能完全落在石墨烯片上面才行。如果算不动，可以改用GFN2-xTB等半经验方法，或者用ORCA做ONIOM，high level用DFT，low level用xTB。但是决不能把石墨烯片缩得这么小。
（2）石墨烯片必须取成闭壳层的，你现在取的是开壳层的。必须扩大石墨烯片使得pi电子数为偶数，否则你会人为地往体系里引入一个自由基，这个自由基可能会和底物共价结合，但实际的石墨烯里面没有自由基，等于你会高估发生化学吸附的概率。
（3）氮可能会质子化，氮的质子化状态对吸附影响很大。建议从实验上确定这里的氮是否会质子化，比如做XAS。

sobereva

参考下文里用的模型。如前面的人所说，当前石墨烯片太小
18碳环（cyclo[18]carbon）与石墨烯的相互作用：基于簇模型的研究一例
http://sobereva.com/615（http://bbs.keinsci.com/thread-25306-1-1.html）

用B3LYP-D3(BJ)/6-311G*做优化比你当前用的级别明显更划算，结果还大概率更好。把羧基部分原子用6-311+G*就够了，没必要所有原子都带弥散。

opt freq期间不建议用SMD，下文说了
量子化学计算中帮助几何优化收敛的常用方法
http://sobereva.com/164

60核机子不可能内存才60多GB。空余内存尽量都分给Gaussian，否则振动分析时候可能失败或者自动降低并行线程数拖慢速度。

优化过程经常监控优化情况，不要傻等着直到算完或报错为止，看http://sobereva.com/164

段家康

mfdsrax2 发表于 2022-5-5 23:12
我只知道你的校正方法有问题，B3LYP应该用GD3BJ校正，另外基组把AUG去掉可以降低时间，并且对结构影响不大

感谢指导

段家康

wzkchem5 发表于 2022-5-5 23:36
几个问题：
（1）这个石墨烯片太小了，必须至少大到让被吸附分子的投影能完全落在石墨烯片上面才行。如果 ...

谢谢老师指导！！您的建议对我很帮助很大。我们实验已经做完了（石墨烯掺N）。正如您所说，的确有氮质子化。

段家康

sobereva 发表于 2022-5-6 13:04
参考下文里用的模型。如前面的人所说，当前石墨烯片太小
18碳环（cyclo[18]carbon）与石墨烯的相互作用： ...

谢谢Sob老师，读完您的文章收益很大，获益匪浅。