求助：CATEP计算OER反应路径过程中，小分子在催化剂表面吸附能过大

嘿海绵

各位老师，我现在想要计算OER反应的台阶图，于是将O，OH，OOH中间产物吸附在钴酸镍尖晶石表面，计算其吸附能。但是我看文献中的吸附能一般为一点多，而我计算出的吸附能有的达到了4点多，明显不太合理。具体不知道哪里出了问题。具体计算参数如下图所示（计算Energy时用的参数和几何优化一致，在难以收敛时选择All Bands/EDFT计算，否则用的都是Density Mixing）。另外还想请教一下，计算小分子能量时用到的水和氢气的能量是自己用castep计算出来，还是查热力学表得到？由于组里没有做过模拟的同学，学习起来很困难，还望各位老师赐教。

MisakaFaction

从你的计算基础来看，可能的问题相当多啊。

上策：你这个体系算台阶图并不算特别容易，别想着学两天就能算，基础不扎实纯粹是瞎算，而且castep处理复杂磁性体系可能相当吃力（不确定，没怎么用过castep），最好还是找人合作吧。

下策：如果你非要自己做，那我提几个可能的问题
1 自旋设置，钴酸镍这个体系按默认自旋初始设置可能并不容易收敛到正确的位置上，对于bulk优化的时候是否进行过充分的测试。
2 DFT+U好像没开，算这个体系开DFT+U应该是最低要求，没开的话，从bulk优化重新算吧。
3 话说，为什么要算吸附能？你不是要算台阶图么？可能我们对于"吸附能"这个词的理解有差异。
4 这个体系切表面有很多要注意的是否注意到了，切哪个面，几层，表面是否要钝化，位点选哪个等等等等。
5 小分子能量是要算的，除了氧气。吸附的分子也要记得自由能校正，虽然差的不多，但误差对于台阶图来说已经不小了。

嘿海绵

MisakaFaction 发表于 2021-2-1 12:12
从你的计算基础来看，可能的问题相当多啊。

上策：你这个体系算台阶图并不算特别容易，别想着学两天就能 ...

谢谢您的回复，因为老师买了服务器，还是希望自己算出来，找人合作应该是没希望了，关于模拟计算由于平常大部分时间要做实验，陆陆续续学了小半年时间了吧，台阶图的计算是最近才开始学习。
关于您给出的其他建议：
1.自旋的设置，我是发邮件询问了一位也算过钴酸镍体系的作者，他给我的建议是按照初始自旋即可。那请问如果要给出初始自旋应该怎么设置呢？
2.DFT+U的话，我自学时看到的是为了修正GGA低估带隙才需要+U，因此我只在计算原始晶面的DOS是才加了U。而且因为在几何优化时＋U一致报错，在询问了其他老师时，告诉我可以在几何优化时不加U，仅在计算能带结构时加U。我现在也正在尝试+U后计算出的能量是不是符合文献数值。但是由于Density Mixing自洽困难，只能选择All Band计算，所以十分缓慢。您的意思是无论是否计算能带相关性质都需要加U吗？
3. 因为我看算台阶图要算各个步骤的吉布斯自由能，比如G（OH*）就是OH吸附到催化剂上的吸附能加上自由能矫正，是我的理解有误吗？
4.晶面的切割和终止层的选择都是按照文献给出的最稳定的面去计算的
5.自由能矫正我是直接用的Nørskov 04年那篇文章给出的数据使用的

MisakaFaction

嘿海绵 发表于 2021-2-1 13:12
谢谢您的回复，因为老师买了服务器，还是希望自己算出来，找人合作应该是没希望了，关于模拟计算由于平常 ...

1 不清楚castep的具体，但理论上要是手动给出不同初猜试一试，看能量最低的收敛态，软件给的初猜面对复杂磁性体系一般都不太合理，如果一次算对了只是运气好，有概率。
2 如果简单体系的话你说的对，但钴酸镍磁态复杂，而且电催化位点一般就在金属上。不加U我觉得完全不能接受，而且加U也极有可能结果不理想，甚至要加vdw，磁态才有可能收敛到正确的位置，不要只盯着能量，注意查看输出文件的磁态。castep收敛困难只能说明软件垃圾，前提参数要正确设置。
3 两码事，吸附能是个差值。
4 可以，但结构要考虑的还很多。
5 凑合，但最好自己算频率然后校正。
6 castep能加隐式溶剂么？岂不是更算不动了，所以说castep做这个体系很吃力。

嘿海绵

MisakaFaction 发表于 2021-2-1 14:34
1 不清楚castep的具体，但理论上要是手动给出不同初猜试一试，看能量最低的收敛态，软件给的初猜面对复杂 ...

谢谢您，也就是说从一开始几何优化就应该＋U和对范德华力的修正吗？看来又要从头开始了。而且我的服务器一百多个核在650eV和333k点下优化一个晶胞需要耗费几天甚至一周的时间（这还是在几何优化没有＋U和范德华力修正的情况下），这正常吗？还是我哪里参数设置的有问题呢？
对于3.吉布斯自由能的计算，我是看的这篇文献里 ，这里的δGOH*不是指OH*吸附到催化剂表面的吸附能加上自由能修正得到的吗（吸附能我是通过吸附后整体能量减去吸附质和未吸附的催化剂能量）。谢谢谢谢

wolfli369

https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411A7jw学习视频可以参照这个。需要进行收敛性测试还有选择。DFT+U可能需要U值查询，论坛也有相似的方法来做。

MisakaFaction

以你用的核数超过8小时就够不正常了，你这个只能叫离谱吧。castep具体设置我回答不了，但电子步上限设置5000步挺让人无语的。
如果不是着急发文章毕业走人，以后不干这一行了，建议先用一两个月好好学一学再算，不然到最后凑合出一个数据，对自己的未来也不负责任。
吸附能这种基本概念谷歌一下就有了，https://www.bigbrosci.com/2018/10/03/ex56/，不想细说。

嘿海绵

MisakaFaction 发表于 2021-2-1 20:39
以你用的核数超过8小时就够不正常了，你这个只能叫离谱吧。castep具体设置我回答不了，但电子步上限设置500 ...

谢谢提醒，5000只是随便设了个很大的数，但其实即使算一整天也就二十步不到，根本用不到5000。哎，其实我也想静心学一学，但无奈每周都要组会汇报，保证实验量，悲催，真的谢谢您了。

嘿海绵

wolfli369 发表于 2021-2-1 16:53
https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411A7jw学习视频可以参照这个。需要进行收敛性测试还有选择。DFT+U可 ...

嗯嗯，之前也看过几遍这个视频了，照着他的方法算下来还是不太对，可能还是我的设置参数有问题吧

wolfli369

嘿海绵 发表于 2021-2-2 09:08
嗯嗯，之前也看过几遍这个视频了，照着他的方法算下来还是不太对，可能还是我的设置参数有问题吧

先按照人家的教程做一遍，然后再套用自己的研究内用。一般都是细节没理解造成的

嘿海绵

wolfli369 发表于 2021-2-2 09:24
先按照人家的教程做一遍，然后再套用自己的研究内用。一般都是细节没理解造成的

好的好的，谢谢您

ZhangChuanzheng

嘿海绵 发表于 2021-2-1 13:12
谢谢您的回复，因为老师买了服务器，还是希望自己算出来，找人合作应该是没希望了，关于模拟计算由于平常 ...

您好！我想问一下您找的Nørskov 04的文章还在吗？可以发一份给我吗？