计算炭电极对电解液中阴阳离子和溶剂分子的吸附能

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-7 00:47:26

老师好，我想计算分别炭电极对电解液中的阴离子、阳离子以及溶剂分子的吸附能。简述我的电解液体系：溶质是离子液体，咪唑基阳离子，FSI双氟磺酰亚胺阴离子，溶剂有两种，乙腈和乙酸乙酯。我的问题是：（1）是否用gview构建炭电极的模型（下面附图），炭电极的大小（或者说炭的个数）是否会对最终的结果造成影响？（2）采用公式“E吸附=E(阳离子）+E(炭电极）-E(阳离子和炭电极复合物）”去计算吸附能，是正确的吗？（3）如果采用（2）的公式计算能量E，几何优化和算能量分别采用什么基组和泛函比较合适呢？
谢谢老师！

sobereva · 发表于 Post on 2024-4-7 05:30:14

图片不要当成附件上传，要直接贴图，仔细看置顶的社员必读贴关于贴图方式的说明

1 显然会有影响，直接影响边界效应的大小

2 是

3 B3LYP-D3(BJ)/6-311G*优化，阴离子部分6-311+G*。能量：B3LYP-D3(BJ)/6-311+G(2d,p)，考虑counterpoise

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-7 09:12:11

sobereva 发表于 2024-4-7 05:30
图片不要当成附件上传，要直接贴图，仔细看置顶的社员必读贴关于贴图方式的说明

1 显然会有影响，直接影 ...

谢谢卢老师的指导！下次我贴图一定注意，抱歉！
老师，对于第一个问题，我还想补充问一下，该怎么对炭电极建模才能减小或者避免边界效应的影响呢？谢谢老师！

sobereva · 发表于 Post on 2024-4-8 02:32:29

Dreamer1 发表于 2024-4-7 09:12
谢谢卢老师的指导！下次我贴图一定注意，抱歉！
老师，对于第一个问题，我还想补充问一下，该怎么对炭电 ...

用足够大的石墨烯片段，参考下文的讨论
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）

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-8 07:24:52

sobereva 发表于 2024-4-8 02:32
用足够大的石墨烯片段，参考下文的讨论
18碳环（cyclo[18]carbon）与石墨烯的相互作用：基于簇模型的研 ...

好的，谢谢卢老师！

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-18 23:24:32

sobereva 发表于 2024-4-7 05:30
图片不要当成附件上传，要直接贴图，仔细看置顶的社员必读贴关于贴图方式的说明

1 显然会有影响，直接影 ...

老师，对于您回答的第三点，我操作的时候发现没太明白。我要计算上述公式中的能量，是不是需要分别对阴离子、石墨烯、（阴离子+石墨烯复合物）三个分别几何优化然后再计算三个能量，最后相加减吗？
我记得计算离子与溶剂之间的结合能时，是直接把两个放到一起去几何优化然后带counterpoise计算能量，最后会得出一个corrected的能量就是他们的结合能。
那这里计算吸附能，与计算结合能的思路和步骤不一样吗？是需要分别几何优化算能量？

sobereva · 发表于 Post on 2024-4-19 05:32:14

Dreamer1 发表于 2024-4-18 23:24
老师，对于您回答的第三点，我操作的时候发现没太明白。我要计算上述公式中的能量，是不是需要分别对阴离 ...

是

那叫“corrected的相互作用能”，不要说成“corrected的能量”。直接给你的是复合物结构下的片段间相互作用能，和结合能之间相差变形能。

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-19 09:55:00

sobereva 发表于 2024-4-19 05:32
是

那叫“corrected的相互作用能”，不要说成“corrected的能量”。直接给你的是复合物结构下的片段间 ...

好的，老师，我下次一定正确地表达。那这个吸附能，是不是得用复合物结构下的片段间相互作用能（corrected的相互作用能），减去阴离子、石墨烯片段分别单独优化、计算出来的单点能？如果是这样，那阴离子、石墨烯片段分别算单点能时，需要带counterpoise吗？

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-19 23:38:47

sobereva 发表于 2024-4-19 05:32
是

那叫“corrected的相互作用能”，不要说成“corrected的能量”。直接给你的是复合物结构下的片段间 ...

卢老师，我这会又回顾了一遍帖子，以我的理解总结了一下计算步骤，比方说要算阳离子与炭电极的吸附能，
第一步，阳离子B3LYP-D3(BJ)/6-311G*优化，B3LYP-D3(BJ)/6-311+G(2d,p)计算单点能；
第二步，石墨烯片段B3LYP-D3(BJ)/6-311G*优化，B3LYP-D3(BJ)/6-311+G(2d,p)计算单点能；
第三步，（阳离子与石墨烯复合物）B3LYP-D3(BJ)/6-311G*优化，B3LYP-D3(BJ)/6-311+G(2d,p)带上counterpoise计算相互作用能。
第四步，用第三步的相互作用能减去第一、第二步的单点能，就是最终的吸附能，这样对吗？

sobereva · 发表于 Post on 2024-4-20 08:40:38

Dreamer1 发表于 2024-4-19 23:38
卢老师，我这会又回顾了一遍帖子，以我的理解总结了一下计算步骤，比方说要算阳离子与炭电极的吸附能，
...

否

应当用第3步给出的counterpoise校正后的体系能量减去1、2步的能量

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-20 22:47:32

sobereva 发表于 2024-4-20 08:40
否

应当用第3步给出的counterpoise校正后的体系能量减去1、2步的能量

好的卢老师，谢谢您的指导！

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-22 10:47:47

sobereva 发表于 2024-4-20 08:40
否

应当用第3步给出的counterpoise校正后的体系能量减去1、2步的能量

卢老师，我在第一步几何优化出现了报错，我不太明白这是什么错误，另外就是我发现几何优化花了接近20个小时的时长，这个是正常的吗？（下面附上报错截图、输入文件截图、分子图）

liuhao · 发表于 Post on 2024-4-22 22:35:42

本帖最后由 liuhao 于 2024-4-22 22:41 编辑

你可以再仔细研读一下Sob老师的帖子，我前段时间刚算了一个和你这个非常像的体系，这个帖子非常受用。http://bbs.keinsci.com/thread-25306-1-1.html。
如果你用BSSE，那结合能可以从输出文件的complexation energy这个位置直接读出。并且单独的分子和离子不用单独算单点能。
另外，我看你的石墨烯模型建的很大，你的基组是不是太大了，根本算不动，这也是你为什么算了20个小时，建议参考Sob老的帖子中的，6-31g*用于几何优化，之后做一个高精度单点能。

sobereva · 发表于 Post on 2024-4-23 06:48:04

Dreamer1 发表于 2024-4-22 10:47
卢老师，我在第一步几何优化出现了报错，我不太明白这是什么错误，另外就是我发现几何优化花了接近20个小 ...

这是振动分析时候硬盘不够所致。大体系DFT振动分析的rwf文件很占硬盘

参考北京科音基础（中级）量子化学培训班（http://www.keinsci.com/workshop/KBQC_content.html）的ppt：

Dreamer1 · 发表于 Post on 2024-4-24 00:31:19

liuhao 发表于 2024-4-22 22:35
你可以再仔细研读一下Sob老师的帖子，我前段时间刚算了一个和你这个非常像的体系，这个帖子非常受用。http: ...

好的，谢谢你的提醒，我会认真读一遍帖子，感谢！

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[Gaussian/gview] 计算炭电极对电解液中阴阳离子和溶剂分子的吸附能