g-C3N4表面修饰后有关性质的计算求助

PESPES · 发表于 Post on 2021-4-28 21:46:40

首先我想要取2D材料g-C3N4的一部分做研究,如下图所示，通过掺杂碱金属和非金属元素改性(都是前四周期的)，想要计算改性后催化剂吸附CO2的吸附能以及计算CO2还原反应的反应路径。手里的计算资源：G09-C01版本

问题：
1、在边缘我用氢原子饱和之后，需要固定边缘的与氢相连的N原子么？
2、采用什么基组/方法比较合适？这里孔隙掺杂的元素是阳离子，非金属通过原子替代的方式进行掺杂。
3、最佳掺杂位置的计算，看文献中用VASP 程序计算的一般用形成能来说明，高斯可以通过哪些性质来说明呢？

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-4-29 00:11:01

首先，你要算的是掺杂一个碱金属离子（掺杂后的表面带正电荷），还是掺杂一个碱金属离子再加一个电子？

sobereva · 发表于 Post on 2021-4-29 02:11:02

1 需
2 M06-2X/def2-TZVP
3 比较掺杂在不同位置能量高低

PESPES · 发表于 Post on 2021-4-29 08:21:12

wzkchem5 发表于 2021-4-29 00:11
首先，你要算的是掺杂一个碱金属离子（掺杂后的表面带正电荷），还是掺杂一个碱金属离子再加一个电子？

如果再加电子，体系不就是中性分子了？怎么区别掺杂的是离子还是原子呢？

PESPES · 发表于 Post on 2021-4-29 08:27:37

sobereva 发表于 2021-4-29 02:11
1 需
2 M06-2X/def2-TZVP
3 比较掺杂在不同位置能量高低

社长，是对不同位点掺杂前后的能量差做比较对吧？
假如对g-C3N4进行原子替代，用A替代B，E=E(掺杂后的催化剂)+E(B)-E(掺杂前的催化剂)-E(A)，这个公式对么？

PESPES · 发表于 Post on 2021-4-29 11:31:57

PESPES 发表于 2021-4-29 08:27
社长，是对不同位点掺杂前后的能量差做比较对吧？
假如对g-C3N4进行原子替代，用A替代B，E=E(掺杂后的催 ...

还想问一个问题，如果元素替代之后表面的电子数不一样了，这该怎么解决呢？

sobereva · 发表于 Post on 2021-4-29 15:03:52

PESPES 发表于 2021-4-29 08:27
社长，是对不同位点掺杂前后的能量差做比较对吧？
假如对g-C3N4进行原子替代，用A替代B，E=E(掺杂后的催 ...

是

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-4-29 16:16:00

PESPES 发表于 2021-4-29 08:21
如果再加电子，体系不就是中性分子了？怎么区别掺杂的是离子还是原子呢？

不是啊，碱金属在一般材料上只能以离子形式存在，你掺一个离子反倒是带电的，必须既掺一个离子又加一个电子才是不带电的
而加不加这个电子对泛函的选取有一定影响，这也是我问的原因

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-4-29 16:16:46

PESPES 发表于 2021-4-29 11:31
还想问一个问题，如果元素替代之后表面的电子数不一样了，这该怎么解决呢？

电子数不一样为什么需要解决？这不会导致任何问题啊

PESPES · 发表于 Post on 2021-4-29 20:06:39

wzkchem5 发表于 2021-4-29 16:16
不是啊，碱金属在一般材料上只能以离子形式存在，你掺一个离子反倒是带电的，必须既掺一个离子又加一个电 ...

比如对于C3N4来说，我就想把金属离子放到空腔中，他与周围的六个氮配位，那咋加电子啊，再说电子以什么形式加上去呢？

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-4-29 21:18:29

PESPES 发表于 2021-4-29 20:06
比如对于C3N4来说，我就想把金属离子放到空腔中，他与周围的六个氮配位，那咋加电子啊，再说电子以什么形 ...

就是把电荷设成0而不是1，就是加了那个电子了。这个电子理论上会离域在整个C3N4的pi*轨道上

PESPES · 发表于 Post on 2021-4-30 08:50:43

wzkchem5 发表于 2021-4-29 21:18
就是把电荷设成0而不是1，就是加了那个电子了。这个电子理论上会离域在整个C3N4的pi*轨道上

首先C3N4不像石墨烯一样形成一大块的离域大π键，它的电子只离域在3-s-3嗪结构中(上图的1/3)，那么电子该咋分？其次我掺杂元素后的催化剂有其他的阴离子稳定，所以我认为这个催化剂带正电比较合适。

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-4-30 16:07:00

PESPES 发表于 2021-4-30 08:50
首先C3N4不像石墨烯一样形成一大块的离域大π键，它的电子只离域在3-s-3嗪结构中(上图的1/3)，那么电子该 ...

那就是离域在其中一个3-s-3嗪上。
带正电是有可能的，但是实际的C3N4是一个在至少两个维度上无限延展的材料，不可能每个晶胞都带正电，如果每个晶胞都带正电，必定会吸附几乎等量的抗衡阴离子，这种情况下建议加上阴离子计算

Pamela · 发表于 Post on 2021-7-28 10:20:47

sobereva 发表于 2021-4-29 02:11
1 需
2 M06-2X/def2-TZVP
3 比较掺杂在不同位置能量高低

sob老师，我想请教一下，g-C3N4最稳定的是波纹的嘛，我固定加氢的N原子后优化出来是平面的，可以不固定加氢的N原子吗？

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-7-28 16:36:18

Pamela 发表于 2021-7-28 03:20
sob老师，我想请教一下，g-C3N4最稳定的是波纹的嘛，我固定加氢的N原子后优化出来是平面的，可以不固定加 ...

做频率计算了吗？有虚频吗？

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