炭黑如何建模？是否可以对炭黑为载体的催化剂进行量子化学计算？

hitvip · 发表于 Post on 2021-9-1 11:39:03

本帖最后由 hitvip 于 2021-9-1 14:37 编辑

大家好，以石墨烯为载体的催化剂的量子化学计算很常见。

但是石墨烯很贵，合成很复杂。炭黑却很便宜，实验起来很方便。我们利用炭黑为载体，掺杂N和Fe杂原子，得到了效果很好的催化剂。

现在想做一些关于掺杂N和Fe的炭黑催化剂的量子化学计算，却几乎找不到以炭黑为载体的DFT计算的文献。

请问大家，想要推测以炭黑为载体的这类催化剂的催化机理应该用什么方法和软件呢？DFT能做吗？是否可以用高斯？vasp？或其它的？

碳黑应该怎么建模呢（比如碳原子之间的距离，炭黑颗粒之间的距离）？这一块我很困惑，因为炭黑不是晶体，似乎不能用vasp？

谢谢 :)

sobereva · 发表于 Post on 2021-9-1 12:30:06

DFT可以做
先弄清楚炭黑的微观建构，google能搜到很多信息，比如http://www.carbonblack.jp/en/cb/tokusei.html
用量化程序算的话，试图手动弄有代表性的炭黑颗粒模型，掺杂后计算

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-9-1 19:42:33

我觉得可以用多层石墨烯模拟炭黑，其中如果实验有证据表明表面上有O，可以把最外面一层换成氧化石墨烯。我手头做的一个计算就是用两层石墨烯模拟炭黑，不过我只涉及色散吸附。你的体系一方面对炭黑的结构更敏感，但另一方面掺杂方式估计也不完全明确，我觉得以多层（氧化）石墨烯代替炭黑的误差，应该比掺杂方式不明确引入的不确定性要小。不过只是个人观点

Aridea · 发表于 Post on 2021-9-1 21:32:53

我也挺好奇的，这种炭黑应该是sp2 sp3杂化的。模型应该是石墨烯和无定型碳加表面的杂原子组成。CHO元素成分比例多少。结晶度怎么样，DFT怎么模拟确实是个问题

hitvip · 发表于 Post on 2021-9-1 21:34:25

sobereva 发表于 2021-9-1 12:30
DFT可以做
先弄清楚炭黑的微观建构，google能搜到很多信息，比如http://www.carbonblack.jp/en/cb/tokusei ...

谢谢老师，我再仔细查查看

hitvip · 发表于 Post on 2021-9-1 21:39:10

本帖最后由 hitvip 于 2021-9-1 21:40 编辑

wzkchem5 发表于 2021-9-1 19:42
我觉得可以用多层石墨烯模拟炭黑，其中如果实验有证据表明表面上有O，可以把最外面一层换成氧化石墨烯。我 ...

谢谢老师，
1. 请问有相关的文献推荐吗？

2. 如果用多层石墨烯模拟炭黑的话，是不是用高斯的周期边界条件（PBC）模拟石墨烯也可以做呢？还是用VASP更合适呢？

喵星大佬 · 发表于 Post on 2021-9-1 22:29:44

hitvip 发表于 2021-9-1 21:39
谢谢老师，
1. 请问有相关的文献推荐吗？

瓜丝的pbc和没有基本没有区别，唯一的区别就是有这个选项

hitvip · 发表于 Post on 2021-9-3 08:48:47

谢谢老师，我明白了

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