求助CP2K算不同金属中心MOF-74吸附甲烷的参数设置

astms123

各位老师好，我计算的体系是五种不同金属中心（Zn、Mn、Mg、Ni、Cu）MOF-74吸附甲烷，有以下几个问题想要请教：
1.以Mg-MOF-74的晶胞参数为例（162个原子，26.2763，26.2703，7.03961），甲烷分子较小，是否还需要在Z轴方向上扩胞？
2.是否需要对开壳层3d金属（Mn、Ni、Cu）添加DFT+U校正？我目前添加的U值如下（Mn：4，Cu：4，Ni：6），计算发现Cu、Mn的吸附能的差距仅在0.01~0.02eV左右，但是Ni的吸附能加U后严重偏高（高出1ev）
3.是否需要考虑铁磁性与反铁磁性？如果需要考虑，是仅取能量最低的作吸附计算，还是两种情况都需要计算？

PLwang

1. 如果使用对角化，可以把K点提高一些，不需要扩胞。如果用OT，可以考虑扩胞；PS，这是直接在3D晶胞里面做吸附么。如果是切面做的，直接使用2D周期性；
2. Mn Ni建议加U。特别是Ni，我之前算有些Ni的体系，加U后收敛性明显变更好。而且本身3d轨道加U，描述就会更好一些；如果吸附能特别大，建议考虑BSSE问题？
3. 建议考虑。可以根据你们体系的实际情况进行选择。如果不确定体系实际上是哪种磁性，就选能量最低的进行计算。一般不需要考虑两种情况进行计算。
总之是，对于3d的这种带磁性的体系，恰当考虑磁性和+U，往往是有好处的。

sobereva

1 得先明确吸附位点是哪，是吸附在MOF内部，还是吸附在表面表面。如果是吸附在内部，Z尺寸这么小的晶胞肯定得Z方向扩胞好几倍。如果吸附在外表面，Z方向肯定得添加充分真空区才能容纳小分子

2 你的Ueff值莫名其妙，不知道哪里来的，而且这么大的Ueff值通常不适合CP2K。加莫名其妙的Ueff值还不如不加，自找麻烦、被审稿人吐槽。如果是物理吸附，并且当前几何结构合理的话，没必要+U，不会有多大影响。如果不+U会觉得心虚，那还不如用强得多的杂化泛函，CP2K做大晶胞体系杂化泛函是强项。PBE0-D3/D4值得优先考虑

astms123

sobereva 发表于 2026-7-3 18:06
1 得先明确吸附位点是哪，是吸附在MOF内部，还是吸附在表面表面。如果是吸附在内部，Z尺寸这么小的晶胞肯定 ...

谢谢卢老师！我的U值是参考一篇用VASP计算MOF-74的文献，现在明白不同软件的U值不应该混用了

astms123

PLwang 发表于 2026-7-3 13:26
1. 如果使用对角化，可以把K点提高一些，不需要扩胞。如果用OT，可以考虑扩胞；PS，这是直接在3D晶胞里面做 ...

谢谢老师，我的模型是直接在3D晶胞的孔道里放入CH₄分子。我发现计算的这几种MOF-74只有Zn、Mn能使用对角化收敛。其它三种金属MOF只能使用OT，并且把外层BFGS算法改为CG算法才能收敛。现在怀疑可能是晶胞Z轴尺寸太小导致不容易收敛，打算先扩胞重新计算。
目前还没有找到CP2K计算这几种金属MOF是怎么设置DFT+U的，我之前的U值是参考的VASP（现在明白不同软件的U值不能混用了）