【科研留声机】干货丨计算d-band中心
在计算化学领域中关于催化相关方面,那一定必看丹麦科技大学Jens Kehlet Nørskov教授的研究工作。Nørskov教授在识别复杂催化机理的方面做出了许多原创性工作,而这些理论的发现能够指导我们进一步探索、设计催化材料。
1995年Nørskov教授等人提出了d带理论(d-band theory),分析了过渡金属催化剂与吸附物之间的结合强度趋势,为后续比例关系、火山图的提出与发展奠定了理论基础,因而被誉为是多相催化最著名的理论之一。
之前我们已经向大家讲解了关于态密度(DOS)和分波态密度(PDOS)的计算(链接见文末),接下来就是如何通过PDOS结果计算d-band中心。
操作步骤(1)PDOS计算完成后提取数据
以Cu为例,计算PDOS完成后,打开计算完成文件夹内的.xsd文件,选择DMol3/Analysis,在弹出的DMol3 Analysis对话框中,选择Density of states,点击Partial,只勾选d,点击View按钮。将显示只有d轨道的PDOS图。
直接鼠标右键点击输出的PDOS图任意处,选择copy。然后新建一个Excel数据表,在表中粘贴数据。将会得到A和B两列数据。
(2) 计算d-band中心。
上式为d-band中心计算公式。其中,𝜺是能级;𝒏𝒅(𝜺)是态密度;也就是数据中的A列和B列。
根据面积法求积分,按公式先算出D,再对D进行求和,即为分子项,代表d电子在能量空间积分,可正可负。
按公式算出E, 再对E进行求和,即为分母项,代表d电子数,必然为正数。
分子除以分母,即为d-band中心数值。这里我们计算出的Cu的d带中心值为-2.71 eV。、、、、
(3) 分析d-band中心。
Nørskov研究发现吸附能与d带中心呈线性高度相关(Adv. Catal. 2000, 45, 71)。因此d带理论可直接将吸附能的趋势与金属的电子结构联系起来。即d带中心值越正,吸附越强。
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