CASTEP模块计算表面上的吸附能PPT格式课件下载.ppt
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吸附的机制是什么?
我们应当把注意力集中于吸附点,既短桥点,因为众所周知它是首选的能量活泼点。
而且覆盖面也是确定的(1ML)。
在1ML覆盖面上CO分子互相排斥以阻止CO分子垂直地连接在表面上。
考虑到(1x1)和(2x1)表面的单胞,我们将要计算出这种倾斜对化学吸收能的能量贡献。
绪绪论论:
在本指南中,我们将使用CASTEP来最优化和计算数种系统的总体能量。
一旦我们确定了这些能量,我们就可以计算CO在Pd(110)面上的化学吸附能。
本课程包括:
1.准备项目2最优化Pd3.构造和优化CO4构造Pd(110)面5.RelaxingPd(110)面6.添加CO到1x1Pd(110),优化此结构7.设置和优化2x1Pd(110)面8.分析能量9.分析态密度(面心立方面心立方)a0d01123412345678a05612431准备项目准备项目选一路径,建立一个CO-Pd文件夹。
然后按下列操作,在CO-Pd文件夹中生成CO-Pd的Project。
本指南包含有五种明显不同的计算。
为便于管理项目,我们先在项目中准备五个子文件夹。
在ProjectExplorer的根图标上右键单击,选择New|Folder。
再重复此操作四次。
在NewFolder上右键单击,选择Rename,键入Pdbulk。
在其它的文件上重复此操作过程,把它们依次更名为Pd(110),COmolecule,,(1x1)COonPd(110),和(2x1)COonPd(110).22最优化最优化bulkPdMaterialsStudio所提供的结构库中包含有Pd的晶体结构。
在ProjectExplorer中,右键单击Pdbulk文件夹并且选择Import.,从Structures/metals/pure-metals中导入Pd.msi。
显示出bulkPd的结构,我们把显示方式改为BallandStick。
在Pd3DModeldocument中右键单击,选择DisplayStyle,在Atoms标签中选择BallandStick,关闭对话框。
现在使用CASTEP来优化bulkPd。
从工具栏中选择CASTEP,再选择Calculation或菜单栏中选择Modules|CASTEP|Calculation。
CASTEP对话框如下:
把Task从Energy改为GeometryOptimization,按下More.按钮,在CASTEPGeometryOptimization对话框中选中OptimizeCell选项。
按下Run键。
出现一个关于转换为原胞的信息框,按下OK。
工作递交后,开始运行。
结束后出现如下信息。
工作完成后,我们保存项目,选择File|SaveProject。
然后在ProjectExplorer中打开位于PdCASTEPGeomOpt文件夹中的Pd.xsd,显示的即为Pd优化后的原胞结构。
由下面步骤恢复Pd优化后的晶胞结构。
注意保存计算结果注意保存计算结果在左侧的Properties中选择Lattice3D,从中可以看到优化后的晶格参数大约为3.95,其而其实验值为3.89。
现在我们应该进行下一步操作,构造CO分子。
3构造和优化构造和优化COCASTEP只能处理周期性的体系。
为了能够优化CO分子的几何结构,我们必需把它放入晶格点阵中。
在ProjectExplorer中,右键单击文件夹COmolecule,选择New|3DAtomisticDocument。
在3DAtomisticDocument.xsd上右键单击,选中Rename。
键入CO,按下RETURN键,建立CO.xsd文件。
文件。
现在显示的是一个空3D模型文档。
我们可以使用BuildCrystal工具来创建一个空晶格单元,然后在上面添加CO分子。
从菜单栏中选择Build|Crystals|BuildCrystal再选中LatticeParameters标签,把每一个单元的长度a,b,和c改为8.00,按下Build按钮。
在3D模型文档中显示出一个空单元。
CO分子中C-O键的键长实验值是1.1283。
通过笛卡儿坐标系来添加原子,我们可以精确的创建此种键长的CO分子。
在AddAtoms对话框中,选择Options标签,确定Coordinatesystem为Cartesian。
从菜单栏选择Build|AddAtoms,或单击图标打开AddAtoms对话框。
然后选中Atoms标签,利用默认设置,按下Add按钮,将C原子加到坐标原点。
这样就将这样就将CO分子周期性地放分子周期性地放到晶格中。
测量一下到晶格中。
测量一下CO键长。
键长。
在AddAtoms对话框中,把Element改为O,x和y的坐标值依然为0,把z的坐标值改为1.1283。
按下Add按钮,关闭对话框。
从工具栏中选择CASTEP工具,然后选择Calculation。
先前计算时的设置依然保留着。
尽管如此,我们此次计算不需不需要优化晶胞要优化晶胞。
在Setup标签中,按下More.按钮。
勾去OptimizeCell选项。
关闭对话框。
现在我们准备优化CO分子。
选择Electronic标签,把k-pointset由Medium改为Gamma。
选择Properties标签,选中Densityofstates。
把k-pointset改为Gamma,勾选CalculatePDOS选项。
按下Run按钮。
出现如下对话框,选择No。
出现如下信息,表示CO优化成功。
查看查看OC的原子坐标,与实验值有差异。
的原子坐标,与实验值有差异。
从菜单栏中选择File|SaveProject,然后在选中Window|CloseAll。
我们可以进行下一步操作。
4构造构造Pd(110)面面下面我们将要用到从Pdbulk中获得的Pd优化结构。
在Pdbulk/PdCASTEPGeomOpt文档中打开Pd.xsd。
注意保存计算结果注意保存计算结果创建表面分为两个步骤。
第一步是劈开表面,第二步是创建一个包含表面的真空板。
从菜单栏中选择Build|Surfaces|CleaveSurface。
把theCleaveplane(hkl)从(-100)改为(110),然后按下TAB键。
把FractionalThickness增加到1.5,按下Cleave按钮,关闭对话框。
注意,表面平行于z轴,后面要改。
此时,显示出一个包含有二维周期性表面的全新的三维模型文档。
由下列操作可显示更大的表面范围。
尽管如此,CASTEP要求有一个三维周期性的输入体系。
我们可以用VacuumSlab工具来获得。
在菜单栏中选择Build|Crystals|VacuumSlab则结构由二维变成三维,把真空添加到了原子上。
把Vacuumthickness从10.00改为8.00。
按下Build键。
这时表面平行于z轴,在xy的角平分线上。
在继续下面的操作前,我们要重新定位一下格子。
我们应该改变格子的显示方式并且旋转该结构,使屏幕上的Z轴成竖直状。
在3DViewer上单击右键,选择LatticeParameters选项。
选择Advanced标签,按下Reorienttostandard按钮,关闭对话框。
注意,此时表面垂直于z轴,习惯。
在3DViewer上单击右键,选择DisplayStyle选项,选择Line,则从结构图上可清楚看到OABC。
记住相对方位,恢复显示位BallandStick。
转动晶格,使z轴垂直于屏幕。
打开DisplayStyle对话框,选择Lattice标签,将Displaystyle由Default改为Original。
在键盘上连续两次按Up(或Down),Z轴平行屏幕,原子在下方。
把Z坐标最大值所对应的Pd原子称为最高层Pd原子。
在本指南的稍后部分,我们要求知道原子层间的距离do,我们可以通过计算原子坐标来得到。
从菜单栏中选择从菜单栏中选择View|Explorers|View|Explorers|PropertiesExplorerPropertiesExplorer,选择,选择FractionalXYZFractionalXYZ中中X=0.5X=0.5,Y=0.5Y=0.5的的PdPd原子。
注意从原子。
注意从XYZXYZ属性属性中所获得的中所获得的ZZ的坐标值。
的坐标值。
XYZ=(000)1晶体的方向依上面的设置发生了改变,由原来的XYZxyz。
C轴,即z轴垂直(110)面。
调整方向后,调整方向后,x、y、z改变。
改变。
OA=a0=3.89,短桥,短桥OB=2.8在在yz面上。
面上。
1A8765BO1在3Dmodeldocument中单击右键,选择DisplayStyle。
然后选中Lattice标签,在Display中,把Style从Default改为Origina。
用钮转,三维模型文档如右所示:
从菜单栏中选择从菜单栏中选择View|Explorers|PropertiesExplorerView|Explorers|PropertiesExplorer,选择选择FractionalXYZFractionalXYZ中中X=0.5X=0.5,Y=0.5Y=0.5的的PdPd原子。
注意从XYZXYZ属性中属性中所获得的所获得的ZZ的坐标值。
选中选中Z的坐标值应为1.39,此既为原子层间的距离。
注意:
一个fcc(110)体系,do可通过下列公式得到:
.在弛豫表面之前,如果仅仅是只需要弛豫表面,我们必需要束缚住内部Pd原子。
不包括最高层的不包括最高层的PdPd原子,按住原子,按住SHIFTSHIFT键选中所有的键选中所有的PdPd原子。
从菜原子。
从菜单栏中选中单栏中选中Modify|ConstraintsModify|Constraints,勾选上,勾选上FixfractionalFixfractionalpositionposition。
则刚才所选中的原子已经被束缚,我们可以通过改变显示的颜则刚才所选中的原子已经被束缚,我们可以通过改变显示的颜色来看到它们。
色来看到它们。
在在3D3D模型文档中单击以取消所选中的原子。
单击右键选择模型文档中单击以取消所选中的原子。
单击右键选择DisplayStyleDisplayStyle,在,在AtomsAtoms标签的标签的ColoringColoring部分,把部分,把ColorbyColorby选选项改为项改为ConstraintConstraint。
3D3D模型文档显示如下:
模型文档显示如下:
这个结构用来做这个结构用来做Pd(110)Pd(110)表面的弛豫,它同时也是优化表面的弛豫,它同时也是优化COCO分子在分子在Pd(110)Pd(110)表面的起始模型。
表面的起始模型。
把把Colorby选项再改为选项再改为Element,关闭对话框。
,关闭对话框。
Pd(110).xsdPd(110).xsd为为当当前前文文件件。
从从菜菜单单栏栏中中选选择择FileFile|SaveSaveAs.As.