CASTEP模块计算表面上的吸附能PPT格式课件下载.ppt

1、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（1 ML）。在1 ML 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CO 4构造Pd（110）面5.Relaxing Pd（110）面 6.添加CO到1x1Pd（110），优化

2、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Project Explorer的根图标上右键单击，选择New|Folder。再重复此操作四次。在New Folder上右键单击，选择Rename，键入Pd bulk。在其它的文件上重复此操作过程，把它们依次更名为Pd（110），CO molecule

3、，,（1x1）CO on Pd（110），和（2x1）CO on Pd（110）.2 2最优化最优化bulk Pd Materials Studio所提供的结构库中包含有Pd的晶体结构。在Project Explorer中，右键单击Pd bulk文件夹并且选择Import.，从Structures/metals/pure-metals中导入Pd.msi。显示出bulk Pd的结构，我们把显示方式改为Ball and Stick。在Pd 3D Model document中右键单击，选择Display Style，在Atoms标签中选择Ball and Stick，关闭对话框。现在使用CASTE

4、P来优化bulk Pd。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Geometry Optimization，按下More.按钮，在 CASTEP Geometry Optimization对话框中选中Optimize Cell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|Save Project。然后在Project Explorer中打开位于Pd CASTEP

5、 GeomOpt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Lattice 3D，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CO CASTEP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Project Explorer中，右键单击文件夹 CO molecule，选择New|3D Atomistic Document。在3D Atomistic Docum

6、ent.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Build Crystal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|Build Crystal 再选中Lattice Parameters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Add Atoms对话框中，选择Option

7、s标签，确定Coordinate system为Cartesian。从菜单栏选择Build|Add Atoms，或单击图标 打开Add Atoms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 Add Atoms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

8、需要优化晶胞要优化晶胞。在Setup标签中，按下More.按钮。勾去Optimize Cell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-point set由Medium改为Gamma。选择Properties标签，选中Density of states。把k-point set改为Gamma，勾选Calculate PDOS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|Save Project，然后在选中Window|Close A

9、ll。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Pd bulk中获得的Pd优化结构。在Pd bulk/Pd CASTEPGeomOpt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|Cleave Surface。把the Cleave plane（h k l）从（-1 0 0）改为（1 1 0），然后按下TAB键。把Fractional Thickness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

10、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Vacuum Slab工具来获得。在菜单栏中选择Build|Crystals|Vacuum Slab则结构由二维变成三维，把真空添加到了原子上。把Vacuum thickness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3D Viewer上单击右键，选择Lattice Parameters选项。选择

11、Advanced标签，按下Reorient to standard按钮，关闭对话框。注意，此时表面垂直于z轴，习惯。在3D Viewer上单击右键，选择Display Style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Ball and Stick。转动晶格，使z轴垂直于屏幕。打开Display Style 对话框，选择Lattice 标签，将Display style 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

12、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|Properties ExplorerProperties Explorer，选择，选择FractionalXYZFractionalXYZ中中X=0.5X=0.5，Y=0.5 Y=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Z Z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.

13、89，短桥，短桥OB=2.8在在yz面上。面上。1A8765BO1 在3D model document中单击右键，选择Display Style。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|Properties ExplorerView|Explorers|Properties Explorer，选择选择FractionalXYZFractionalXYZ中中X=0.5X=0.5，Y=0.5 Y=0.5 的的PdPd原子。注意从XYZXYZ属性中属性中

14、所获得的所获得的Z Z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Fix fractional Fix fractional positionposition。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

15、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Display StyleDisplay Style，在，在AtomsAtoms标签的标签的ColoringColoring部分，把部分，把Color byColor by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CO CO 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Color by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 File File|Save Save As.As.