MS光/电/热催化计算培训：HER/OER/CO2RR台阶图、火山图、d带中心、过渡态、带隙工程、能带电位匹配

Materials Studio是一款非常简单易学的第一性原理计算软件，功能异常强大，建模、计算、数据分析功能，都具有无可比拟的便捷优势。所有的工作都可以通过点鼠标来完成，所见即所得，对于电脑一窍不通的小白也可以快速上手。

本次电催化、热催化、光催化建模、计算与分析课程由华算科技和Materials Studio官方代理深圳浦华联合举办，基于Materials Studio计算平台CASTEP, DMol³模块设计，直击催化科研热点，包括了催化理论、建模、热力学、动力学、吸附性质分析等内容。旨在帮助大家快速掌握催化领域的各种理论分析手段，使初学者快速上手催化计算。

采用线上直播授课形式，课上互动答疑，课后提供长期回放，永久答疑。

12月19日开课，仅限前20人报名优惠立减500元，速抢！

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学员评价

课程主题

HER/OER/ORR/CO2RR台阶图、火山图、d带理论、过渡态、带隙工程、能带电位匹配

课程特色

1. 用通俗的语言把深奥的专业术语（如火山图、d带理论、台阶图、CHE模型、自由能矫正、过渡态、能带电位匹配等）讲透彻，使大家能将分析手段用到自己的文章中。

2. 案例所涉及的催化剂材料从简入繁，包括纯金属与半导体表面、二维单层材料，同时考虑掺杂对性质的影响。

3. Windows版可视化界面建模+参数设置，网关形式一键交作业到Linux服务器端，消除Linux入门门槛，课后继续提供超算账号。

4. 赠送杨老师自写脚本进行结果数据后处理，课上讲授脚本编写思路和使用方法。

讲师介绍

杨老师：华算科技全职技术资深专家，拥有10年以上MaterialsStudio软件使用经验。曾就职于德国马克思普朗克研究所，日本WPI研究所，并曾在芬兰阿尔托大学进行长期访问，作为PI主持欧盟与日本科研项目各2项，日本高校科研项目2项。

主要从事固态相变的第一性原理研究、电化学固液界面的AIMD研究与超分子化学中的分子动力学模拟。

课表一览

课时安排

课程内容

密度泛函理论

1. 波恩-奥本海默近似，Hatree-Fock近似，密度泛函理论

2. Kohn-Sham方程，交换关联势，LDA/GGA，电子自洽循环，DFT的缺陷

3. 电子步、离子步及参数设置，收敛性测试

4. 电子自旋设置方法，DFT+U与杂化泛函使用方法简介

本章介绍密度泛函理论的基本框架，一方面使大家熟悉结构如何决定性质，另一方面带大家掌握CASTEP/DMol3中所有参数的物理意义与设置方法。此外，也将介绍含有未成对电子的体系该如何设置每个原子的磁矩，DFT+U与杂化泛函所能够解决的问题及其设置方法。

Linux系统中MS的合规安装与运行脚本（实操）

1. Linux基本命令

2. 两种模式下Materials Studio平台安装的介绍

3. 单台、多台节点在有无mpi下的并行设置

4. 客户端-服务器端文件传输与作业提交

学完这部分知识，能够自主实现MS在服务器上的安装，并掌握在有无作业管理系统时，作业脚本的编写与运行方法。

表面与二维单层结构的构建（建模实操）

1. 切金属表面：超胞，真空层设置

2. 切金属氧化物表面：层厚、切断面、UV设置，层数收敛性测试

3. 掺杂石墨烯与其它二维材料单层结构的搭建

从免费数据库中的体块结构入手，手把手带大家进行经典文献中模型的重现。本章带大家进行表面、单层结构催化剂的建模操作，全面讲解构建催化剂表面时所须注意的细节问题。使所建模型既“合理”又“可算”，在满足高水准文章要求的同时也兼顾计算量。

所设计案例的模型分为三类—金属表面，金属氧化物表面与单层材料，同时讲解掺杂方法，基本覆盖所有催化剂类型。

催化反应中的基本概念

1. 电催化、光(电)催化与热催化的区别

2. 催化剂在三种催化反应中的作用

3. 反应热力学与动力学

本章将带大家了解电、热、光催化的基本原理及其催化剂所起作用的不同。同时也将介绍反应路径、中间态与过渡态的物理意义，光生载流子、带边等基本概念；电化学中如何通过改变电极电位可调控反应的热力学，怎样为化学反应研究打开了一个新的维度。

电催化反应热力学—自由能台阶曲线（理论）

1. 电化学双电层结构

2. 从质子跳跃理解电化学反应热力学

3. Norskov计算氢电极模型CHE及其缺陷

4. 台阶图的解读，中间体的自由能之差与热力学过电位

电化学电位能够强制打破反应物与生成物的热力学平衡，其机理可以简化成水分子间质子的跃迁。Norskov提出的计算氢电极模型CHE被广泛采用，本章将为大家讲解其中所涉及的基本思想及其与真实电化学之间的差异。

HER电催化反应热力学—自由能台阶曲线（建模+计算实操）

1. 金属表面上HER反应吸附构型的搭建

2.  表面slab、中间体吸附模型的内能计算

3.  吉布斯自由能的热力学校正

4.  HER台阶图绘制

5. 文献案例解读

通过最简单的操作快速实现HER催化反应中H*、分子吸附与解离吸附H2O模型的总能计算与零点振动能、热力学校正的计算。使大家了解Volmer-Tafel与Volmer-Heyrovsky过程的差异，以及酸碱条件下HER吉布斯自由能变化的差异。

OER/ORR电催化反应热力学—自由能台阶曲线

1. 金属氧化物表面上OER/ORR反应中间体吸附构型的搭建

2. 表面slab、中间体吸附模型的内能计算

3. 吉布斯自由能的热力学校正

4. OER/ORR台阶图绘制

5. 文献案例解读

本章以金属氧化物表面催化剂为例，为大家介绍OER/ORR反应多步台阶图中的自由能该如何计算，以及不同电压对自由能的影响。

CO2RR电催化反应热力学—自由能台阶曲线（建模+计算实操）

1. 二维单层材料上CO2RR反应中间体吸附构型的搭建

2. 表面slab、中间体吸附模型的内能计算

3. 吉布斯自由能的热力学校正

4. CO2RR台阶图绘制

5. 文献案例解读 

本章以二维单层材料催化剂为例，为大家介绍CO2RR反应中的各个步骤、不同转移电子数对应的产物与决速步，与HER的竞争，带大家进行台阶图中中间态结构的构建与自由能计算。

火山曲线（理论）

1. 催化活性与吸附能

2. neither too strong nor too weak

3. 针对不同种类、不同合金比例、不同晶面的催化剂的ORR与HER火山曲线的解读

电流或电位的火山图包含了多种催化剂表面活性的线性比例关系，提供了最佳催化剂设计标准，同时也为实验与理论计算搭起了桥梁。本章将带大家了解火山图的意义，催化活性与吸附能之间的关系，以及怎样从施加偏压着手来计算OER/ORR的火山图。

分子轨道理论与d带理论（理论+实操）

1. 分子轨道理论，成键、反键轨道

2. 吸附物与表层金属结合强弱对催化性质的影响

3. 表层金属电子结构与结合强弱的联系

4. d带中心的计算方法

5. 文献案例解读

 d带理论在催化性质分析中扮演着重要的角色。本章将以通俗的语言为大家介绍该理论的核心及应用价值，并带大家进行d带中心计算实操。

吸附与活化机理研究（建模+计算实操）

1. CO在Pt表面的吸附构型

2. 吸附性质中的PDOS分析手段

3. 吸附性质中的COHP分析手段

4. 吸附性质中的差分电荷密度分析手段

5. 文献案例解读

化学键根源于电子性质，常规电子性质分析对化学反应十分重要，本章将从电子态密度、晶体轨道哈密顿布居、差分电荷密度等角度使大家掌握如何从电子性质上考量化学键的形成与断裂的内在原因。

H2O分子分解反应动力学（理论+实操）

1. 什么是过渡态？怎么搜索？

2. 表面上H2O分子分解的构型搭建

3. 反应路径创建，能垒计算，过渡态搜索

4. 过渡态确认、优化，虚频的消除

5. 文献案例解读 

反应能否发生决定于热力学，但发生的快慢决定于动力学。本章将使大家掌握化学反应中过渡态搜索算法中的基本概念，以及激活能的计算方法，补齐自由能曲线各中间态之间的“缺失的弧线”。

CO2分子分解反应动力学（理论+实操）

1. 表面上CO2分子分解的构型搭建

2. 利用FlexTS搜索势能面

2. 反应路径创建，能垒计算，过渡态搜索

3. 过渡态确认、优化，虚频的消除

4. 文献案例解读

 本章带大家进行CO2分子在表面的吸附构型的构建，以及不同吸附构型分解势垒的计算。同时引进MS全新模块FlexTS进行全势能面搜索，以确认最小能量反应路径。

半导体光催化（理论）

1. 基本原理与未解决问题

2. 带隙与带边位置调控

3. 光生载流子的有效分离 

本章为大家讲解半导体光催化领域的历史及进展，带隙工程与能带电位匹配，共掺杂调节能带结构的深层机制，失主受主对间的电荷补偿机制，电子-空穴的有效分离方法，异质结光催化等光催化活性调节手段。 

半导体光催化-带隙工程（实操）

1. 能带计算

2. 分波态密度计算

3. 掺杂对可见光催化活性的影响

4. 文献案例解读 

采用上一章的带隙调节手段，计算不同掺杂方法对带隙的调节作用，以优化催化活性，并从分波态密度上分析原因，从而拔高文章档次。

半导体光催化-能带电位匹配（实操）

1. 半导体复合异质结建模

2. 表面功函数计算

3. 能带匹配与异质结的光催化活性

4. 文献案例解读 

本章带大家掌握表面功函数的计算，以及通过功函数与能带结构进行能带电位匹配，探讨异质结构如何促进光生电子、空穴的复合，并对半导体材料异质结构进行建模，考察界面间电荷转移。

报名方式

主办单位：深圳华算科技有限公司（拥有VASP、Materials Studio、Gaussian商业版权）

深圳浦华系统技术有限公司（Materials Studio官方代理）

课程时间：12月19日-12月23日，全部课程4天。

培训形式：线上直播，提供回放视频，课程群永不解散，随时提问，及时解答。课程费用：2980元。名额有限，欲报从速！提供增值税普通发票及邀请函。报名方式：识别下方二维码报名，或者联系手机[phone]。👇👇扫描二维码，立即报名👇👇 👆👆电话：[phone] 👆👆缴费方式银行转账汇款

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