这里会显示出您选择的修订版和当前版本之间的差别。
两侧同时换到之前的修订记录前一修订版后一修订版 | 前一修订版上一修订版两侧同时换到之后的修订记录 | ||
adf:cosmors-polymer [2024/01/18 21:36] – [二.输入自己个性化的聚合物] liu.jun | adf:cosmors-polymer [2024/01/18 23:14] – [1.活度系数计算] liu.jun | ||
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行 22: | 行 22: | ||
===1.使用ADF=== | ===1.使用ADF=== | ||
这是使用数据库中尚未存在的化合物的标准方法。这种方法需要 ADF 结合 COSMO 进行计算,但聚合物计算可能需要大量原子,这样计算量就比较大。因此需要先进行几何优化,然后进行单点 COSMO 计算。计算步骤如下: | 这是使用数据库中尚未存在的化合物的标准方法。这种方法需要 ADF 结合 COSMO 进行计算,但聚合物计算可能需要大量原子,这样计算量就比较大。因此需要先进行几何优化,然后进行单点 COSMO 计算。计算步骤如下: | ||
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下面以聚乙烯为例,说明上述过程: | 下面以聚乙烯为例,说明上述过程: | ||
- | 1,创建乙烷分子,Task 设定为 COSMO-RS Compound 后,所有参数自动设定好了: | + | 1) 创建乙烷分子,Task 设定为 COSMO-RS Compound 后,所有参数自动设定好了: |
{{ : | {{ : | ||
- | 2,按住 Shift 键,选择单体间的连接位原子,然后菜单栏 Atoms→ Change Atom Type,然后选择元素周期表中的Xx,从而将其替换为虚原子 Xx: | + | 2) 按住 Shift 键,选择单体间的连接位原子,然后菜单栏 Atoms→ Change Atom Type,然后选择元素周期表中的Xx,从而将其替换为虚原子 Xx: |
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- | 3,Model → Solvation,点击“COSKF trimer”旁边的“Generate”: | + | 3) Model → Solvation,点击“COSKF trimer”旁边的“Generate”: |
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右键单击齿轮并选择 GFN1-xTB,使用 DFTB 的 GFN1-xTB 方法进行预优化,为后续的 ADF 计算提供良好的初始几何结构。 | 右键单击齿轮并选择 GFN1-xTB,使用 DFTB 的 GFN1-xTB 方法进行预优化,为后续的 ADF 计算提供良好的初始几何结构。 | ||
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- | 4,保存并运行作业(注意路径、文件名不要包含中文、空格): | + | 4) 保存并运行作业(注意路径、文件名不要包含中文、空格): |
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File → Run运行作业。 | File → Run运行作业。 | ||
- | 5,作业运行结束后,将生成*.coskf文件。在 SCM → COSMO-RS 打开 COSMO-RS 窗口,中打开新创建的.coskf文件。注意,根据打开GUI窗口的顺序,.coskf文件可能已经被COSMOS-RS GUI打开。您可以通过首先在化合物上选择新化合物来查看COSMO表面→ 添加的化合物列表窗口。然后按“显示三维”按钮,将打开AMSview窗口。在AMSview中,单击“添加”→ COSMO:表面电荷密度→ 在COSMO曲面点上。这可能会产生以下图像: | + | 5) 作业运行结束后,将生成*.coskf文件。在 SCM → COSMO-RS 打开 COSMO-RS 窗口,菜单栏 Compounds → Add Compounds 添加创建的.coskf文件(如果是从前面作业窗口打开COSMO-RS窗口,则可能这个化合物已经自动被添加进去了)。Compounds → List of added compounds回到化合物列表窗口,选中刚刚添加的化合物,点击窗口右上角“Show 3D”按钮,将打开 |
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+ | ====2.使用 FastSigma 估算聚合物的 σ-Profile==== | ||
+ | 由于大型聚合物的 ADF 计算可能很费时,因此有时优选估算的方法,得到 COSMO-RS 计算所需的参数。这可以通过图形窗口或命令行中提供的 FastSigma 工具完成。图形窗口操作步骤如下: | ||
+ | |||
+ | Compounds → List of added compounds | ||
+ | Model 选择 FS1,在 SMILES 栏输入 CurlySMILES,例如 C{-}C{n+}(c1ccccc1) | ||
+ | 点击右侧的 Add按钮,以保存即将生成的文件 | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | 注意:如果菜单栏 Method 是 COSMO-RS 之外的方法被选中时,Add 会失败。 | ||
+ | =====参数设置===== | ||
+ | 虽然上面介绍了各种导入化合物的方法,但接下来本教程中,选择使用聚合物数据库中的聚合物。 | ||
+ | ====1.聚合物/ | ||
+ | 由于相同类型的聚合物可以有多种长度,因此能够调节聚合物的平均分子量是非常重要的。Compounds → List of Added Compounds,选中要设置的这种聚合物,右侧勾选 Polymer,并设置平均分子量,例如下所示: | ||
+ | {{ : | ||
+ | 此外,普通化合物如果需要像聚合物一样处理,则也可选中“Polymer”如上图所示。重复单元的数量 = 平均分子量 ÷ 化合物的摩尔质量(假设化合物为单体),**如果没有输入,则使用默认值 10000 g/ | ||
+ | ====2.密度==== | ||
+ | 由于修改了聚合物的组合项(参考[[adf: | ||
+ | {{ : | ||
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+ | **注意:**聚合物数据库中的许多聚合物已经具有给定的实验密度值。如果用户没有输入不同的密度值,该值将自动用于计算。 | ||
+ | =====聚合物性质计算范例===== | ||
+ | 聚合物可以像 COSMO-RS/ | ||
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+ | ====1.活度系数计算==== | ||
+ | 在这个计算中,我们估算了聚乙烯/ | ||
+ | {{ : | ||
+ | 显示了摩尔比活度系数以及非标准性质,包括质量比活度系数、体积比活度系数,以及Flory-Huggins χ值。 | ||
+ | |||
+ | ====2.混合物蒸汽压==== | ||
+ | 我们将估算聚二甲基硅氧烷、甲醇和正己烷的混合物的蒸汽压,(假定已经在化合物列表中添加所需的这三种化合物)步骤如下: | ||
+ | * Compounds → List of Added Compounds | ||
+ | * 选中Methanol,设置密度 0.792 | ||
+ | * 点击 Vapor pressure equation旁边的 Estimate | ||
+ | * 选择 Hexane,设置密度 0.655 | ||
+ | * 点击 Vapor pressure equation旁边的 Estimate 按钮,估算相关数值 | ||
+ | * 聚二甲基硅氧烷沿用数据库中的默认密度 | ||
+ | * Properties → Vapor pressure mixture | ||
+ | * 选择 3 Components、Mass fraction | ||
+ | * Solvent 栏分别选择 Poly(dimethylsiloxane)、Methanol、Hexane,并分别设置质量比:0.5、0.25、0.25 | ||
+ | * 设置温度范围from 298.15 K to 398.15 K | ||
+ | * 点击 Run 按钮,立即得到结果如下图所示 | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | 聚合物性质估算理论简介,参考:https:// | ||
+ | |||
+ | ====3.分配系数 logP==== | ||
+ | |||
+ | 计算甲醇在水和聚乙烯相之间的分配系数(假定已经在化合物列表中添加了这三种化合物),步骤如下: | ||
+ | |||
+ | * Compounds | ||
+ | * 选择 Methanol 设置密度 0.792 | ||
+ | * 选择 Water 设置密度 1.0 | ||
+ | * 聚乙烯使用数据库自带的密度 | ||
+ | * Properties → Partition Coefficients (LogP) | ||
+ | * Solvent懒选择 User Defined 2 components | ||
+ | * 分别选择 Poly(ethylene)、Water,在phase 1中**摩尔比**分别设为 1.0、0.0,phase 2中设为0.0、1.0 | ||
+ | * Solutes (infinite dilute) | ||
+ | * 点击 Run 按钮,得到结果如下所示: | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | ====4.纯溶剂中的溶解度==== | ||
+ | 这里我们将计算在 398.15 K 至 498.15 K 的温度范围,在 1.0 bar 至 4.0 bar 的压力范围内,己烷气体在聚苯乙烯中的溶解度(假定已经在化合物列表中添加了这两种化合物),步骤如下 | ||
+ | |||
+ | * Compounds → List of Added Compounds | ||
+ | * 选择气体溶质 Hexane,设置密度 | ||
+ | * 点击 Vapor pressure equation旁边的 Estimate 按钮,估算相关数值 | ||
+ | * Properties | ||
+ | * Pure Compound Solvents 框中选择 Poly(styrene) | ||
+ | * Solute 框中选择 Hexane,并设置溶质为 Gas 相 | ||
+ | * 设定温度范围 from 398.15 K to 498.15 K,Step 数沿用默认值 10 即可(将计算 10 个温度差值) | ||
+ | * 设定压强范围 from 1.0 bar to 4.0 bar,Step 数设为3(将计算 3 个压强差值) | ||
+ | * 点击 Run 按钮,得到结果,然后点击菜单栏 Graph → Y axes → Solubilty (g/L solvent)显示相关结果: | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | ====5.二元混合物与 Flory-Huggins χ==== | ||
+ | 这里我们将计算整个组成范围内,苯和聚乙基乙烯二元混合物性质(包括 χ),假定已经在化合物列表中添加了这两种化合物,并使用COSMO-SAC (2013-ADF Xiong参数),步骤如下: | ||
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+ | * Compounds → List of Added Compounds | ||
+ | * 选择 Benzene 设置密度 0.876 | ||
+ | * Method → COSMO-SAC | ||
+ | * Method → Parameters,选择 2013-ADF Xiong 参数 | ||
+ | * Properties → Binary Mixture VLE/LLE | ||
+ | * Compound 1选择 Poly(ethyl_ethylene) | ||
+ | * Compound 2选择 Benzene | ||
+ | * 选择 Mass Fraction | ||
+ | * 点击 Run 按钮,即计算完毕,点击菜单栏 Graph → X axes → w1: mass fraction 1,Graph → Y axes → Flory-Huggins 𝛘,显示结果如下: | ||
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