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adf:isothermcurveofadsorption [2024/01/26 21:19] – [在指定压强下的化学势计算] liu.jun | adf:isothermcurveofadsorption [2024/01/26 22:56] (当前版本) – [概述] liu.jun | ||
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- | ======基于GCMC巨正则系综蒙特卡洛预测吸附等温线====== | + | ======基于 GCMC 预测吸附等温线:CO$_2$ 在 IRMOF-1 中的吸附====== |
关键词:MOF材料;IRMOF-1;GCMC;巨正则系综蒙特卡洛;ReaxFF | 关键词:MOF材料;IRMOF-1;GCMC;巨正则系综蒙特卡洛;ReaxFF | ||
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+ | 软件版本要求:AMS2023 及以上。 | ||
=====概述===== | =====概述===== | ||
- | 吸附等温线表示“主体材料”在给定温度和压力下,摄入给定数量“客体分子”的性质。吸附等温线是负载与压强的函数,负载通常表示为每千克主体材料吸附多少摩尔客体分子,单位为 mol/ | + | 吸附等温线表示“主体材料”在给定温度和压力下,摄入给定数量“客体分子”的性质。吸附等温线是负载与压强的函数,负载通常表示为每千克主体材料吸附多少摩尔客体分子,单位为 mol/ |
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+ | 实际上可以使用各种力场、机器学习势、DFTB(DFTB中D3(BJ)色散修正对此应该会有较好效果)、MOAPC,甚至基于 BAND 的 DFT,使用过程基本上没有大的区别,不过本例中以 ReaxFF/ | ||
=====建模===== | =====建模===== | ||
行 26: | 行 30: | ||
保存并运行作业。例如作业名为:IRMOF-1_ref_ReaxFF。 | 保存并运行作业。例如作业名为:IRMOF-1_ref_ReaxFF。 | ||
- | ====在指定压强下的化学势计算==== | + | ====在指定温度、压强下的化学势计算==== |
GCMC 模拟时,需要提供在指定的这个温度、压强下,体系的化学势。化学势 μ(T,P) 的通用定义如下: | GCMC 模拟时,需要提供在指定的这个温度、压强下,体系的化学势。化学势 μ(T,P) 的通用定义如下: | ||
行 89: | 行 93: | ||
将得到类似如下接受率与负载曲线: | 将得到类似如下接受率与负载曲线: | ||
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红色曲线为接受率(接受的 GCMC 步数与 GCMC步骤总数之比),蓝色曲线为负载情况。可以看到从 40000 步到 80000 步,基本上逐渐达到收敛,因为我们只计算了 10 万步,最终负载大约 17 mol/kg 左右。 | 红色曲线为接受率(接受的 GCMC 步数与 GCMC步骤总数之比),蓝色曲线为负载情况。可以看到从 40000 步到 80000 步,基本上逐渐达到收敛,因为我们只计算了 10 万步,最终负载大约 17 mol/kg 左右。 | ||
行 102: | 行 106: | ||
不过可以看到实际上还没有完全收敛的样子,因此实际上用户可以尝试计算更多步数,例如 15~20 万步,或许可以得到更接近实验的结果。 | 不过可以看到实际上还没有完全收敛的样子,因此实际上用户可以尝试计算更多步数,例如 15~20 万步,或许可以得到更接近实验的结果。 | ||
- | 最后,我们另外类似地计算5、10、15 bar 的吸附等温线。为了与实验结果比较,可以用最后 40000 个 GCMC 步的负载均值来作为极限载荷,误差条对应标准偏差。 | + | 最后,我们另外类似地计算5、10、15 bar 的吸附等温线,得到的4个值,绘制为曲线(如下图所示)。为了与实验结果比较,可以用最后 40000 个 GCMC 步的负载均值来作为极限载荷,误差条对应标准偏差。 |
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