Gaussian 計算靜電云圖確定吸附位點
計算背景:
利用高分子有機物等活性材料對有毒分子、原子、離子在真空、水溶液、有機溶液等環境下吸附,已是當今環境科學、礦物學、土壤化學等學科領域研究的熱點。但如何確定最佳吸附位點以計算其吸附能就顯得尤為重要。
現階段多數物質的吸附均依據粒子間的靜電吸附靠近,從而得到進一步的穩定吸附。如何確定活性材料的吸附位點難以從常規測試中得到,EDS測試難以識別具有相同元素的不同吸附位點,因此通過計算機模擬計算化學物質的靜電勢來確定吸附位點以及計算結合能是一個非常好的選擇。
主要步驟:
(1) 利用GaussView或其他軟件繪制出待計算物質的分子模型(以陽離子樹脂為例);
(2) 選擇合適的泛函、基組以及溶劑環境進行結構優化,同時務必記得要保留chk文件(要不然結果中沒有靜電勢)

(3) 使用GaussView打開計算完成后的chk/fchk/fch文件,右鍵Results→Surface/Contours…

在Cube Available一欄中選擇Cube Action→New Cube

結果計算完畢后在Surfaces Available中選擇New Mapped Surface,在彈出窗口中選擇ESP,點擊ok,依據體系原子個數和電腦顯卡能力不同,等待幾秒到幾分鐘不等。(MO和Dencity可能需要依據需求進行修改)


(4) 對結果的可視化方式進行合適修改后,一個漂亮的靜電勢圖片就出來了,依據上方的比例尺可以看出紅色是負電,藍色是正電,比例尺極值數值可以修改,圖片顏色也會相應變化。

(5) 我們的三價Cr離子帶正電,所以傾向于吸附在圖中紅色(負電)的部分,具體位點可在Gaussian默認儲存文件位置找到.cub 文件,里面會列出幾個較正和較負位點的坐標以及值。
總結:
將電荷極小值坐標復制到gjf文件中,賦予該坐標Cr原子,打開后適當調整即可。依據最佳吸附位點的計算,可對后續材料改良、新材料制備等進行預測,對后續實驗具有指導性意義。
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