吸附位點
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2022-12-10
吸附位點的實例教程
(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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三維聚合物結構可提供高度互連的多孔結構，有利于有機氣體分子的擴散，吸附和脫附。此外，由于Mxene表面具有豐富的–OH, –O, –F等官能團，主元素與表面修飾元素原子個數比 [(C+Ti)/(O + F)]為2.53，豐富的修飾官能團可進一步為氣體分子提供活性吸附位點。同時，通過自組裝技術可獲得極薄（單層或寡層）的Mxene傳感層，具有更大的比表面積，可以有效的使活性吸附位點全部都暴露出來。該傳感器可以在室溫下連續工作，對微量極性有機氣體（丙酮、甲醇和乙醇）具有高靈敏度 (0.10~0.17 ppm-1)，低檢測限 (50 ppb)，快速響應和脫附速率 (小于2 min)，極寬的傳感范圍 (從ppb級別至飽和蒸氣)，以及良好的重復性和可靠性。同時，該傳感器可在室溫條件操控和使用，并具有良好的柔性，有望集成于便攜式可穿戴設備。
圖1. (a) 3D-M的制備過程示意圖；(b) 3D-M的SEM圖像
圖2. 3D-M氣體傳感器對不同濃度丙酮的動態響應曲線
文章總結與展望：采用一種簡便可行的方法，開發了一種高效的柔性VOCs傳感器，可用于檢測微量揮發性有機氣體。對丙酮、乙醇、甲醇同時具有優異的傳感性能，具備良好的實用性和可靠性。同時，該傳感器可在室溫下進行工作，為開發實用的可穿戴VOCs傳感器提供了廣闊的前景。該研究項目得到了國家自然科學基金 (No. 51702084) 的資助。
全文鏈接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta06928j#!divAbstract
來源：高分子科學前沿
展開 Adsorption Locator是一款采用蒙特卡羅模擬退火方法搜索吸附質在基底材料.上的最低能量吸附構象的程序，它可以給出吸附質的穩定吸附位點、混合吸附質的優先吸附成分、納米級催化劑的活性位、原子層沉積過程的最穩定位置，幫助研究人員從原子水平上了解吸附過程（結構影響、添加劑作用）。在涂料開發、表面腐蝕研究、催化劑設計以及晶體結晶形貌等領域具有理論指導意義。其中，吸附質通常為氣體分子或液體，基底可以是多孔晶體、無定形材料或表面結構材料。
Adsorption Locator的主要特性
●周 期性或者非周期性基底材料
●正則系綜（NVT）模擬
●可指定吸附區域
●支持Universal、COMPASS、Dreiding、peff、evff力場，支持自定義力場
●支持perl腳本編程處理
氧化鎂與二氧化硫建模優化過程
首先在晶體庫中導入MgO模型，利用Build Surface 功能切割出MgO的1 0 0晶面
擴建超胞后得到如下構型
建立15 ?的真空度，以避免周期性對結構的影響。
Adsportion Location設置參數如下
確定selected target atoms 后設定的maximum distance所定義的區域將會使吸附質分子被引入的區域。5.0的距離允許體系確定不同構型的SO2吸附質在MgO表面的吸附。如果maximum adsorption distance 太小，某些SO2構型將得不到，如果太大構型數目將會增加。
結果分析：
產生了3種最可能的吸附構型，打開MgO（1 0 0）Fields.xsd。
這個文件顯示了吸附位的區域，更高的密度點表明了更可能的吸附位。
展開 同時，DFT計算出了鈉離子在NMO體系中的穩定吸附位點，這對深入理解拉曼光譜非常有利。EQCM-D的實驗結果表明：NMO在中性電解液中的充放電過程基本無形變，可根據Sauerbrey方程計算質量變化；而NMO在堿性電解中會發生明顯形變，可根據共振峰寬的變化對其形變進行定性分析（圖2）。
綜上，NMO在中性Na2SO4電解質中，在低電勢區（0-0.8 V）主要表現為表面控制的贗電容行為，但當電勢大于0.8 V時，插層贗電容行為則開始占主導地位。相比之下，在堿性電解液中，NMO則會發生明顯的氧化還原反應，為類電池行為。該研究驗證了NMO的電荷儲存機理很大程度上取決于電解液的類型，甚至在相同的電解液中不同的電壓區間儲能機理也不同。
該研究工作近期在線發表在Advanced Energy Materials（2018, 1802707. DOI：10.1002/aenm.201802707）。該工作得到了國家自然科學基金和蘭州化物所“一三五”規劃重點培育項目的資助和支持。
NMO在硫酸鈉和氫氧化鈉電解圖1：液中的原位拉曼光譜及相應的CV曲線以及峰強度隨電壓變化的曲線
圖2 a：在中性電解液中NMO電極質量的變化及相應的CV曲線。b：在堿性電解液中NMO的共振頻率變化和共振峰寬變化。
來源：蘭州化物所
展開 圖4a-e顯示了NO在CuOX@MnOX,CuOX,MnOX中的穩定吸附構型
當NO在CuOX@MnOX、CuOX和MnOX等催化劑中被吸附時，形成了O-N（1.47?）、Cu-N（1.51?）和Mn-N（1.68?）三種化學鍵，其吸附能分別為-0.89eV、-0.95eV和-1.44eV。結果表明，三種催化劑對NO具有很強的吸附作用。圖4b-f分別顯示了SO2在上述三種催化劑中的穩定吸附構型。前兩種催化劑中SO2的吸附能分別為-0.26eV和-0.13eV，屬于較弱的物理吸附。然而，在MnOX中吸附SO2時形成了Mn-O鍵（2.07 ?），其吸附能為-0.53eV，屬于弱化學吸附。DFT計算結果表明，NO的吸附能力強于SO2。與CuOX和MnOX相比，CuOX@MnOX中NO的吸附位點從金屬原子轉移到表面化學吸附的氧(Oα)。因此，我們推測CuOX@MnOX的異殼空間結構產生的立體效應改變了催化劑表面的電荷分布，導致Oα的活性增加，成為主要的反應活性位點，更有利于NO的催化氧化。
Figure 4. a,c,e) Adsorption configurations of NO on the surfaces of CuOX@MnOX, CuOX, MnOX, respectively. b,d,f) Adsorption configurations of SO2 on the surfaces of CuOX@MnOX, CuOX, MnOX, respectively.
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吸附位點的最新內容
該方法基于氣體與分子篩等吸附劑表面活性位點之間的分子引力對CO?進行吸附，已用于水泥窯尾氣的CO?捕集。
此外，膜分離、富氧燃燒和化學鏈燃燒等技術被廣泛認為是具有發展和應用潛力的新一代捕
集技術。
膜分離技術利用CO?與待分離氣體分子在膜內透過速率的差異實現分離。
該方法基于氣體與分子篩等吸附劑表面活性位點之間的分子引力對CO2進行吸附，已用于水泥窯尾氣的CO2捕集。
此外，膜分離、富氧燃燒和化學鏈燃燒等技術被廣泛認為是具有發展和應用潛力的新一代捕集技術。膜分離技術利用CO2與待分離氣體分子在膜內透過速率的差異實現分離。
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。
與CuOX和MnOX相比，CuOX@MnOX中NO的吸附位點從金屬原子轉移到表面化學吸附的氧(Oα)。因此，我們推測CuOX@MnOX的異殼空間結構產生的立體效應改變了催化劑表面的電荷分布，導致Oα的活性增加，成為主要的反應活性位點，更有利于NO的催化氧化。
其完整的加氫路徑如圖10(d)所示，CO2在Zr—OV—Zr位點吸附活化，同時H2在Ga—O位點吸附解離，生成Ga—Hδ–和O—Hδ+，活化的CO2既可以與Ga—Hδ–反應并逐步加氫生成HCOO*和CH3O*反應中間體，又可以與O—Hδ+反應生成COOH*，并進一步解離形成CO。
由于傳統的DFAFC中陽極催化劑多為Pd基催化劑，CO在Pd金屬上的強吸附會導致活性位點被牢牢占據，進而造成電池性能的大幅下降。陽極的毒化問題也成為了目前制約DFAFC發展的主要因素。
近年來，隨著單原子催化劑領域的興起和發展，金屬-氮-碳型單原子催化劑的應用范圍被拓展到甲酸電氧化領域。
這意味著，在這種情況下，IgMPos 的形成由吸附動力學決定，即由 IgMC 中的納米金粒子對吸附位點的吸附速率決定。如果它是由質量運輸控制的，我們會看到曲線斜率的變化，當流動停止時，增長會減慢。如果改變吸附動力學的速率常數，曲線斜率當然也會改變。測試線的可見度大約從每平方毫米 1·108 個粒子開始。
通過結構設計來調控鈍化分子的極性，采用銨基端正電性更強的4-三氟甲基苯銨陽離子(CF3-PA)作為窄帶隙鈣鈦礦的鈍化分子，可以有效提升鈍化分子在結晶溫度下與缺陷位點的吸附能力。DFT計算結果表明，CF3-PA的極性強于PEA分子，與表面缺陷間具有更強的結合能，能更充分和更有效地鈍化表面缺陷（如圖1所示）。
圖1.
通過原子分辨的球差電鏡表征系統分析了實驗條件對晶格應變的影響，并結合理論計算揭示了晶格應變能改變催化體系中關鍵物種在鉑催化劑表面的吸附強度和吸附位點從而影響其催化活性。
更為重要的是，在深入理解鉑催化劑“應變—活性”構效關系的基礎上，該團隊通過應變優化使鉑催化劑在甲醇電催化氧化和析氫反應中的活性分別提升2.5倍和1.5倍以上。
得益于獨特的雙雜原子吸附位點，所制備的N,S共摻雜碳材料對有毒Cr(VI)污染物的吸附容量可達564.7 mg/g，顯著高于單摻雜碳（396.2 mg/g）和純碳（186.4 mg/g）的吸附容量。實驗研究和進一步的理論計算表明，臨近的雙雜原子位點可以形成受阻路易斯酸堿對（FLP）。由于位點和離子間強化的電子轉移效應，該類FLP型位點可顯著促進Cr(VI)離子的吸附和還原。
