吸附位點的案例
Gaussian 計算靜電云圖確定吸附位點
(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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河北工業大學在柔性VOCs氣體傳感器研究方面取得新進展
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?。▎螌踊蚬褜樱┑腗xene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 基于MS的Adsorption Location模塊研究氧化鎂（1 0 0）晶面吸附二氧化硫
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 蘭州化物所在超級電容器儲能機制研究方面取得新進展
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 
基于VASP的錳銅基三維空心異質催化劑對NO和SO2的吸附特性研究
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.
展開 西安交大今日《Nature》：催化劑設計和能源轉化方面重要進展！
應變調節能控制鉑原子間距離，從而靈敏地改變其電子結構，進一步結合晶面調控可以在原子尺度上針對特定催化體系實現鉑催化劑表面活性位點電子和幾何結構的優化，進而獲得高效鉑催化劑。目前，催化劑表面應變調節主要依賴于鉑在另一種材料表面的沉積（形成核殼結構）。雖然鉑和其他材料之間存在晶格常數差異，但這種獲得表面應變的方式難以實現應變的精準、連續調節。如何實現鉑催化劑表面應變的精準、連續調控是催化領域備受關注和亟待解決的挑戰性難題。
金明尚教授研究團隊在前期發現鈀（Pd）納米晶體可以通過磷化和去磷化反應實現體積連續改變的基礎上，發展了一種基于鉑基核殼結構的磷化和去磷化處理的全新應變調節方法。該方法可應用于不同表面結構的鉑催化劑表面應變的調節，甚至有望進一步拓展至其他材料，具有普適性。
利用鈀基納米立方體內核在磷化/去磷化過程中的體積伸縮調控鉑殼層晶格應變
為實現鉑催化劑晶格應變的精準、連續調節，該合作團隊首先將鉑沉積于鈀基材料表面形成Pd@Pt及PdP@Pt核殼結構。在前期研究中，金明尚教授團隊曾發現對鈀納米立方體進行磷化處理會引起明顯的體積膨脹；相反，通過去磷化處理又可使PdP納米顆粒體積回縮至初始狀態。基于此，研究發現對Pd@Pt（PdP@Pt核殼結構）進行磷化（去磷化）處理可以獲得相應的拉伸（壓縮）應變。該團隊進一步通過控制磷化（去磷化）程度調節實現了鉑晶格伸縮程度的精準調控，得到在-5.1%到5.9%范圍連續可調的晶格應變。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。
展開 JACS: 單層TiC3用于高比容量的鈉離子電池
TiC3吸附兩層Na原子后仍保持金屬性質，使電池循環過程中具有良好的導電性。此外，高熔點和優越的動力學穩定性有利于實際應用。其優異的性能主要歸因于TiC3單層中存在n-聯苯單元。多鍵共存（例如共價鍵，離子鍵和金屬鍵）使得TiC3單層顯示出高內聚能，這為實驗合成提供可行性。與TiC3相比，官能化的TiC3O顯示更高的存儲容量; 同時，它保持幾乎相同的勢壘。這與富含金屬的MXenes形成鮮明對比。TiC3不僅顯示出優異的熱和動態穩定性，而且顯示出高電子和離子電導率。因此，TiC3單層是SIBs的較好的陽極材料，等待進一步實驗驗證。相關研究成果“TiC3 Monolayer with High Specific Capacity for Sodium-Ion Batteries”為題發表在JACS上。
【圖文導讀】
圖一 TiC3的結構示意圖
（a）具有C2/m對稱性的TiC3單層的優化結構
（b）TiC3單層中的“Z”字形Ti原子鏈和n-聯苯結構單元
（c）TiC3單層的ELF圖
圖二 TiC3嵌Na示意圖
（a）Na吸附在五元TiC4環的中心，命名為A1
（b）Na位于C6環的中心，如A2
（c）Na在TiC3單層上擴散的遷移途徑
（d）路徑I和路徑II的相應的擴散能量勢壘分布
圖三 不同Na濃度下的TiC3Nan的各種結構示意圖
（a）在0K，TiC3Nan（n =1-4）相對于Na單質和TiC3單層的相對穩定性
（b，e）在TiC3Nan中具有不同Na濃度的最穩定結構
圖四 TiC3O單層的結構以及嵌納示意圖
（a）TiC3O單層的優化結構。
（b）TiC3O單分子層的不等價吸附位點，命名為B1，B2和B3。在TiC3O單層上考慮的Na擴散路徑。
（c）路徑I和路徑II的相應擴散能量勢壘分布。
展開 2D MoN-VN異質結構控制多硫化物用于高效鋰硫電池
此外，由于缺乏理論指導，原子級LiPoSs對硫主體的吸附行為難以研究，顯著阻礙了硫主體的設計和開發。由于缺乏對異質結構硫主體上LiPoSs吸附行為的原子級理解，LiPoSs吸附增強的起源很難闡明，但是它們含有均勻暴露的晶格，二維（2D）硫主體材料可以作為密度泛函理論（DFT）計算的理想模型-處理LiPoSs吸附能和吸附位點的識別。迄今為止，缺乏合適的2D異質結構模型硫主體，導致DFT計算與實驗結果之間的弱聯系。因此，需要具有2D異質結構的合理計算模型，以深入了解LiPoS吸附來源，指導硫主體材料的設計以獲得更好的性能。在這項工作設計并制造了一種新的二維異質結構MoN-VN作為模型硫主體，以調節LiPoS并獲得對雙組分材料上LiPoSs吸附行為的原子級理解。
【成果簡介】
近日，澳大利亞阿德萊德大學的喬世璋和華南理工大學的王海輝（共同通訊）作者等人，研究了二維（2D）異質結構的MoN-VN作為新型硫主體的結構和性能特征。理論計算表明，可以通過摻入V來調整MoN的電子結構，增強的多硫化物吸附。另外，原位同步X射線衍射和電化學測試，揭示了MoN-VN中多硫化物的有效調節和利用。在2 C下，MoN-VN鋰硫電池的容量為708 mA h g-1，循環500圈時，每個循環的容量衰減低至0.068％，其硫載量為3.0 mg cm-2。
展開 東北師范大學趙銳等《ACS AMI》：連通介孔通道助力聚合物/MOFs復合靜電紡纖維快速、高效捕獲水中抗生素分子
獲得的纖維吸附劑對于四環素的吸附動力學曲線（a）、等溫吸附曲線（b）以及吸附-脫吸附循環（c）。
圖3. 帶孔的ZIF-8/PAN復合纖維吸附四環素的作用示意圖。
由于連通介孔通道的存在，纖維內外的ZIF-8都可以與水中抗生素分子充分接觸，提高ZIF-8的利用率。由于PAN作為高分子骨架的負載作用，ZIF-8在纖維上也可以穩定地存在、不易脫落。以四環素作為抗生素的模型分子，研究了制備的材料對于四環素的吸附性能。結果表明帶孔的ZIF-8/PAN復合纖維吸附四環素的平衡時間要明顯短于ZIF-8/PAN混紡纖維；通過Langmuir等溫吸附模型求得帶孔的ZIF-8/PAN復合纖維對四環素的理論最大吸附容量為885 mg/g，高于ZIF-8/PAN混紡纖維和ZIF-8包覆的PAN纖維、接近純ZIF-8粉末。由于ZIF-8在纖維上的穩定負載，十次吸附-脫吸附循環之后帶孔的ZIF-8/PAN復合纖維對四環素的去除率依然在95%以上。相比于其他方法制備的纖維材料，靜電紡纖維的另一優勢是在紡絲過程中纖維之間可以直接堆積成膜，獲得的帶孔的ZIF-8/PAN復合纖維膜還能夠作為吸附膜動態分離水中的抗生素污染物。帶孔的ZIF-8/PAN復合纖維優異的吸附性能得益于纖維中ZIF-8之間的介孔吸附通道可以加速四環素分子向纖維中的擴散，使更多的ZIF-8顆粒吸附位點被利用。此外，MOF-聚合物界面可以促進分子口袋的形成，用于捕獲更多的四環素分子。相關工作為聚合物/MOFs復合靜電紡纖維的制備提供了新的思路，獲得的復合纖維材料除了可以作為水處理吸附劑，在催化、傳感等領域也將有著應用潛力。
展開 Nano Letters: 大連理工大學在碳納米管分離膜純化醇類生物能源研究方面取得新進展
密度泛函理論（DFT）計算模擬
(a) 丁醇分子與PDMS鏈、CNT內壁和CNT外壁的優化結構；
(b) 不同吸附位點上各種分子的吸附距離（d）和吸附能（Ea）總結
【小結】
該研究利用垂直取向的CNT陣列作為原料，采用低溫等離子體對CNT刻蝕開口，通過滲透填充的方法首次制備了類似“漢堡”結構的垂直定向兩端開口CNT/PDMS復合膜，實現了碳納米管在高分子介質中的均勻分布，并保持了碳納米管的高度取向。該復合膜打破了傳統CNT共混膜的填充極限，達到37.4 wt%，同時還兼具優異的機械性能。同時，膜內兩端開口的CNT陣列提供了納米級（~10 nm）的運輸通道遠大于PDMS埃級別（~5 ?）的跳躍空穴，極大的提高了滲透分子的擴散速率，具有滲透汽化-超濾機制的復合膜對生物醇的分離性能顯著提升（最大提高9倍）。此外，研究人員通過DFT理論計算表明，丁醇、乙醇和水分子與CNT管內側的吸附能大于管外和PDMS，使滲透分子在膜內擴散首選CNT管內，從而提高了復合膜對生物醇分子的滲透性和選擇性。這種“漢堡”結構的垂直定向兩端開口CNT/PDMS復合膜，打破傳統膜存在的滲透性-選擇性之間難以權衡的問題，為分離膜的制備提供了一種全新的思路，較高的分離性能使其在生物醇生產分離領域具有很大的應用潛力。
展開 奧胡斯大學Nano Energy：可控地蝕刻MoS2 Basal面以增強其電化學析氫性能
（C）不同氫原子吸附位點的析氫自由能改變量。（D）在Basal面上的S原子的2p軌道態密度（PDOS）圖。 紅色虛線代表費米能級。
【總結與展望】
本文報道了一種簡單且環保的水蒸汽處理方法，可以在MoS2的惰性Basal面上產生具有催化活性的邊緣。 通過控制水蒸汽蝕刻溫度，可以在MoS2 Basal面上產生1D納米溝道，2D平面三角形凹坑和3D六邊形深坑的表面結構。這些大量產生的邊緣活性位能有效地減少其表面自由能壘，進而提高其催化活性。因此，蒸汽蝕刻為納米加工MoS2材料提供了一種簡單工藝。
【文獻連接】
Zegao Wang, Qiang Li, Haoxiang Xu, Christian Dahl-Petersen, Qian Yang, Daojian Cheng, Dapeng Cao, Flemming Besenbachera Jeppe. V. Lauritsen, Stig Helveg, Mingdong Dong ，Controllable etching of MoS2 basal planes for enhanced hydrogen evolution through the formation of active edge sites，Nano Energy，2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.04.067
展開 
塊狀納米結構材料設計助力抗斷裂鋰金屬負極
圖5 塊體納米結構鋰金屬負極的DFT分析
a) Li+在SiO2(001)表面上擴散的最低能量路徑；
b) Li+在Li22Si5(001)表面上擴散的最低能量路徑；
c) Li+在Li(001)表面上表面上擴散的最低能量路徑；
d) Li+在SiO2、Li22Si5和Li表面上的三個等效吸附位點中擴散的能量分布；
e) Li+在鋰箔上擴散和電鍍的示意圖；
f) Li+在BNL上擴散和電鍍的示意圖。
【小結】
綜上所述，作者通過簡單的冶金方法制備了BNL金屬負極。在BNL中，精細的Li晶粒和離子導電相加速了動力傳質過程。隨著晶粒細化和沉淀硬化，電鍍/退鍍過程中電極體積波動引起的不均勻分布應力得到有效緩解。無需引入主體材料，BNL可提供91 %的鋰金屬理論容量。Li/Li+氧化還原反應沿晶界發生，可提高BNL的倍率性能。BNL的概念為設計高能量密度鋰或其他金屬負極提供了一種新方法。隨著對氧化物/合金相比和分布更深入的探索，BNL的性能有望得到進一步提高。
文獻鏈接：Bulk Nanostructured Materials Design for Fracture-Resistant Lithium Metal Anodes(Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201807585)
展開 鄭州大學《JACS》：功能金屬有機框架材料用于臭氧降解取得進展！
與傳統的吸附技術相比，催化降解O3轉化為O2是一種更理想的方法。但是，催化降解O3的重金屬催化劑生產成本高、效率低，主要依靠活性金屬位點達到消除臭氧的目的。由于這些位點很容易被空氣中的其他物種占據，特別在高濕度時，水分子極易在活性位點吸附造成活性位點失效，因此，亟需開發在全濕度范圍適用的高效臭氧降解催化劑。金屬-有機骨架（MOFs）由于其獨特而可調的多孔結構和功能位點，在各種催化反應中表現出獨特的優勢。
本研究通過使用長支鏈四唑連接配體和Mn2+離子構筑了結構穩定的多孔ZZU-281，其配位的H2O以及μ3-OH官能團能夠被Mn2+激活，作為活性位點以較低的活化能將O3高效的轉化為O2。同時，ZZU-281具有獨特的開放孔道結構，實現H2O、O2和O3的傳質過程，在催化降解O3表現出較高的活性。該研究還通過原位拉曼（In situ Raman）、電子順磁共振（EPR）和建模理論計算（DFT），提出了可行的反應機理，對合理設計MOF和調控O3催化分解具有重要指導意義。
以上工作得到了國家自然科學基金重大研究計劃重點支持項目、國家自然科學基金杰出青年基金項目、國家自然科學基金青年基金項目以及河南省教育廳創新團隊項目基金的資助。
本文來自“鄭州大學”。
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實用！
展開 Advanced Materials綜述報道：MXene基電化學器件及光電催化劑的最新進展與挑戰
(a) 多層Ti3C2Tx的吸附位點圖及Ti3C2Tx/炭黑-PTFE薄板的電容圖（掃描速率 2 mV s–1 and 20 mV s–1，1 M MgCl2）。(b) 以H2SO4和 (NH4)2SO4為電解質的Ti3C2Tx基電極及可逆的電化學轉換的機理示意圖。
圖 6. (a) 全Ti3C2Tx 微型超級電容器制備過程。(b) L-s-Ti3C2Tx微型超級電容器在不同掃描速率條件下的伏安特性曲線。(c) 不同Ti3C2Tx 微型超級電容器的體積能量密度的Ragone 點。(d) 不同Ti3C2Tx微型超級電容器在在不同掃描速率條件下的面電容和體積電容。(e) 在200 mV s?1掃描速率條件下，2500次循環后平面和彎曲構型時的電容保留率，其中內插圖為微型器件。(f) 三個串聯的微型超級電容器LED供電圖。(g) 冷凍干燥后Ti3CNTx的SEM圖。(h, i) 凍干的Ti3CNTx的電容值與文獻中電容值的對比示意圖。(j) Nb2CTx/CNT基電池示意圖。
圖 7. (a) CTAB在Ti3C2層間的位置。(b) CTAB?Sn(IV)@Ti3C2的SEM, TEM和元素分布圖。(c) CTAB?Sn(IV)@Ti3C2//AC 鋰離子電容器在2 A g?1條件下的充電過程和充電-放電曲線。(e) 使用聚丙烯和MXene/聚丙烯材料作為分離層Li?S電池的構型示意圖。(f) 70wt% S/Ti2C在C/20~1C范圍內的電壓變化圖。(g) 羥基修飾的MXene態與多聚硫的兩步作用示意圖。(h)電池長期循環性能示意圖。
圖 8. (a) 氧終端的MXene納米片的理論電容。
展開 Material studio(MS）軟件介紹及其應用的領域
（5）模擬不同壓力和溫度等條件下，吸附劑骨架對吸附質分子的吸附過程，得到飽和吸附量、吸附的最佳位點、吸附能、吸附熱等，判斷骨架與分子的吸附形式（物理吸附與化學吸附）。
最后，有MS相關需求可以通過微信公眾號聯系我們。
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