vasp算表面吸附流程_VASP实例分析表面吸附计算

本文主要为了记录在学习Vasp计算过程中如何设置INCAR中的一些参数，并不着重讲解其含义，详见可自行到vasp官网查阅。

其次关于建模部分也不做细致讨论，一般结构可从Materials Studio里自带的晶体数据库导出，或从三大数据库网站上下载:

1、Materaials Project网址：https://materialsproject.org/(强烈推荐，邮箱注册即可使用)

2、CCDC网址：https://www.ccdc.cam.ac.uk/

3、ISCD：http://www2.fiz-karlsruhe.de/icsd_home.html

一、表面吸附计算

这里以W(100)表面吸附CO分子为例，暂不做收敛性测试，主要为了记录一些参数的设定，计算流程如下：

1.对W晶胞进行结构优化

INCAR设置：

#### initial I/O ####SYSTEM = WISTART = 0 ICHARG = 2 LWAVE = .FALSE. #优化晶胞时，不开波函数，节省计算时间LCHARG = .FALSE. #优化晶胞时，不开电荷密度，节省计算时间#### Ele Relax 电子步#### ENCUT = 225 #截断动能根据相关文献或赝势确定，也可自己做收敛性测试ISMEAR = 1 #金属体系SIGMA = 0.2 #POTCAR值确定EDIFF = 0.1E-4 NELM = 60 LREAL = .F.PREC = Normal#### Geo opt 离子步####EDIFFG = -0.05IBRION = 2 POTIM = 0.2 NSW = 100 ISIF = 3 #需要优化W的离子位置、晶胞常数和体积

POSCAR设置(固定原子优化)：

 W bulk1.0        3.16520000         0.00000000         0.00000000        0.00000000         3.16520000         0.00000000        0.00000000         0.00000000         3.16520000   W2Selective dynamics #固定原子位置优化时添加Direct     0.000000000     0.000000000     0.000000000 F F F #F代表固定该原子位置     0.500000000     0.500000000     0.500000000 F F F #T代表放开优化该原子

2.W晶胞切W(100)面并优化

INCAR设置：

#### initial I/O ####SYSTEM = WISTART = 0 ICHARG = 2 LWAVE = .FALSE. LCHARG = .FALSE. #### Ele Relax #### ENCUT = 225 ISMEAR = 1 SIGMA = 0.2 EDIFF = 0.1E-4 NELM = 60 LREAL = .F.PREC = NormalALGO = Fast#### Geo opt ####EDIFFG = -0.05IBRION = 2 POTIM = 0.2 NSW = 100 ISIF = 2 #优化表面

3.优化CO分子

• 将CO分子放置在bulk中，晶格常数：a=b=c=10；α=β=γ=90

INCAR设置：

#### initial I/O ####SYSTEM = COISTART = 0 ICHARG = 2 LWAVE = .F. LCHARG = .F. #### Ele Relax #### ENCUT = 400 ISMEAR = 0 SIGMA = 0.2 EDIFF = 0.1E-4 NELM = 60 LREAL = .F.ALGO = Normal#### Geo opt ####EDIFFG = -0.02IBRION = 2 POTIM = 0.2 NSW = 100 ISIF = 2

4.W(100)表面上吸附CO分子并优化

• CO分子放置在W(100)表面上的bridge位置上，C-W键长1.90A，C-O键长1.144A。
• INCAR设置同上，只需修改POTCAR和K点即可。

5.CO吸附能计算

• 从OUTCAR文件中可以得到W(100)-CO的Total energy为：

• CO的能量为：

• W(100)表面的能量为：

• 计算吸附能公式如下：

得到CO分子的吸附能

6.如何计算单原子催化剂的结合能

• 结合能公式如下：

其中，是负载了单原子的整体催化剂能量:是没有负载单原子时，载体的能量:是每个单原子的能量，是用无限大的块体金属中平均每个金属的能量:

• : 为什么单原子催化剂的结合能往往算出来是正值？(正值代表吸热)答：因为我们用上述方法算出的结合能是和Bulk能量比较，所以一般算出来是正值，除了负载在石墨烯上的单原子具有较强的稳定性其结合能为负值；如果是和孤立的单原子比较的话其结合能就是负值了。

• :为啥不用下面的模型计算单原子的能量，也就是真空原子的能量。有以下两点原因(1、化学意义；2、算不准)答：

(1)化学意义。为了解释这个问题，我们还要从化学本质上去考虑。单原子催化剂最终会失活发生聚集，聚集产物就是大的金属颗粒，那么为了探讨单原子催化剂的稳定性，肯定要和大块金属去比，而不是和真空中的单原子去比。(2)算不准，对于Cu原子还好，但是对于Fe，Co，Ni这些孤立原子，不同的初始磁矩设置会得到非常不一样的结果(差1eV以上)。这样怎么让别人去重复这些结果呢?怎么保证我们计算是有意义的?如果是块体金属,Fe,Co,Ni也有实验的磁矩作为参考，最后大家算出来的结果都是可靠、可重复的。DFT是更擅长横向比较的。

7.双原子催化剂的稳定性计算

公式同单原子基本一样：

8.n个原子的团簇的稳定性计算

这时候有两种方案都可以了，因为随着原子数增多，这个时候DFTR计算对于团簇会给出一个比较可靠的能量值了(可重复)

以上内容均为学习中的一些总结，如有错误，还请批评指教。