[发明专利]一种研究氢气在钐钆掺杂二氧化铈表面氧化反应的方法

摘要

本发明公开了一种研究氢气在钐钆掺杂二氧化铈表面氧化反应的方法，利用MS软件构建二氧化铈的周期性结构，使用VESTA软件将搭建好的计算模型转换成VASP软件包计算所必需的POSCAR模型结构性文件，利用VASP软件计算氧空位形成能，确定容易形成氧空位的位置，计算所必需的POSCAR模型结构性文件，获得各个吸附结构、中间体以及产物分子的能量，确定稳定吸附结构，通过对比分析氧空位形成能、能垒、反应能信息，判断掺杂对于二氧化铈表面氢气氧化反应的影响。本发明有益效果是计算快捷、操作简单、且无需大量的试验材料，具有低成本、高效率、无污染的优势。

主权项

1.一种研究氢气在钐钆掺杂二氧化铈表面氧化反应的方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1：利用MS软件构建二氧化铈的周期性结构，对二氧化铈做切面构建原胞并拓展为超晶胞；构建钐/钆在二氧化铈超晶胞中所有的掺杂模型，使用VESTA软件将搭建好的计算模型转换成VASP软件包计算所必需的POSCAR模型结构性文件；步骤2：利用SSH远程连接工作站、超算计算资源并用VASP软件包对结构数据文件进行结构优化，获得优化后的二氧化铈模型和最稳定的掺杂结构；步骤3：利用MS软件分别构建氧气分子，纯二氧化铈表面和钐/钆掺杂表面、各氧空位位置的纯二氧化铈表面和掺杂表面，使用VESTA软件将搭建好的计算模型转换成VASP软件包计算所必需的POSCAR模型结构性文件，利用VASP软件计算氧空位形成能，确定容易形成氧空位的位置；步骤4：利用MS软件构建氢气分子在二氧化铈和钐/钆掺杂表面各吸附构型，并画出二氧化铈模型分子及氢气反应过程中各反应物、中间体、产物分子结构；使用VESTA软件将搭建好的计算模型转换成VASP软件包计算所必需的POSCAR模型结构性文件；步骤5：利用SSH远程连接工作站、超算计算资源和VASP软件包对步骤3中的结构性文件进行结构优化，获得各个吸附结构、中间体以及产物分子的能量，确定稳定吸附结构；步骤6：使用CI‑NEB的方法来搜寻过渡态，从稳定吸附构型出发，在初态和末态中插入几个状态，一段一段的来找这个过渡态的准确位置，在初态和末态中，选取了几个状态，对其能量进行计算，从而得出过渡态；步骤7：根据稳定吸附结构、过渡态及产物的能量数据绘制势能面，搭建氧化反应网络；步骤8：通过对比分析氧空位形成能、能垒、反应能信息，判断掺杂对于二氧化铈表面氢气氧化反应的影响。