什么是扩散路径和能垒?
本文探讨密度泛函理论(DFT)在电池体系离子扩散动力学中的应用。通过 DFT 计算,可在原子尺度揭示离子扩散路径、过渡态结构及能垒,结合 NEB 等方法优化扩散模型,并通过声子分析验证过渡态稳定性。
本文探讨密度泛函理论(DFT)在电池体系离子扩散动力学中的应用。通过 DFT 计算,可在原子尺度揭示离子扩散路径、过渡态结构及能垒,结合 NEB 等方法优化扩散模型,并通过声子分析验证过渡态稳定性。
离子的迁移扩散计算通过原子尺度的动态模拟,揭示了材料中离子传输的微观机制与宏观性能的关联,成为优化能源存储与转换器件的关键理论工具。
活性位点是催化反应中直接参与底物结合与过渡态稳定的微观区域。通过DFT计算可解析其几何结构、电子特性及反应路径,如FeN4位点通过动态优化显著提升氧还原活性。
单原子纳米岛催化剂(SANIs)是一种新型的“原子纳米”异质催化系统,其核心特征是通过将金属单原子锚定在纳米载体上,形成独特的“一岛一原子”结构,从而实现高效催化和稳定性。这种结构具有以下定义和结构特征:
根据催化剂类型不同,活性位点的形式也有所变化,如金属催化剂、酸碱催化剂和氧化物催化剂等,它们的活性位点各具特征,对催化过程起着至关重要的作用。
本文系统阐述了如何通过密度泛函理论(DFT)来解释催化反应中的产物选择性问题。首先,介绍了DFT的基本原理及其在催化领域的应用,如吸附能计算、反应能垒评估和电子结构分析。
文章首先明确了过渡态的定义,即化学反应路径中能量最高的点,对应最关键、最难跨越的能垒。随后指出,过渡态计算适用于单步、机理清晰的基元反应,如氢气分解、CO₂加氢等反应,而对多步复杂反应或路径不明的反应体系并不适用。
在DFT计算中,零点能校正提升自由能(ΔG)、晶格常数及过渡态能垒的精度,例如氢转移步骤能垒修正达10-20 kcal/mol。实例显示,锰催化C-H活化中ZPE修正降低活化能8.2 kcal/mol,与实验吻合。
在DFT计算中,零点能校正提升自由能(ΔG)、晶格常数及过渡态能垒的精度,例如氢转移步骤能垒修正达10-20 kcal/mol。实例显示,锰催化C-H活化中ZPE修正降低活化能8.2 kcal/mol,与实验吻合。