電解水制氫反應(yīng)（HER）

第一性原理

樣品準(zhǔn)備須知?。?！

1.請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)方案內(nèi)容，最后結(jié)果交付以方案內(nèi)容為準(zhǔn)（除卻中間有意外，另行溝通情況），凡是在結(jié)果交付后，另外補(bǔ)加的要求，需另外評(píng)估是否收費(fèi)。

2.在計(jì)算初期確認(rèn)模型時(shí)，請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)認(rèn)真確認(rèn)該模型，結(jié)果交付后，不接受因?yàn)槟Ｐ蛦栴}提出的更改模型的售后要求。

3.請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)信息提供準(zhǔn)確且沒有遺漏，信息盡量提供全面，如果在計(jì)算開始以后，又增加信息，視情況協(xié)商對(duì)原方案的影響以及收費(fèi)情況。

4.對(duì)于軟件版權(quán)問題，需要自己解決，如果需要我方解決，請(qǐng)?zhí)崆皽贤ㄕf(shuō)明，我們盡量解決，但不必須確保解決，不接受因此不付款的理由。

5.最后結(jié)果交付內(nèi)容包括：計(jì)算方法（不是計(jì)算結(jié)果的分析）的說(shuō)明，最終的結(jié)構(gòu)文件，某些涉及作圖所需的數(shù)據(jù)。除以上內(nèi)容之外，有其他要求，請(qǐng)?zhí)崆罢f(shuō)明。交付結(jié)果后，另外提出的要求，我們會(huì)盡量協(xié)助解決，但不保證一定能解決。

6.我們保證計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性和有效性，但是無(wú)法保證計(jì)算結(jié)果一定符合您的預(yù)期，請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)該風(fēng)險(xiǎn)。

7.我們不承擔(dān)拒稿責(zé)任哦，但是我們會(huì)盡量協(xié)助解決審稿意見的問題，涉及需要補(bǔ)算的內(nèi)容，需要另評(píng)估收費(fèi)。

8.交付結(jié)果后，請(qǐng)?jiān)谝恢軆?nèi)反饋結(jié)果問題。長(zhǎng)時(shí)間不查看結(jié)果，結(jié)果問題反饋時(shí)間距離交付結(jié)果時(shí)間太久的，我們視情況進(jìn)行問題的解答（因?yàn)樵磾?shù)據(jù)不一定還有保留，所以一定要及時(shí)反饋哦）。

9.再次提醒：有不懂的可以多交流，但是交付結(jié)果后，請(qǐng)不要以“我不懂計(jì)算”為理由，提出不對(duì)應(yīng)原方案的另外的要求，我們最終交付結(jié)果均以方案為核對(duì)參考。

樣品測(cè)試填寫要求注意事項(xiàng)

1.請(qǐng)問您是研究什么方向的呢

電催化、光催化、熱催化、電池、半導(dǎo)體、能源、其他

2.是否已經(jīng)有對(duì)接老師和您溝通好需求，現(xiàn)在需要下單了？

已經(jīng)溝通好需求，現(xiàn)在需要下單、還沒有溝通，這是我的新需求

3.請(qǐng)?jiān)俸?jiǎn)單描述下您的計(jì)算內(nèi)容

4.提醒：下單支付完畢才會(huì)安排計(jì)算，支付完發(fā)單號(hào)給對(duì)接工程師哦

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

第一性原理計(jì)算的基本思想是將多個(gè)原子構(gòu)成的體系看成是由多個(gè)電子和原子核組成的系統(tǒng)，并根據(jù)量子力學(xué)的基本原理對(duì)問題進(jìn)行最大限度的“非經(jīng)驗(yàn)性”處理。它只需要5個(gè)基本常數(shù)（m0，e，h，c，kB）就可以計(jì)算出體系的能量和電子結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。它可以確定已知材料的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)性質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別的精準(zhǔn)控制，是現(xiàn)階段解決實(shí)驗(yàn)理論問題和預(yù)測(cè)新材料結(jié)構(gòu)性能的有力工具。并且，第一性原理計(jì)算不需要開展真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，極大地節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、物理、生命科學(xué)和材料學(xué)等領(lǐng)域。

適合的研究方向包括但不限于：催化、電池、半導(dǎo)體、金屬材料、非金屬材料、合金、納米材料等

可以計(jì)算的體系包括但不限于：晶體、非晶、二維材料、表面、界面、固體等

常用軟件：VASP，MS，CP2K，QE等

可以計(jì)算的內(nèi)容包括但不限于：

材料的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)（如鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角、晶格常數(shù)、原子位置等）

材料的電子結(jié)構(gòu)信息（如電荷密度、電荷差分密度、態(tài)密度、能帶、費(fèi)米能級(jí)、功函數(shù)、ELF等）

材料的光學(xué)性質(zhì)（如介電常數(shù)等）

材料的力學(xué)性質(zhì)（如彈性模量等）

材料的磁學(xué)性質(zhì)（如磁導(dǎo)率等）

材料的晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)（如聲子譜等）

材料的表面性質(zhì)（如吸附能，催化計(jì)算等）

復(fù)合材料的性質(zhì)（異質(zhì)結(jié)等內(nèi)容）等等

電解水制氫反應(yīng)（HER）

計(jì)算內(nèi)容

（1）定義及作用

HER為氫析出反應(yīng)，指的是水在電極表面轉(zhuǎn)化為氫氣的過(guò)程。

酸性HER通常認(rèn)為以吸附態(tài)的氫原子（H*）為關(guān)鍵中間體：

* + H⁺
+ e^-
-> H*

H* + H⁺
+ e^-
-> H₂
+ *

or

H* -> 0.5H₂
+ *

這一中間體通過(guò)水合質(zhì)子在電極表面得電子生成。通過(guò)研究G(H*)判斷過(guò)電勢(shì)。G(H*)越接近0，認(rèn)為過(guò)電勢(shì)越低。

對(duì)于堿性HER，通常認(rèn)為水分子要首先吸附在催化劑上并發(fā)生裂解產(chǎn)生H*，因而往往還要研究水在催化劑表面的裂解能壘。

（2）結(jié)果案例展示

案例一：Free energy diagrams of two models for HER processes

說(shuō)明：For HER, the H* adsorption is the RDS with free energy of ?0.11
eV on Co-N4-S3, which is lower than that on Co-N4 (?0.19 eV), suggesting more favorable H* adsorption kinetics enabled by S dopants.

來(lái)源文獻(xiàn)：DOI: 10.1002/aenm.202002896

案例二：Free energy diagram for HER on the surface of CoCHH and Co3S4

說(shuō)明：The △G(H*) on CoCHH and Co3S4 is calculated to be 0.47 and 0.67 eV, respectively, indicating that the adsorption of H* on Co3S4 is too strong and it is easier for H* to be converted into H2 from the surface of CoCHH.

來(lái)源文獻(xiàn)：https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.06.088

結(jié)果展示

原子電荷：

差分電荷：

態(tài)密度DOS：

投影態(tài)密度PDOS：

功函數(shù)：

能帶：

吸附能：

分解能：

遷移能壘：

催化-HER：

催化-OER/ORR:

催化-CO2-RR:

樣品要求

最好提供晶體結(jié)構(gòu)文件，即cif文件；

或者可以提供與XRD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配的PDF卡片信息；

如果是表面結(jié)構(gòu)，還需要提供晶面信息；如結(jié)構(gòu)有改性（空位、摻雜、位錯(cuò)等），還需要說(shuō)明細(xì)節(jié)

常見問題

1. 為什么能帶計(jì)算值一般低于實(shí)驗(yàn)值？

這是PBE本身的問題，PBE是一種GGA泛函，有較強(qiáng)的自相互作用問題，導(dǎo)致電子偏向離域、帶隙低估等一系列問題。一般計(jì)算得到的帶隙比實(shí)驗(yàn)低30%~50%。這種低估并不是說(shuō)方法就不可以用，我們還是可以把這個(gè)方法拿來(lái)做定性分析。

解決辦法，方法有DFT+U、mBJ+U、雜化泛函

2. 為什么有些體系要加U？

測(cè)試提示：

1.可開正規(guī)測(cè)試發(fā)票，附帶測(cè)試清單。

2.有腐蝕性，毒性，或其他有危害性等特殊樣品要事先告知測(cè)試人員，測(cè)試人員也要告知樣品方哪些樣品不能測(cè)或會(huì)對(duì)儀器產(chǎn)生損傷，測(cè)試后會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生哪些變化；

3.客戶需提供詳細(xì)的樣品資料，包括元素，主要成分和詳細(xì)測(cè)試參數(shù)及條件。和測(cè)試人員充分討論，商定最終測(cè)試條件；

4.測(cè)試人員與顧客通過(guò)QQ，微信或郵件溝通，出現(xiàn)測(cè)試糾紛，郵件或聊天記錄將作為重要的仲裁依據(jù)；請(qǐng)加QQ和技術(shù)人員交流。QQ：82187958。微信：15071040697

5.杜絕測(cè)試、解析和合成違反國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)的樣品，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)將追究其法律責(zé)任。