相对于传统的金属催化剂，非金属催化剂具有选择性广、性能突出、结构稳定等优势。非金属催化剂在能源、环境、化工等领域具有广泛的应用。非金属催化剂能够有效地催化各种化学反应，包括HER、OER/ORR、CO2RR、NO3RR、NRR。
反应自由能、势垒、路径是衡量催化剂性能的关键指标，d带中心、差分电荷、功函数则是分析催化剂性能高低的重要手段。
DFT计算在催化性质研究方面具有明显的优势，能够准确计算反应势垒、反应路径、中间体构型、电子结构、电荷转移等重要物理化学参量。VASP是目前最流行的DFT计算软件，具有功能强大、计算效率高等优势。
本次课程由华算科技朱老师主讲非金属催化计算，课程具体涉及热门催化剂对HER、OER/ORR、CO2RR、NO3RR、NRR反应的催化性能（课表及知识点介绍详见后文）。
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课程知识点概览：
催化剂：MoS2、CrN、Co3O4、WO3/Ru、Ni(OH)2、C3N4/Cu、Co-N4单原子
电子性质：差分电荷密度、态密度、d带中心、静电势、功函数、吸附能、结合能
HER：反应路径，PH值影响，中间体构型H2O、H-OH、H，零点振动能，熵，自由能台阶图，反应势垒，势能面，虚频，虚频消除
OER：反应路径，PH值影响，中间体构型OH、H、OOH，零点振动能，熵，自由能台阶图，线性约束关系，电位影响
讲师介绍
资深技术
01
课表一览
超多干货
02
课程详情
章节介绍
03
第1章：MoS2催化析氢反应（HER）
MoS2是一种常见二维材料，虽然表面对H惰性，但缺陷和边缘位点被报道具有较好的催化HER性能。本章介绍MoS2表面缺陷与边缘位点在酸性条件下催化HER的性能，包括模型构建、中间体H的吸附构型、自由能，差分电荷、态密度d带中心等。
第2章：CrN催化析氢反应（HER）
CrN具有立方结构，在催化HER方面性能较好。本章介绍CrN在碱性条件下催化HER，包括晶体表面模型构建、H2O分解路径与势垒、反应势能面、原子振动频率、H析出自由能、吸附能、结合能等。
第3章：Co3O4催化析氧反应与氧还原反应（OER/ORR）
Co3O4是一种具有尖晶石结构的磁性氧化物，原子磁矩分布对其催化性能有着重要影响。本章介绍Co3O4的磁构型与催化OER性能，包括铁磁与反铁磁构型稳定性，中间体OH、O、OOH吸附构型与自由能等。
第4章：WO3嵌入Ru单原子催化析氧、氧还原反应（OER/ORR）
WO3是一种稳定的氧化物，具有较好的掺杂改性空间，Ru基材料具有不错的催化OER性能。本章介绍WO3掺杂Ru单原子催化OER性能，包括单原子掺杂晶体表面模型构建，反应中间体OH、O、OOH吸附构型与自由能，线性约束关系，电位对自由能影响等。
第5章：Ni(OH)2催化析氧反应与氧还原反应（OER/ORR）
层状氢氧化物LDH在催化OER方面是一种预催化剂，反应中会失去H转变为羟基氧化物。本章介绍Ni(OH)2催化OER的吸附氧和晶格氧机理，包括氧空位形成能，中间体OH、O、OOH吸附构型与自由能，反应路径判断等。
第6章：C3N4吸附Cu单原子催化CO2还原反应（CO2RR）
C3N4是一种具有较好吸附性能的二维材料，Cu基材料具有较好的催化CO2还原至C1产物的性能。本章介绍C3N4吸附Cu单原子催化CO2还原的性能，包括模型构建，所有C1产物（CO、HCOOH、CH4、CH3OH）中间体吸附构型与自由能，讨论各种产物的决速步以及彼此的分界点等。
第7章：分子催化剂催化NO3还原反应（NO3RR）
嵌入单原子的分子催化剂具有性能调控（改变单原子配体）范围广的优势，在催化NO3还原方面性能较好。本章介绍吡咯N配位Co单原子催化NO3RR的性能，包括分子催化剂模型构建，静电势与功函数，态密度与d带中心，各中间体吸附构型自由能等。
第8章：MoS2纳米带催化N2还原反应（NRR）
MoS2纳米带边缘位点具有较强的吸附能力，N2具有较强的惰性，一般NRR产NH3的势垒较高。本章介绍MoS2纳米带催化NRR产NH3的性能，包括模型构建，N2吸附能与结合能，distal、alternating、enzymatic路径中间体吸附构型与自由能，反应路径判断等。
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