单原子、双原子催化剂是目前电催化领域研究的最多的催化剂材料，他们具有原子利用率高、活性高、性能精确可调的特点，能够有效地催化各种化学反应，包括HER、OER、CO2RR、NO3RR等，在能源、化工等领域起着重要作用。
DFT计算能够深入研究单原子催化剂结构稳定性、电子结构、对反应中间体的吸附能力、以及对反应热力学和动力学势垒的影响，已经被广泛应用于催化剂设计、筛选、性能分析等方面。
VASP是目前功能最强大、计算结果最精确、用户认可度最高的DFT计算软件。
本次课程由华算科技朱老师主讲单原子催化计算，课程具体涉及催化剂模型，电子性质，HER、OER/ORR、CO2RR、NO3RR等反应的自由能与过渡态计算（课表详见后文）。
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基础知识：VASP理论背景，VASP输入输出文件，超算连接、Linux操作系统命令，计算建模、数据绘图；催化剂建模：石墨烯模型、单原子模型、双原子模型、氧化物模型、异质结构模型、磁性晶体模型、晶体表面模型；结构性质计算：结构优化、吡啶N配位单原子、吡咯N配位单原子；电子性质计算：态密度、d带中心、差分电荷密度、结合能、吸附能、自旋密度、原子磁矩；HER：酸性碱性反应路径分析、H吸附、OH吸附、H-OH吸附、H2O吸附、H2O分解反应能垒与路径、总能、零点振动能、熵、自由能、势能面、虚频消除、HER台阶图；OER/ORR：酸性碱性反应路径分析、O吸附、OH吸附、OOH吸附，总能、零点振动能、熵、自由能、线性约束关系计算、电位对自由能影响、OER/ORR台阶图；CO2RR：CO2RR反应路径分析（CO、HCOOH、CH3OH、CH4产物）、COOH吸附、OOCH吸附、CO吸附、CHO吸附、CH2O吸附、COH吸附、CH2OH吸附、OCH3吸附、总能、零点振动能、熵、自由能、CO最优路径、HCOOH最优路径、CH3OH最优路径、CH4最优路径、CO2RR台阶图；NO3RR：NO3吸附、NO2吸附、NO吸附、NHO吸附、NOH吸附、NH2O吸附、ONH2吸附、总能、零点振动能、熵、自由能、NH3最优路径、NO3RR台阶图；朱老师，同济大学本科直接攻读博士学位（4年），海外3年以上博后经历，发表高质量独立一作SCI论文30篇，回国后被授予深圳市海外高层次人才，拥有14年VASP重度使用经验，成功讲授100+场VASP计算培训和超过6W人的学习理论计算公开课。![]()
Linux操作系统是VASP软件的运行平台，VASP软件一般安装在超算平台上。本章介绍VASP的理论基础（密度泛函理论）、输入输出文件、超算平台连接、Linux操作系统基础命令，为后续VASP软件的输入文件编写、程序运行、结果分析打下基础。模型构建是VASP计算必要的准备工作，而数据作图是计算结束后的总结工作。本章介绍免费的建模软件VESTA和作图软件Gnuplot的操作步骤，为后续的计算工作打下基础。催化剂建模是计算反应热力学和动力学势垒的基本前提。本章使用开源软件VESTA与ASE构建磁性晶体表面结构、单原子与双原子（吡啶N、吡咯N配位）结构、异质结构。这能够让大家熟练掌握模型构建方法与软件操作技巧，为后续催化剂计算电子结构计算打下基础。催化剂的电子结构对反应中间体的吸附以及反应势垒有着重要影响。本章介绍态密度、d带中心、差分电荷密度、结合能、吸附能、自旋密度、原子磁矩的计算。这能够让大家掌握催化剂各位点的活性，为后续判断反应中间体的吸附位置提供参考依据。HER过程包括H2O的吸附与解离、OH与H的脱附步骤。本章除了计算各中间体包括H2O、H-OH、OH、H的吸附构型与自由能，还将研究H2O分解的动力学势垒，具体包括总能、零点振动能、熵，过渡态，并最终绘制HER的台阶图。OER过程包括H2O脱H与O2的析出步骤，ORR则为OER的逆过程，计算内容不变。本章除了计算各中间体包括OH、O、OOH的吸附构型与自由能，还将研究电极电位对自由能的影响以及催化剂的线性约束关系，并最终绘制OER/ORR的台阶图。CO2还原过程涉及较多的中间体，产物丰富，具有路径长、计算量大的特点。本章将计算所有C1产物的反应路径与自由能，包括CO、HCOOH、CH4、CH3OH，讨论各种产物的决速步以及彼此的分界点，并最终绘制CO2RR的台阶图。NO3RR获得NH3较传统的NRR（N2还原反应）具有更低的反应势垒。本章将计算NO3RR所涉及的NO3、NO2、NO的吸附与加H的构型与自由能，并最终绘制NO3RR的台阶图。由于N和O都能与单原子位点结合，因为计算过程比较复杂。主办单位：深圳华算科技有限公司、锋至科技（深圳）有限公司课程讲师：朱老师，同济大学本科+博士，海外3年博后，13年VASP经验，30+一作文章，60+场VASP培训经验培训形式：线上培训，即报即学！超算练习账号，课程群永不解散，随时提问，在线答疑。课程费用：2980元（包括：培训费，不包含差旅及食宿费）课程优惠：报名即赠2499元计算理论计算线上课程，帮助理论基础薄弱的学员快速搭建量化计算理论框架；赠送2000核时超算资源，边学边练效率更高！报名方式：识别下方二维码报名，或者联系手机136-0961-7837。可刷公务卡，请扫码填写报名信息以便我们提前为您准备发票等报销手续。
