Material Studio的Sorption模块用于MOF材料.pptx

Material Studio的Sorption模块用于MOF材料的吸附模拟;Material Studio版本：8.0 ;一、背景介绍;二、简单模拟——前期准备;1、晶胞大小设置 当单位晶胞的边长均大于30?时，可以之间用此计算；而当单位晶胞的边长比较小，只有10~20?作用时需要利用Build/Symmetry/Suppercell 长晶胞到三边边长均在30?左右，注意长晶胞时要把MOF材料的主要孔道包含在内。 2、任务类型选择——Task Fixed pressure 固定压力(逸度)计算气体的吸附量 Fixed loading 固定气体的个数计算气体在材料中的分布 Henry constant 计算亨利常数 Adsorption isotherm 计算气体在某个压力(逸度)区间固定点的吸附量 Locate 与Fixed loading类似，但是包含退火过程 由于上述任务类型中Fixed pressure和Adsorption isotherm的应用最广泛，而Fixed pressure又可以包含Adsorption isotherm任务，因此以Fixed pressure为例;3、方法选择——Method 不同的方法使用与不同的体系 Metropolis: 用于一般的小分子或粒子 Configurational bias: 处理较大分子可以提高采样效率 右边的More一般很少改变，主要是用来调节各种MC移动的比例，对于平衡后波动比较大的体系可以尝试调节 4、精度选择——Quality 不建议使用系统自带的Coarse/Medium/Fine/Ultra-fine级别，前三个太小，而最后一个不合理，可以在Task右边的More按钮中设置平衡步数（Equilibration steps）和生产步数(Production steps)，前者用于平衡后者用于取样，一般两者设置的数值相同，1百万~1千万之间，具体视体系平衡情况及计算的体系大小等影响，同时在此设置温度，并勾选Return lowest energy frames导出生产步数中能量最低的几个构象，如果没有特殊需求千万不要勾选Return snapshots，会产生数量巨大且占空间的快照。;力场部分——Forcefield 对于MOF材料来说，由于带有金属，而一般力场很少描述金属，因此此处可用的力场仅有Universal和Dreiding两种，前者即UFF力场，对元素周期表中所有的元素都有定义，而后者仅对In、Al、Ti、Fe、Zn、Ru等少数几种金属有定义。所以一般来说为了描述更准确需要进行力场参数调节，这一部分会在第四部分详细介绍，初学者可先用Universal试试。 电荷部分——Charges 这里电荷的来源有两种，1、选择这里的QEq和Gasteiger中的一种（QEq被用在MOF上比较多一些）2、选择Use current，如果之前有对MOF进行优化或电荷计算可以查看MOF中每个原子的电荷大小（可视窗口中右键/Label/Charge/Apply），如果均为0则需要将xsd文件导出为car文件，在每个坐标的最后将0.00改为相应的电荷再导入到MS中。当然还有一些情况忽略电荷，比如甲烷的模拟。;精度——Quality 选择最高即可，重复文献时设置截断半径需要在右下角的More中设置 模拟方法——Summation method 一般来说不用修改，基于Ewald的方法效率要比其他高 性质——Properties 默认已将三个全部勾选，Grid resolution选择最高即可。 任务控制——Job Control 除了选择计算所需使用的服务器以外，右下角的More常常被忽略，里面还可以设置更新的速度、文件保存等选项。;吸附质——Sorbates 在此之前需要明白一点这里需要设置Fugacity也就是逸度，注意压力和逸度是有区别的，需要通过PR状态方程进行转化，而一般认为1bar以下，逸度和压力是比较相近的，因此做常压或低压吸附模拟时可不做区分，但是高压时必须要进行转化，否则会造成结果错误。 吸附质必须是经过结构优化或文献报道过的稳定构型，可以用单一组分也可以做多组分，组分所占比例的大小由分压决定，比如CO2和N2混合气体的比例是1：2，总压为100kPa，这里设置压力时就应该把CO2的压力设置为33.333kPa，而N2的压力设置为66.667kPa。而进行高压选择性吸附模拟时就需要先将分压转化为逸度。;三、结果分析与后期处理——IRMOF1吸附CO2为例;三、结果分析与后期处理——IRMOF1吸附CO2为例;三、结果分析与后期处理——IRMOF1吸附CO2为例;三、结果分析与后期处理——IRMOF1吸附