摘要：CO_(2)光催化还原转化为可利用的化工产品能够有效地缓解温室效应和资源短缺两大问题,有助于实现“碳达峰”和“碳中和”的伟大目标.然而由于量子效率和产物选择性等问题的影响,目前仍然无法将其大规模应用于工业生产.其中光催化剂具有关键作用.金属硫化物因具有良好的光吸收能力和带边电位,被认为是一类具有巨大应用前景的光催化剂.本工作以Janus In2S2X为基础,在表面引入了不同浓度的空位缺陷,分析了其稳定构型、电子结构以及吸收光谱.计算CO_(2)还原路径发现,空位浓度可以有效调控还原产物的选择性,具有单空位和双空位表面的催化剂分别将CO_(2)还原为HCOOH和HCHO,进一步揭示了空位浓度对催化性能的影响机理.这项工作为实验设计和制备高效的光催化剂提供了一定的理论指导.

摘要：设计了研究型实验"Ag/AgBr光催化性能的机理研究"。借助计算软件Castep模块构建Ag/AgBr可见光催化材料模型,优化初始构型,计算Ag/AgBr的光催化性能,并结合实验数据对比分析理论成果,为实验研究提供理论指导。实践证明,该实验有助于学生熟悉计算模拟流程、掌握理论分析手段、深化理论知识的理解,从而培养学生的创新能力和科研意识。

摘要：针对石油工业中所关注的加氢脱硫过程,设计研究型实验"噻吩在MoP表面的加氢脱硫反应机理",给出了MoP(001)和(010)表面的加氢脱硫反应机制。该实验以超算中心的计算资源为硬件支撑,使用Materials Studio软件进行密度泛函计算,并借助于Origin软件给出绘图结果。

摘要：设计了哌啶在Mo P表面C—N键断裂反应机理实验,给出了哌啶在MoP(001)表面加氢脱氮反应中的C—N键断裂机理。哌啶在MoP(001)上存在4种稳定的吸附构型,均通过N—Mo键吸附在Mo原子顶位且吸附较弱,C—N键并未受到活化作用。哌啶E1消去过程(质子化+C—N键断裂)包含的反应能垒均比哌啶C—N键直接断裂能垒小很多,因此哌啶是通过E1消去反应而发生C—N键断裂的。该实验以超算中心为平台,使用Materials Studio软件开展密度泛函理论计算,可为材料计算类实验的开展提供思路和经验。

摘要：针对新能源材料中的电催化析氢过程,设计了研究型实验"Fe掺杂碳纳米管的析氢活性",探究了FeCNT(5,5)的几何和电子结构、结构稳定性、析氢反应路径和析氢活性。该实验以高性能计算集群为平台,利用Materials Studio软件开展密度泛函理论模拟,适合作为本科生研究型计算材料学实验,有助于激发学生参与科研和创新的热情。

摘要：该文将科研课题“低维金属催化剂在尾气处理中的应用”引入本科生综合实验教学。实验内容包括:根据实际工程案例背景构建模型、基于密度泛函理论研究催化剂的结构成分及性能、分析催化氧化CO的机理,以及对理论预测催化剂进行实验验证。该实验项目涉及材料物理、计算材料学及材料化学等方面知识。该实验内容来源于实际,服务于实际,有助于锻炼学生分析问题和解决问题的能力,有助于激发学生的创新意识。