摘要：实验内容与时俱进、实验环节科学设计是提高实验教学质量和培养学生创新思维的重要途径。围绕教师的科研热点和成果,利用Materials Studio(MS)软件中CASTEP模块,设计以计算分析晶体的电子结构为基础内容,不同层次深度拓展的创新性计算实验。该实验促进科研与教学融合,提高实验质量,提高学生运用基础理论知识分析问题的能力,培养学生创新思维。

摘要：文章将碱性燃料电池Ni基阳极氢氧化(HOR)性能研究设计成研究型教学实验项目。该实验利用第一性原理方法,构建了3种KOH溶液/NiCr合金电极界面模型,分析了合金表面的抗氧化性,探究了合金表面的HOR机理,模拟了HOR极化曲线,筛选出具有优异抗氧化性和HOR活性的Ni3Cr(111)阳极催化剂。该实验以高性能计算集群为硬件支撑,采用Materials Studio软件包进行理论计算,适合作为本科生研究型教学实验,有助于学生创新意识和科研能力的培养。

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。

摘要：掺杂CeO2材料易产生氧空位,确定实际反应条件下CeO2表面的稳定结构是后续催化反应机理研究的基础。为合理构建催化反应表面模型,设计基于从头算热力学相图分析Nd掺杂CeO2(111)表面结构的研究型实验。使用VASP软件进行密度泛函理论计算,优化Nd掺杂CeO2(111)表面模型;结合热力学基本原理,计算体系吉布斯自由能;借助Origin软件绘制Nd掺杂CeO2(111)表面结构的热力学相图,并进一步确定在一定的反应温度和H2压强下稳定的表面结构。