介绍用CASTEP如何计属表面上的吸附能2

为了维持我们想要完成的计算的连贯性，我们应该更改 Electronic标签中的一些设置。
选择Electronic tab标签，然后按下More...按钮。从CASTEP Electronic Options对话框中选择Basis标签，勾选上Use custom energy cut-off并且把域植从260.0改为300.0。选择k-points标签， 勾选上Custom grid参数。在Mesh parameters域中，把a改到3，b 改到4，c改到1。关闭对话框。
从菜单栏选择Build | Add Atoms。 CO分子中C-O键的键长实验值是1.1283 Å。通过笛卡儿坐标系 来添加原子，我们可以精确的创建此种键长的CO分子。 在Add Atoms对话框中，选择Options标签，确定Coordinate system为Cartesian。然后选中Atoms标签，按下Add按钮。 在Add Atoms对话框中，把Element改为O，x 和 y的坐标值依然 为0，把z的坐标值改为1.1283。按下Add按钮，关闭对话框。
1
5
A
8O1
6
晶体的方向依上面的设置发生了 改变，由原来的XYZ→xyz。C轴， 即z轴垂直(110)面。
B
7
调整方向后，x、y、z改变。OA=a0，短桥OB=2.8在yz面上。
Leabharlann Baidu
在3D model document中单击右键，选择在Display Style。然后 选中Lattice标签，在Display中，把Style从Default改为Origina。 用 钮转，三维模型文档如右所示：
则结构由二维变成三维，把真空添加到了原子上。
在继续下面的操作前，我们要重新定位一下格子。我们应该改 变格子的显示方式并且旋转该结构，使屏幕上的Z轴成竖直状。
在 3D model document 中 单 击 右 键 ， 选 择 Lattice Parameters 选 项 。 选 择 Advanced 标 签 ， 按 下 Reorient to standard按钮，关闭对话框。
把Z坐标最大值所对应的Pd原子称为最高层Pd原子。 在本指南的稍后部分，我们要求知道原子层间的距离do，我 们可以通过计算原子坐标来得到。
从菜单栏中选择View | Explorers | Properties Explorer，选 择FractionalXYZ中X=0.5，Y=0.5 的Pd原子。注意从XYZ属性中所 获得的Z的坐标值。
注意保存计算结果
创建表面分为两个步骤。第一步是劈开表面，第二步是创建一 个包含表面的真空板。 从菜单栏中选择Build | Surfaces | Cleave Surface。
把the Cleave plane (h k l)从（-1 0 0）改为（1 1 0），然后按下 TAB键。把Fractional top增加到1.5，按下Cleave按钮，关闭对话 框。
从菜单栏中选择 File | Save As...，把它导引到Pd(110)文件 夹 中 ， 改 文 件 名 为 Pd(110) ， 按 下 Save 按 钮 。 对 (1x1) CO on Pd(110) 文 件 夹 也 重 复 此 操 作 ， 但 是 这 一 次 把 文 档 的 名 字 改 为 (1x1) CO on Pd(110)。
现 在 显 示 的 是 一 个 空 3D 模 型 文 档 。 我 们 可 以 使 用 Build Crystal工具来创建一个空晶格单元，然后在上面添加CO分子。
从菜单栏中选择Build | Crystals | Build Crystal，再选中Lattice Parameters标签，把每一个单元的长度a, b, 和 c改为8.00，按下 Build按钮。在3D模型文档中显示出一个空单元。
2．最优化bulk Pd
Materials Studio所提供的结构库中包含有Pd的晶体结构。 在Project Explorer中，右键单击Pd bulk文件夹并且选择Import....， 从Structures/metals/pure-metals中导入Pd.msi。
显示出bulk Pd的结构，我们把显示方式改为Ball and Stick。在 Pd 3D Model document中右键单击，选择Display Style，在Atoms 标签中选择Ball and Stick，关闭对话框。
1
7 4
6
2
4 d0 6
2
3
3
1
4
2
3
ao ZPd Pd a0 / 2 do ZPd Pd / 2
1．准备项目 选一路径，建立一个CO-Pd文件夹。然后按下列操作， 在CO-
Pd文件夹中生成CO-Pd的Project。
本指南包含有五种明显不同的计算。为便于管理项目，我们 先在项目中准备五个子文件夹。在Project Explorer的根图标上右 键单击，选择New | Folder。再重复此操作四次。在New Folder上 右键单击，选择Rename，键入Pd bulk。在其它的文件上重复此 操作过程，把它们依次更名为Pd(110)，CO molecule，, (1x1) CO on Pd(110)，和 (2x1) CO on Pd(110).
我们应当把注意力集中于吸附点,既短桥点，因为众所周知它 是首选的能量活泼点。而且覆盖面也是确定的(1 ML).。在1 ML 覆盖面上CO 分子互相排斥以阻止CO 分子垂直的连接在表面上。 考虑到(1x1)和(2x1)表面的单胞，我们将要计算出这种倾斜对化学 吸收能的能量贡献。
绪论:在本指南中，我们将使用CASTEP来最优化和计算数种系 统的总体能量。一旦我们确定了这些能量，我们就可以计算CO 在Pd(110)面上的化学吸附能。
Z的坐标值应为1.396 Å，此既为原子层间的距离。 注意：一个fcc(110)体系，do 可通过下列公式得到： .
在弛豫表面之前，如果仅仅是只需要弛豫表面，我们必需要束 缚住内部Pd原子。
按住SHIFT键选中所有的Pd原子，不包括最高层的Pd原子。从菜 单栏中选中Modify | Constraints，勾选上Fix fractional position。关闭对话框。
选择Properties标签，选中Density of states。把k-point set改为 Gamma，勾选Calculate PDOS选项。按下Run按钮。
出现如下信息，表示CO优化成功。 查看OC的原子坐标，与实验值有差异。
从菜单栏中选择File | Save Project，然后在选中Window | Close All。我们可以进行下一步操作。 4．构造Pd(110)面 下面我们将要用到从Pd bulk中获得的Pd优化结构。 在Pd bulk/Pd CASTEPGeomOpt文档中打开Pd.xsd。
Pd(110)面 优化前
Pd(110)面 优化后
从菜单栏中选择File | Save Project，然后选择Window | Close All。我们现在可以构建下一组表面。
注意，此处的Pd晶格
6．添加CO到1x1Pd(110)表面，优化此结构 已优化，而(110)面 未优化。
我们要使用在(1x1) Co on Pd(110)文件中的结构来进行下面的工作。 在Project Explorer中，打开(1x1) Co on Pd(110)文件中的(1x1)
此时，显示出一个包含有二维周期性 表面的全新的三维模型文档。 由下列操作可显示更大的表面范围。
尽管如此，CASTEP要求有一个三维周期性的输入体系。我们可 以Vacuum Slab工具来获得。
在 菜 单 栏 中 选 择 Build | Crystals | Vacuum Slab ， 把 Vacuum thickness从10.00改为8.00。按下Build键。
注意，不能用中文建目录。 计算结果要及时保存。
CO吸附在Pd（110）面
目的：介绍用CASTEP如何计属表面上的吸附能。
模块：CASTEP，Materials Visualizer 背景知识：Pd的表面在许多催化反应中都起着非常重要的作用。 理解催化反应首先是弄清楚分子是如何与这样的表面相结合的。 在本篇文章中，通过提出下列问题，DFT（密度泛函）模拟有 助于我们的理解：分子趋向于吸附在哪里？可以有多少分子吸 附在表面？吸附能是什么？它们的结构像什么？吸附的机制是 什么？
再选择File | Save Project，然后选择Window | Close All。 注意保存计算结果
5．弛豫Pd(110)面
现在我们最优化Pd (110)表面。在Project Explorer的Pd (110)文件 夹中打开Pd(110).xsd。从工具栏中选中CASTEP 工具，然后 选择Calculation。按下More...按钮，确定Optimize Cell没有被选中。 关闭对话框。
在左侧的Properties中选择Lattice 3D，从中可以看到优化后的 晶格参数大约为3.95 Å，其而其实验值为3.89 Å。
现在我们应该进行下一步操作，构造CO分子。
3．构造和优化CO
CASTEP只能处理周期性的体系。为了能够优化CO分子的几 何结构，我们必需把它放入晶格点阵中。
在Project Explorer中，右键单击文件夹 CO molecule，选择 New | 3D Atomistic Document.在3D Atomistic Document.xsd上右 键单击，选中Rename。键入CO，按下RETURN键，建立CO.xsd 文件。
工作递交后，开始运行。结束后出现如下信息。
工作完成后，我们保存项目，选择File | Save Project。然后在 Project Explorer中打开位于Pd CASTEP GeomOpt文件夹中的 Pd.xsd，显示的即为Pd优化后的原胞结构。由下面步骤恢复Pd优 化后的晶胞结构。
注意保存计算结果
本指南包括：
1. 准备项目
2．最优化Pd
3. 构造和优化CO
4．构造Pd(110) 面
5. Relaxing Pd(110)面
6. 添加CO到1x1Pd(110)，优化此结构
7. 设置和优化2x1Pd(110)面 8. 分析能量
9. 分析态密度
(面心立方)
a0 8
5
1
5
1
ZPd-Pd = a0 / 2
现在我们准备优化CO分子。
从工具栏中选择CASTEP
工具，然后选择Calculation。
先前计算时的设置依然保留着。尽管如此，我们此次计算不需 要优化晶胞。 在Setup标签中，按下More...按钮。勾去Optimize Cell选项。关闭 对话框。选择Electronic标签，把k-point set由Medium改为Gamma。
我们还应该计算此体系的态密度。 选择CASTEP Calculation对话框中的Properties标签，选中 Density of states。勾选上Calculate PDOS，把k-point set改为 Medium。
改为30
按下Run按钮，关闭对话框。
计算的运行会耗费一定的时间，结束后出现如下信息，
则刚才所选中的原子已经被束缚，我们可以通过改变显示的颜 色来看到它们。
在3D模型文档中单击以取消所选中的原子。右键单击选择 Display Style，在Atoms标签的Coloring部分，把Color by选 项改为Constraint。3D模型文档显示如下：
把Color by选项再改为Element，关闭对话框。这个结构用来 做Pd(110)表面的弛豫，它同时也是优化CO 分子在Pd(110)表面 的启示模型。
现在使用CASTEP来优化bulk Pd。
从工具栏中选择CASTEP
，再选择Calculation或菜单栏
中选择Modules | CASTEP | Calculation。 CASTEP对话框如下：
把Task从Energy改为Geometry Optimization，按下More...按钮， 在 CASTEP Geometry Optimization对话框中选中Optimize Cell选 项。按下Run键。出现一个关于转换为原胞的信息框，按下OK。