石化催化研究设计解决方案

MedeA是一个全功能材料设计及性质预测平台软件，其中包含数据库，建模工具，多尺度计算引擎，多种理化性质预测工具等模块。

数据库：包含ICSD、Pearson、NCD、COD等多种数据库。
计算引擎：包含量子力学VASP、分子动力学LAMMPS、蒙特卡洛GIBBS、半经验量化MOPAC。
性质预测：吸附脱附、化学反应/扩散、电子性质、结构稳定性、力学热力学、粘度等。
建模工具：能够创建分子、表面、吸附、分子筛、掺杂缺陷、聚合物、重油体系、纳米材料等结构。
高通量计算：通过批量计算对催化材料进行高通量筛选设计。

石化催化研究设计解决方案

MedeA是一个全功能材料设计及性质预测平台软件，其中包含数据库，建模工具，多尺度计算引擎，多种理化性质预测工具等模块。

数据库：包含ICSD、Pearson、NCD、COD等多种数据库。
计算引擎：包含量子力学VASP、分子动力学LAMMPS、蒙特卡洛GIBBS、半经验量化MOPAC。
性质预测：吸附脱附、化学反应/扩散、电子性质、结构稳定性、力学热力学、粘度等。
建模工具：能够创建分子、表面、吸附、分子筛、掺杂缺陷、聚合物、重油体系、纳米材料等结构。
高通量计算：通过批量计算对催化材料进行高通量筛选设计。

多相催化

♦CO在CeO2/Co3O4催化剂上氧化研究

MedeA VASP：计算CO在Ce3O6/Co3O4(110)表面上不同吸附位点，并分析Ce3O6/Co3O4(110)电荷再分布。
MedeA VASP + MedeA TSS：重点分析界面处CO与O2c和O3c’反应路径在Ce3O6/Co3O4(110)表面上，CO分子更倾向于直接形成CO2，而不是吸附在Co3c’和Co4c’位点上。
*参考文献：Structural Chemistry. 32, 799-804(2021).

多相催化

♦CO在CeO2/Co3O4催化剂上氧化研究

MedeA VASP：计算CO在Ce3O6/Co3O4(110)表面上不同吸附位点，并分析Ce3O6/Co3O4(110)电荷再分布。
MedeA VASP + MedeA TSS：重点分析界面处CO与O2c和O3c’反应路径在Ce3O6/Co3O4(110)表面上，CO分子更倾向于直接形成CO2，而不是吸附在Co3c’和Co4c’位点上。
*参考文献：Structural Chemistry. 32, 799-804(2021).

光催化

♦N掺杂锐钛矿TiO2光学性质的第一性原理研究

MedeA Environment：采用Supercell Builders构建TiO2超晶胞模型，通过Substitution Search和Find Empty Space功能构建了八种不同浓度N原子掺杂到TiO2中模型。
MedeA VASP：计算不同浓度N原子掺杂到TiO2中结构稳定性，分析未掺杂及N掺杂TiO2电子态密度、电荷密度及对UV-vis紫外可见光的光响应性能。
MedeA VASP + MedeA Phonon：计算TiO2材料的声子能量，并由介电函数的虚部对应声子能量的变化预测出较好的光吸收模式。
*参考文献：M. Harb, et al. J. Phys. Chem C, 2011, 115, 19394-19404.

光催化

♦N掺杂锐钛矿TiO2光学性质的第一性原理研究

MedeA Environment：采用Supercell Builders构建TiO2超晶胞模型，通过Substitution Search和Find Empty Space功能构建了八种不同浓度N原子掺杂到TiO2中模型。
MedeA VASP：计算不同浓度N原子掺杂到TiO2中结构稳定性，分析未掺杂及N掺杂TiO2电子态密度、电荷密度及对UV-vis紫外可见光的光响应性能。
MedeA VASP + MedeA Phonon：计算TiO2材料的声子能量，并由介电函数的虚部对应声子能量的变化预测出较好的光吸收模式。
*参考文献：M. Harb, et al. J. Phys. Chem C, 2011, 115, 19394-19404.

电催化

♦铂掺杂碳化铁析氢反应研究

MedeA VASP：计算Pt掺杂Fe2C(001)表面上析氢反应（HER）的催化活性。在Pt/Fe2C(Fe13Pt3C8)空穴处获得了优质的HER活性，表明Fe13Pt3C8表面更有可能形成H2。Bader电荷分析显示了衬底和吸附H原子之间的电话转移；态密度（DOS）揭示了Pt/Fe2C材料的磁性和金属性质，另外Fe13Pt3C8中H-H键长度的延长促进了H2的吸附和活化。
*参考文献：International Journal of Hydrogen Energy. 45(56) 2020, 31825-31840.

电催化

♦铂掺杂碳化铁析氢反应研究

MedeA VASP：计算Pt掺杂Fe2C(001)表面上析氢反应（HER）的催化活性。在Pt/Fe2C(Fe13Pt3C8)空穴处获得了优质的HER活性，表明Fe13Pt3C8表面更有可能形成H2。Bader电荷分析显示了衬底和吸附H原子之间的电话转移；态密度（DOS）揭示了Pt/Fe2C材料的磁性和金属性质，另外Fe13Pt3C8中H-H键长度的延长促进了H2的吸附和活化。
*参考文献：International Journal of Hydrogen Energy. 45(56) 2020, 31825-31840.

MOF

♦水在UiO-66 Zr-MOFs中扩散、氢键网格和约束效应研究

MedeA Environment：参考实验合成羟基化UiO-66，创建羟基化无缺陷UiO-66晶胞及UiO-66 Zr-MOFs结构。
MedeA VASP-AIMD：用量子力学-分子动力学分析H2O簇在四面体笼中运动，7-H2O簇在四面体体笼中非常稳定，在10ps轨迹中，水团簇在初始位置附近轻微波动。
MedeA LAMMPS：计算水团簇在UiO-66 Zr-MOFs结构
MedeA LAMMPS + Diffusion：计算300K下，水在UiO-66中扩散系数，随着加载量增加，自扩散系数逐渐减小；在低、中、高负载中，水的行为有显著差异。
*参考文献：AIChE Journal. 2020; e17035.

MOF

♦水在UiO-66 Zr-MOFs中扩散、氢键网格和约束效应研究

MedeA Environment：参考实验合成羟基化UiO-66，创建羟基化无缺陷UiO-66晶胞及UiO-66 Zr-MOFs结构。
MedeA VASP-AIMD：用量子力学-分子动力学分析H2O簇在四面体笼中运动，7-H2O簇在四面体体笼中非常稳定，在10ps轨迹中，水团簇在初始位置附近轻微波动。
MedeA LAMMPS：计算水团簇在UiO-66 Zr-MOFs结构
MedeA LAMMPS + Diffusion：计算300K下，水在UiO-66中扩散系数，随着加载量增加，自扩散系数逐渐减小；在低、中、高负载中，水的行为有显著差异。
*参考文献：AIChE Journal. 2020; e17035.

石化化工

♦重油体系黏度特性的分子动力学研究

MedeA Amorphous Materials Builder: 将烷烃分子链按比例混合构建重油体系的无定形模型。
MedeA LAMMPS + MedeA Viscosity: 使用了非平衡模拟方法计算了体系粘度，得到了313K和373K温度下粘度随剪切速率的变化关系，结果表明温度升高会降低重油体系的粘度大小。
MedeA LAMMPS + MedeA Diffusion: 计算了氢气分子在重油体系和水中的扩散系数，发现氢气在水中的扩散系数比在重油中的扩散系数高两个数量级，与实验结果一致。
*参考文献：Manring C A and Hawaii A I, Annals of Nuclear Energy, 2019,128(JUN.): 140-147.

♦页岩有机物中多组分烃输运的分子模拟研究

MedeA Amorphous Materials Builder：创建多组分烃混合物的无定形模型。
MedeA LAMMPS + MedeA Analysis(Paircorrelation)：对体系进行NVT分子动力学模拟，并计算了C-C原子的对共轭关联函数，得到结构中碳原子的径向分布。
MedeA LAMMPS Diffusion：利用均方位移计算了碳原子的自扩散系数，在整个加载范围内，观察到扩散系数的缩放趋势与纯化合物和混合物的模拟结果一致。
*参考文献：Julien Collell, et al. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 22587-22595.

♦约束和储层压力对干酪根吸附气体的影响

MedeA Amorphous Materials Builder：创建干酪根混合物的无定形模型。
MedeA LAMMPS：对体系做充分的NVT预平衡模拟，得到干酪根混合物的平衡结构。
MedeA GIBBS：基于蒙特卡洛理论计算了的不同储层条件下(储层压力)干酪根对甲烷和乙烷等气体分子的吸附数，以预测气体混合物在非晶和固体微孔中的吸附效果，揭示了混合气体在微孔干酪根上竞争吸附的机理。
*参考文献：Collell J, et al. Energy & Fuels, 2015, 28(nov.-dec.):7457-7466.