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--- adf:potentialofreod [2022/03/20 19:14] – [SCM提供的氧化电位计算脚本] liu.jun
+++ adf:potentialofreod [2023/08/04 16:49] (当前版本) – [2，关于Gibbs自由能的计算] liu.jun
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 ======基态氧化还原电位的计算======
-=====理论背景=====
+=====一、理论背景=====
 ====参考文献====
 Automated assessment of redox potentials for dyes in dye-sensitized photoelectrochemical cells, Jelena Belic, et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24, 197–210
-====一、计算氧化还原电位的方法====
+====1，计算氧化还原电位的方法====
 文献中提到了几种氧化还原电位的算法。
-===第一种 绝热法===
+===1）绝热法===
 中性态、氧化或还原态（考虑溶剂化效应）的Giibs自由能差值。可以直接计算差值或通过热力学循环（如下图所示）计算，以氧化电位为例：
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   - 通过计算振动频率，得到热力学性质，溶液状态则使用溶剂化模型即可
   - 使用COSMO-RS计算溶剂化自由能
-===第二种 垂直法===
+===2）垂直法===
 以垂直电离能（考虑溶剂化效应）近似氧化电位，还原电位类似，使用亲和势近似，以下用氧化电位为例说明。这种算法，有三种方式：
   - 可以用氧化前和氧化后的分子，（考虑溶剂化效应）分别进行DFT计算，得到能量差值
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 文献通过对比大量数据后，发现垂直法质量较低，无论用什么方法来计算垂直法氧化还原电位均是如此。只有考虑到氧化后几何形状的弛豫，才能与实验取得可靠的相关性，即绝热法更可靠，但与垂直法数值差别并没有太大。
-====二、关于Gibbs自由能的计算====
+====2，关于Gibbs自由能的计算====
-结构优化这里从略。
+结构优化这里从略。以下仅演示计算方法，不同参数对不同体系的适应性，可能需要用户根据样本体系进行调整。
-====第一种方法：通过计算振动频率计算Gibbs自由能====
+====1）通过计算振动频率计算Gibbs自由能====
   * 气相Gibbs自由能的计算参考：[[adf:ir2020]]
   * 液相Gibbs自由能的计算，在气相计算的基础上，增加溶剂化设置即可，参考：[[adf:cosmo2020]]，选择COSMO溶剂化模型即可，当然要采用对应的溶液相分子结构。
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 得到了不同状态的Gibbs自由能，就可以很容易地计算Gibbs自由能的差值了。
-====第二种方法：通过COSMO-RS计算Gibbs自由能差值====
+====2）通过COSMO-RS计算Gibbs自由能差值====
 计算某个分子结构溶液相相对于气相的的自由能变化，即上图中红色垂直箭头所指的部分，参考[[adf:solvationenergy]]（注意其中有关于温度的设置）。这种方法的优点是不需要计算频率，不再需要逐个考虑热贡献的各个拆分项（零点能、振动、转动、平动等），因此计算效率很高，适用于特别大的分子、大量分子等情况。缺点是，忽略溶剂化带来的结构弛豫。
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 {{ :adf:gsop02.png?350 }}
-即得到自由能差值。
+即得到自由能差值，自由能单位换算为x eV，则对应的电位为x V。
-=====SCM提供的氧化电位计算脚本=====
+=====二、SCM提供的氧化电位计算脚本=====
 软件版本：要求AMS2022以上。
 该脚本包含4种计算方法，其中涉及的DFT使用B3LYP-D3(BJ)/TZ2P，DFTB使用GFN1-xTB：
-  * DC，即垂直法
+  * DC，即垂直法（DC）
   * DFT-TC法：
-    * 使用DFT+COSMO溶剂化模型计算自由能TS-COSMO
+    * 使用DFT+COSMO溶剂化模型计算自由能（TS-COSMO）
-    * 使用COSMO-RS计算自由能两种方法TC-COSMO-RS
+    * 使用COSMO-RS计算自由能两种方法（TC-COSMO-RS）
-  * DFTB-TC：使用DFTB+COSMO-RS计算自由能
+  * DFTB-TC：使用DFTB+COSMO-RS计算自由能（screening）
+====运行方法====
   * 脚本下载：{{ :adf:redox.rar |}}
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   * 脚本使用注意事项：脚本下载后解压到工作目录；工作目录中，有molecules文件夹，里面是需要计算氧化电位的分子的xyz文件；如果使用COSMO-RS计算自由能，则溶剂的coskf文件，放置到工作目录中
-====运行方法====
 在命令行<color grey>（对Windows来说，在命令行执行的具体方式为：执行AMS202*.*\ams_command_line.bat，将自动读取环境变量。输入sh回车，之后即可像Linux一样，进行命令行工作）</color>中输入plams CalScriptt.py回车即可。
 用户可以根据需要修改CalScriptt.py脚本中“for mol_file in”一行中的分子xyz文件，以及“for method in”一行中的方法名称（包括4个方法的名称：DC、TS-COSMO、TC-COSMO-RS、screening），以及如果用到COSMO-RS，则需要准备相应的溶剂分子的coskf文件（参考教程：[[adf:coskf2020]]）
+====运行结果====
+<code>
+System            | Oxidation potential
+water_screening   | 9.631 eV
+ammonia_screening | 7.247 eV
+NDI_screening     | 7.169 eV
+NDI44_screening   | 6.184 eV
+NDI55_screening   | 5.304 eV
+NDI54_screening   | 5.695 eV
+PDI_screening     | 5.894 eV
+</code>

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