[发明专利]P掺杂对Co3

说明书

本发明公开了一种P掺杂对Co₃S₄水分解催化性能调控的第一性原理预测方法，包括对Co₃S₄反铁磁构型进行能量计算和比较，确定反铁磁磁序；基于不同浓度的P掺杂Co₃S₄，分析Co₃S₄的水分解催化性能；基于电荷密度和电子态密度分析不同浓度的P掺杂对Co₃S₄体系电子性质的改变。在传统密度泛函理论计算的基础上，应用先进的计算方法，包括DFT+U、范德华力修正等，准确理解Co₃S₄的电子结构、磁学等基础性质，用以探讨P掺杂对Co₃S₄结构催化性能的积极性。

技术领域

本发明涉及计算材料化学技术领域，尤其涉及一种P掺杂对Co₃S₄水分解催化性能调控的第一性原理预测方法。

背景技术

人们在水分解制备方面迫切需要研究价格低廉、藏量丰富、催化性能高的材料来替代贵金属基电催化剂。自从过渡金属硫化物渐渐进入了人们的视野，它成为了催化领域和其他新能源领域最受欢迎的材料之一，它有希望在未来取代贵金属基材料。因此，关于过渡金属硫化物在水分解催化方面的研究就显得尤为重要，在这些过渡金属硫化物的研究中，大部分是有关Co元素的材料。

理论预测成为了研究水分解催化材料的一种重要手段。以过渡金属硫化物Co₃S₄为研究对象，需要一种P掺杂对Co₃S₄水分解催化性能调控的第一性原理预测方法，用以探讨P掺杂对Co₃S₄催化性能的积极性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种P掺杂对Co₃S₄水分解催化性能调控的第一性原理预测方法，在传统密度泛函理论计算的基础上，应用先进的计算方法，包括DFT+U、范德华力修正，准确理解Co₃S₄的电子结构、磁学等基础性质，用以探讨P掺杂对Co₃S₄催化性能的积极性。

为实现上述目的，本发明提供了一种P掺杂对Co₃S₄水分解催化性能调控的第一性原理预测方法，包括：

对Co₃S₄反铁磁构型进行能量计算和比较，确定反铁磁磁序；

基于不同浓度的P掺杂Co₃S₄，分析Co₃S₄的水分解催化性能；

基于电荷密度和电子态密度分析不同浓度的P掺杂对Co₃S₄体系电子性质的改变。

在一实施方式中，对Co₃S₄反铁磁构型进行能量计算和比较，确定反铁磁磁序，具体步骤包括：

通过改变Co₃S₄块体中+2价Co原子的自旋方向，建立铁磁构型和三种反铁磁构型；

计算铁磁构型和三种反铁磁构型对应的能量和晶格常数；

比较得出铁磁构型和三种反铁磁构型的能量大小顺序。

在一实施方式中，基于不同浓度的P掺杂Co₃S₄，分析Co₃S₄的水分解催化性能，具体步骤包括：

建立不同浓度的P掺杂Co₃S₄表面构型；