[发明专利]一种还原二氧化碳单原子合金电催化剂的设计方法

权利要求书

1.一种还原二氧化碳单原子合金电催化剂的设计方法，其特征在于，所述设计方法是通过下述步骤实现的：

构建单原子合金材料模型，模型包括多种金属种类和不同镶嵌位点；

对构建的模型进行优化，得到结构和能量信息；

根据能量信息计算单原子合金材料的稳定性，具体包括计算形成能ΔE_f(α)和溶解电势U_diss；

当U_diss0且ΔE_f(α)0，计算一氧化碳和氢原子吸附在单原子合金材料活性位点的吉布斯自由能ΔG_*CO和ΔG_*H，活性位点通过结构信息获得；

当ΔG_*CO0且ΔG_*COΔG_*H单原子合金材料吸附一氧化碳的能量E_abs；

选择E_abs在-0.8eV～-0.4eV之间的单原子合金材料进行单原子合金材料的反应活性计算；

根据质子化反应，构建中间体并优化计算每步吉布斯自由能，确定电势决定步；

选择决定步电势低作为还原二氧化碳单原子合金催化剂。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，利用Materials Studio软件导入Materials project结构库构建单原子合金材料模型，其中包含多种金属种类和不同镶嵌位点，导出相应的CIF文件，结合VASP软件将CIF文件转化为计算所需的POSCAR文件。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，设置计算所需的输入文件，然后优化多种单原子合金材料的几何结构，得到相应的CONTCAR和OUTCAR文件，再利用VESTA和VASP软件得到结构和能量信息。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述输入文件同时含有POSCAR、INCAR、KPOINTS、POTCAR和脚本。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，根据能量信息利用下述公式计算形成能ΔE_f(α)：

ΔE_f(α)＝E_M’@M-slab–E_M-slab+n_ME_M–n_M’E_M’

其中，E_M’@M-slab：单原子合金材料整体的能量，E_M-slab：未掺杂纯金属材料的能量，E_M和E_M’：每个金属单原子的在块体的能量，所有能量的单位均为eV，电势单位为V，M：原表面金属单原子，M’：表示掺杂单原子，ΔE_f(α)中α：掺杂原子M’。

6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，根据能量信息利用下述公式溶解电势U_diss：

其中，掺杂原子的标准电极电势，E_f：单原子合金材料形成能，所有能量的单位均为eV，电势单位为V，M：金属单原子，ne：溶解过程中转移电子数。

7.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，ΔG_*CO＝ΔE+ΔE_ZPE–TΔS，其中，ΔE：一氧化碳吸附的能量差，ΔE_ZPE：零点能差值，T：温度298.15K。

8.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，ΔG_*H＝ΔE+ΔE_ZPE–TΔS，其中，ΔE：氢原子吸附的能量差，ΔE_ZPE：零点能差值，T：温度298.15K。