通过双描述器评估DFT模拟液态水与水合电子的化学活性
William R Borrelli1, Xiaoyan Liu1, Benjamin J Schwartz1
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California 90095-1569, United States.
双描述符有效地描述了模拟液态水中的反应性. 某些密度函数理论函数,如SCAN0,预测水具有高度反应性,通过质子抽象导致快速过量电子反应.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 物理化学 物理化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 模拟液态水的反应性对于模拟方法来说是一个挑战.
- 密度函数理论 (DFT) 提供了一种可行的方法,混合GGA和元GGA函数显示出有前途.
- 双描述符 (DD) 是用于有机化学的核友性和电友性的衡量标准.
研究的目的:
- 评估二重描述符 (DD) 在描述DFT模拟液态水的反应性的有用性.
- 为了比较使用LDA,PBE0,SCAN0 DFT函数模拟的水的反应性.
- 通过不同的DFT函数模拟过多电子与水的反应.
主要方法:
- 使用双描述符 (DD) 来分析液态水中的核友性和电友性.
- 使用了三个DFT函数:LDA,PBE0 (混合GGA) 和SCAN0 (混合元GGA).
- 使用DD框架模拟了多余电子与水的相互作用.
主要成果:
- 该DD显示,SCAN0模拟的水与PBE0和LDA相比具有高度反应的区域.
- 过剩的电子几乎瞬间与SCAN0水通过质子抽象反应,形成H和OH-.
- 与SCAN0.0不同的是,LDA和PBE0预测了稳定的水合电子.
- 在没有明确的反应模拟的情况下,DD准确地预测了反应性,并确定了反应性水位.
结论:
- 双形容器是评估凝聚相反应性的强大工具,特别是在过多的电子的情况下.
- 功能性SCAN0预测水的反应性明显高于PBE0或LDA.
- DD分析提供了对电子-水相互作用的见解,并根据电子负性识别了反应位.
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