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Practical and accurate density functionals for computational heterogeneous catalysis
DOI:10.1038/s41524-026-02320-6.png)
摘要
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密度泛函理论是现代过渡金属表面原子级模拟的基础。它能够预测与催化性能相关的关键性质,如吸附能和势垒高度,从而实现理性催化剂设计的新范式。这些应用需要可靠的密度泛函,实现低于13 kJ mol−1的误差(有时称为过渡金属化学精度),这仍然具有挑战性。我们引入了一种非自洽方法,将高阶泛函的计算成本降低数个数量级,使其能够应用于比自洽方法更大、更复杂的金属表面。在此基础上,我们开发了一种新的混合和双重混合泛函,其精度优于标准半局域泛函,其中双重混合泛函在39个实验吸附反应中平均达到过渡金属化学精度。此外,它们在17个势垒高度上均表现出平衡性能,并纠正了标准泛函的定性错误,包括Pt(111)上的CO吸附和Ni(111)上的石墨烯吸附。这些泛函可以方便地集成到现有的密度泛函理论代码中,我们还提供了将它们集成到开源高通量工作流中的代码,以促进广泛应用。更广泛地说,该框架为改进异质催化和复杂材料的泛函提供了一条系统化途径。
AI总结
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