VASP计算HER台阶图应用案例

HER台阶图能准确描述催化剂催化HER过程的性能，主要包括H吸附与自由能计算。华算科技朱老师将详细介绍单原子催化剂催化HER的计算流程和数据处理方法。

结构优化

首先通过晶体结构数据库下载层状材料石墨的cif文件，并生成POSCAR文件，然后把4个临近的C原子替换成N原子，并把中间2个C原子换成金属原子，得到单原子结构，再加入H原子，得到吸附H结构，如下图所示。对吸附H结构进行优化计算。

然后编写结构优化的INCAR和KPOINTS文件。

INCAR文件：

ISTART=0 #随机产生初始波函数

ICHARG=2 #从原子电荷密度产生体系初始电荷密度

PREC=M #计算精度为Medium

ISPIN=2 #打开自旋极化

ALGO=N #DAV算法优化电子波函数

NELM=60 #电子波函数最多计算60步

EDIFF=1E-5 #电子波函数能量收敛标准1E-5 eV

ENCUT=400 #平面波截断能400 eV

IVDW=11 #考虑范德华力修正

IBRION=2 #共轭梯度法优化晶体结构和原子坐标

NSW=100 #晶体结构和原子坐标优化步数最大100步

ISIF=2 #优化原子坐标

EDIFFG=-0.1 #原子残余力小于0.1 eV/A

ISMEAR=0 #费米能级附近电子占据数为高斯分布

SIGMA=0.1 #高斯分布展宽0.1 eV

KPOINTS文件：

Automatic generation #注释行

0 #自动产生K点网格

G #布里渊区K点网格以Gamma点为中心

1 11 #K点网格密度

0 0 0 #K点网格中心平移矢量

自洽计算

完成结构优化计算后，保持KPOINTS，POTCAR文件不变，将CONTCAR文件复制成POSCAR文件，并对结构优化的INCAR文件作如下修改，从而获得体系的总能E

IBRION=-1 #固定结构和原子位置保持不变

NSW=0 #仅作一步自洽计算

原子振动频率计算

完成结构优化计算后，保持KPOINTS，POTCAR文件不变，将CONTCAR文件复制成POSCAR文件，并对结构优化的INCAR文件作如下修改：

IBRION=5 #有限位移法计算

NSW=1 #仅作一步自洽计算

NFREE=2 #中心差分法计算回复力

POTIM=0.015 #有限差分法步长

在POSCAR中固定催化剂原子，也就是在原子坐标后加上FFF，放开吸附的H原子，也就是在原子坐标后加上TTT，并加上选择动力学标签。

数据处理

完成振动计算后，下载原子振动频率计算的OUTCAR文件，用脚本获得ZPE和TS，并得到吉布斯自由能G=E+ZPE-TS

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