筛选电化学固氮催化材料的方法、装置及存储介质制造方法及图纸

一种筛选电化学固氮催化材料的方法，包括：接收目标执行目录，目标执行目录中包括多种材料的结构文件；对结构文件包含的材料结构进行合理性检验，筛选出合理的材料结构；预测合理的材料结构的最暴露晶面，构建表面结构模型；计算表面结构模型的至少一项固氮性能指标；根据计算得到的多种材料的固氮性能指标计算结果，从多种材料中筛选出电化学固氮催化材料。料。料。

【技术实现步骤摘要】
筛选电化学固氮催化材料的方法、装置及存储介质


[0001]本文涉及但不限于计算材料学与纳米复合催化材料领域，尤其涉及筛选电化学固氮催化材料的方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]随着全球范围内对氨需求的增加，人们致力于寻找更节能高效的制氨方法，例如电化学固氮方法，而寻找性能更优异的电化学催化材料是电化学固氮方法的关键。基于量子力学原理的高通量第一性原理计算可以实现“计算先行，理论计算预测材料性能”，能够为高性能催化材料的设计开发提供一定的导向性，避免实验试错带来的资源浪费。然而，目前的高通量理论计算中需要繁琐的手动操作，效率不高，不便于研究者使用。

技术实现思路

[0003]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0004]本申请实施例提供了一种筛选电化学固氮催化材料的方法、装置及存储介质，可以解决在进行高通量计算筛选电化学固氮催化材料时需要繁琐的手动操作的问题。
[0005]本申请实施例提供了一种筛选电化学固氮催化材料的方法，包括：
[0006]接收目标执行目录，所述目标执行目录中包括多种材料的结构文件；
[0007]对所述结构文件包含的材料结构进行合理性检验，筛选出合理的材料结构；
[0008]预测所述合理的材料结构的最暴露晶面，构建表面结构模型；
[0009]计算所述表面结构模型的至少一项固氮性能指标；
[0010]根据计算得到的所述多种材料的固氮性能指标计算结果，从所述多种材料中筛选出所述电化学固氮催化材料。
[0011]本申请实施例还提供了一种筛选电化学固氮催化材料的装置，包括：存储器和处理器，所述存储器用于保存进行筛选电化学固氮催化材料的程序；所述处理器用于读取所述进行筛选电化学固氮催化材料的程序，并执行如上所述的筛选电化学固氮催化材料方法。
[0012]本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行上述方法。
[0013]本申请实施例提供的筛选电化学固氮催化材料的方法中，用户只需要指定材料结构文件所在的目标执行目录即可得到最终的计算结果，极大地减少了人工操作，节省人力成本，有助于提高科研效率，降低了研发成本，缩短了研发周期。
[0014]本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
[0015]在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
[0016]附图用来提供对本申请实施例技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。
[0017]图1为本申请实施例中筛选电化学固氮催化材料的方法的流程图；
[0018]图2为本申请实施例中筛选电化学固氮催化材料的装置的示意图；
[0019]图3为本申请示例中的筛选电化学固氮催化材料的方法的流程图；
[0020]图4为本申请示例中对金属氧化物材料进行合理性检验后部分材料的检验报告结果；
[0021]图5a为氧化银(Ag2O)的最暴露晶面；
[0022]图5b为氧化银(Ag2O)的表面结构模型；
[0023]图6a为氧化铝(Al2O3)的最暴露晶面；
[0024]图6b为氧化铝(Al2O3)的表面结构模型；
[0025]图7为本申请示例中氧化银、氧化铝和氧化铍(BeO)的计算结果摘要报告。
具体实施方式
[0026]本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
[0027]本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的专利技术方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它专利技术方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的专利技术方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
[0028]此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
[0029]目前，工业上制氨的方法仍然以一百多年前发展起来的Haber
‑
Bosch工艺为主，这种工艺消耗能源多、造成的污染大。随着人们的研究发现，电催化材料可以有效地降低过电位，提高能量转换效率，电化学固氮是一种很好的制氨方法，但是想要大面积推广电化学固氮的方法，仍需要寻找催化活性好、能量转换效率高的电化学固氮材料。然而，目前开发电
化学固氮材料的研究路线依然停留在传统的“实验试错”，这不可避免了会引发能源与资源上的大量消耗，需要的人力、时间成本也更大。基于量子力学原理的高通量第一性原理计算可以实现“计算先行，理论计算预测材料性能”，从而为高性能催化材料的设计开发提供了一定的导向性，然而，现有的高通量计算筛选电化学固氮催化材料筛选电化学固氮催化材料中需要繁琐的手动操作，效率不高，对使用者(或者说用户)并不友好。
[0030]图1为本申请实施例中筛选电化学固氮催化材料的方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供了一种筛选电化学固氮催化材料的方法，包括：
[0031]S100：接收目标执行目录，目标执行目录中包括多种材料的结构文件；
[0032]S101：对结构文件包含的材料结构进行合理性检验，筛选出合理的材料结构；
[0033]S102：预测合理的材料结构的最暴露晶面，构建表面结构模型；
[0034]S103：计算表面结构模型的至少一项固氮性能指标；
[0035]S104：根据计算得到的多种材料的固氮性能指标计算结果，从多种材料中筛选出电化学固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种筛选电化学固氮催化材料的方法，其特征在于，包括：接收目标执行目录，所述目标执行目录中包括多种材料的结构文件；对所述结构文件包含的材料结构进行合理性检验，筛选出合理的材料结构；预测所述合理的材料结构的最暴露晶面，构建表面结构模型；计算所述表面结构模型的至少一项固氮性能指标；根据计算得到的所述多种材料的固氮性能指标计算结果，从所述多种材料中筛选出所述电化学固氮催化材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收目标执行目录之前，所述方法还包括：从物质结构数据库中将多种材料的结构文件下载到所述目标执行目录。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述结构文件包含的材料结构进行合理性检验，筛选出合理的材料结构，包括：分别判断所述材料结构的合理性指标是否合理，将所述合理性指标均合理的所述材料结构作为合理的材料结构；所述材料结构的合理性指标包括：每个原子的原子占据度、成键数目、原子成分以及配位原子间距。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别判断所述材料结构的合理性指标是否合理，包括：在所述原子占据度等于1的情况下，判断所述原子占据度合理；在所述成键数目不为0的情况下，判断所述成键数目合理；在所述原子成分中只含有一种元素的情况下，判断所述原子成分合理；在所述配位原子间距大于或者等于0.6埃的情况下，判断所述配位原子间距合理。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测所述合理的材料结构的最暴露晶面，构建表面结构模型，包括：采用BFDH方法预测所述合理的材料结构的最暴露晶面的晶面指数，将所述晶面指数作为要切割晶面的晶面指...

【专利技术属性】
技术研发人员：海广通，王海辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：