课程简介

Gaussian是催化研究的“计算利器”，能精准模拟反应路径、过渡态和催化剂活性，帮助我们从原子层面理解反应机理。 但软件操作复杂，初学者在评估催化剂与反应物的吸附强度、预测反应路径方面难以快速上手。为此，华算科技黄老师专为催化领域设计了：Gaussian催化计算实战培训。 课程涵盖吸附能、反应能垒、电子结构分析等核心内容，并复现CO氧化、甲醇裂解等经典文献案例，从建模、计算到结果分析，手把手带你攻克计算难点！经典案例+实操教学，18小时掌握Gaussian在催化中的应用！

课程内容

一、催化研究简介

介绍催化化学的分类，量子化学在催化化学中的计算，并介绍了常见的量子化学计算软件与流行度。介绍了计算预处理与后处理软件MView。

二、团簇模型搭建

团簇模型是使用Gaussian进行异相催化时常常使用的计算模型。本节将讲述团簇模型构建的常用方法，包含手动构建、利用工具构建、使用Python脚本构建、使用全局优化工具构建等方法。Python脚本内容介绍了使用ASE进行团簇构建的方法，全局优化工具则讲解了如何使用ABCluster软件进行最稳定团簇的构建。

三、团簇性质计算

不同团簇的性质差异决定了它们的催化性质。本节讲述了一个团簇紫外-可见光谱的计算案例，并对相应的团簇进行紫外-可见光谱实操计算。分析相应的计算结果，介绍Gaussian中电荷密度差的计算方法。

四、吸附计算

吸附是异相催化的开始。本节讲述了一个团簇吸附的计算案例，通过实操计算，复现文献中原子化能、内聚能与吸附能的计算。讲解混合赝势基组的使用、BSSE校正的使用与虚频消除的方法等。

五、CO氧化计算

本节讲述了Au-Ag催化CO氧化的文献案例。通过文献内容的复现模拟，讲解了自定义基组的使用、自然键轨道布局分析与吸附能计算等等。本节还实操进行了CO氧化过程各反应路径的模拟，对模拟过程遇到的问题进行了讲解，并对比了各模拟路径的结果。此外，还对中间结构进行了势能面扫描的计算。

六、甲醇裂解计算

本节讲述了Pt催化甲醇裂解反应的模拟计算案例。与前面案例的团簇不同，本节使用的Pt团簇用于模拟Pt(111)表面，案例介绍了裂解前后的各反应物、中间体、产物计算。并介绍了该计算过程中遇到的各种不收敛情形的解决办法，讲解了如何进行波函数稳定性分析。

七、甲酸分解计算

甲酸分解是催化化学中常见的反应。本节讲述了一个水催化甲酸分解的文献案例，通过实操计算分解，讲述了如何对甲酸分解反应进行计算，对H2O参与前后甲酸分解反应的异同进行了模拟分析。此外，课程还跟随文献，对裂解过程的IRC计算进行了讲解分析，并讲解了G4方法的使用。

八、氧化物团簇计算

作为催化物质与负载体，氧化物团簇在催化中有着广泛的应用。本节讲述了氧化钒团簇负载金原子体系对甲烷进行活化的文献案例。通过对文献案例的实操重现，对比了中性与带电荷的氧化钒团簇对甲烷的活化效果，并讲述了DFT-D3校正方法的使用。

九、自由基反应计算

自由基反应的计算是Gaussian计算中常遇到的情形。本节讲述了苯甲醇与NO3自由基反应的文献案例。通过对案例的实操，讲解了如何在Gaussian中使用自定义泛函，对苯甲醇与NO3反应的多个过渡态进行了计算，进行了IRC分析，也对各种路径进行了对比。

十、均相催化计算

在有机合成的均相催化领域，Gaussian计算常常用于机理分析，反应路径判定等。本节讲解并复现了一个Pd催化N-烷基化反应的文献案例。在计算之前，根据实验过程，学界已提出了猜测的反应循环，文献计算的实施则对反应机理的细节更为清晰，并纠正了部分猜测路径的错误。通过这个案例的复现学习，可以更清晰了解如何将Gaussian计算应用于均相催化之中。

十一、总结

总结课程内容。讲解如何利用计算得到的催化物种能量数据绘制能量台阶图，讲解将计算得到的数据结果用于期刊投稿的经验。