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qphll

金虫 (正式写手)

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[交流] 【求助】CuBTC MOF + CO2 MuSiC 问题已有12人参与

在用MuSiC测试体系: CO2+CuBTC的时候, 发现了两个问题:
(1) 采用与文献相同模拟, 相同参数, 相同软件的情况下, 吸附量差别很大;
(2) 改变压力做吸附等温线, 不同压力下的吸附量竟然差别不大.

应该是哪里的设置有些问题. 让我细细道来, 大家评论一下.

拿来测试的文献是: Molecular Simulations and Experimental Studies of CO2, CO and N2 adsorption in Metal-Organic Frameworks, J. Phys. Chem. C, 114, 15735, 2010

更具体一点, 试图重复的数据是该文献Figure-2中, 298K下CO2在CuBTC中的吸附. 在GetData的帮助下, Figure-2中CO2在CuBTC的吸附量大致如下:

Pressure, KPa             Loading, mol/kg
41.28                         2.22
120.67                      5.40
321.05                      10.93
530.09                      12.94
720.96                      14.03
1149.34                   14.95

以41.28KPa这个压力点为例, 贴出所有我计算中用到的文件.

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1楼2010-11-03 14:13:26

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金虫 (正式写手)

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将这里的吸附量换算下来, 先忽略低压下的Excess校正, 在excel中换算
373.0625000 molec/uc 对应的是 38.9mol/kg, 但是文献报导是2.2mol/kg
差别巨大.

另外, 对于其他前面提到的压力, 最终计算下来的吸附都是在 370 molec/uc 附近.

[ Last edited by qphll on 2010-11-3 at 15:06 ]

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7楼2010-11-03 14:16:13

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金虫 (正式写手)

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(1) 生成CO2的两个pmap文件, 一个是O原子在CuBTC的VDW格点; 另外一个是C原子在CuBTC的VDW格点.

以C原子为例.

(a). Control File

------ General Information ------------------------------------------
CO2 in CuBTC_M4, to generate C_CO2 Pamp@CuBTC
1
1
1
1
2
191283
4
C_CO2.CuBTC_M4.pmap.res
C_CO2.CuBTC_M4.pmap.con
------ Atomic Types --------------------------------------------------
7

C_CO2
C_CO2.atm

Ca_CuBTC_M4
Ca_CuBTC_M4.atm

Cb_CuBTC_M4
Cb_CuBTC_M4.atm

Cc_CuBTC_M4
Cc_CuBTC_M4.atm

Cu_CuBTC_M4
Cu_CuBTC_M4.atm

O_CuBTC_M4
O_CuBTC_M4.atm

H_CuBTC_M4
H_CuBTC_M4.atm

------ Molecule Types -------------------------------------------------
2

CO2_C_prob
CO2_C_prob.mol

CuBTC_M4
CuBTC_M4.mol
------ Simulation Cell Information ------------------------------------
CuBTC_M4
1, 1, 1
1, 1, 1
------ Forcefield Information -------------------------------------------
BASIC
ATM
atm_atm_file
mol_mol_file
intramolecular_file
------ Mapmaker Information  -----------------------------------------------
1       # Number of maps to make
      #  PLEASE KEEP THIS 'BLANK LINE'!!
CuBTC_M4    # Name of the sorbent
CO2_C_prob    # Name of prob atoms of the sorbate
NCOUL LJ  # Typer of interaction to be mapped
0.1    # Grid of spacing, Angstrom
500.0    # High end potential cutoff, KJ/mol
C_CO2.LJ.M4.pmap    # Map filename or AUTO
------ Configuration Initialization -------------------------------------
CO2_C_prob
GCMC NULL
CuBTC_M4
FIXED NULL

(b) mol_mol_file

CuBTC_M4 CuBTC_M4 NCOUL OFF
CuBTC_M4 CuBTC_M4 COUL OFF

CO2_C_prob       CO2_C_prob COUL OFF
CO2_C_prob       CO2_C_prob NCOUL OFF

CO2_C_prob    CuBTC_M4 COUL OFF
CO2_C_prob    CuBTC_M4 NCOUL BASIC LJ FAST

(c) intramolecular_file

Intra: CO2_C_prob
Intra: CuBTC_M4

(d) atm_atm_file
### CuBTC_M4, JPCB, 2006, 110, 17776
Ca_CuBTC_M4 Ca_CuBTC_M4 LJ SIG@3.75 EPS@44.91 HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cb_CuBTC_M4 Cb_CuBTC_M4 LJ SIG@3.55 EPS@35.23 HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cc_CuBTC_M4 Cc_CuBTC_M4 LJ SIG@3.55 EPS@35.23 HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cu_CuBTC_M4 Cu_CuBTC_M4 LJ SIG@3.11 EPS@2.52 HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CuBTC_M4    O_CuBTC_M4 LJ SIG@2.96 EPS@73.98 HICUT@13.0 LOCUT@0.5
H_CuBTC_M4    H_CuBTC_M4 LJ SIG@2.42 EPS@15.10 HICUT@13.0 LOCUT@0.5
# L-B Mixture for Intra-CuBTC atoms
Ca_CuBTC_M4  Cb_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Ca_CuBTC_M4  Cc_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Ca_CuBTC_M4  Cu_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Ca_CuBTC_M4 O_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Ca_CuBTC_M4 H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5

Cb_CuBTC_M4  Cc_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cb_CuBTC_M4  Cu_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cb_CuBTC_M4 O_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cb_CuBTC_M4 H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5

Cc_CuBTC_M4  Cu_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cc_CuBTC_M4 O_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cc_CuBTC_M4 H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5

Cu_CuBTC_M4 O_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
Cu_CuBTC_M4 H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5

O_CuBTC_M4 H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
##########################################################################

##########################################################################
### CO2
C_CO2    C_CO2    LJ SIG@2.8    EPS@27.0    HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CO2    O_CO2    LJ SIG@3.05 EPS@79.0    HICUT@13.0 LOCUT@0.5
# L-B Mixture for Intra-NH3 atoms
C_CO2    O_CO2    LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5

## CO2-CuBTC_M4, L-B Mixture
C_CO2    Ca_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
C_CO2    Cb_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
C_CO2    Cc_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
C_CO2    Cu_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
C_CO2    O_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
C_CO2    H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5

O_CO2    Ca_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CO2    Cb_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CO2    Cc_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CO2    Cu_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CO2    O_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
O_CO2    H_CuBTC_M4 LJ SIG@LBMIX EPS@LBMIX HICUT@13.0 LOCUT@0.5
##########################################################################

##############################################################################
##### Coulombic

############################################################################
### CO2-CO2 #####
C_CO2 C_CO2 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.2
O_CO2 O_CO2 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
C_CO2 O_CO2 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1

### CO2-CuBTC_M4  #####
C_CO2 Ca_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
C_CO2 Cb_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
C_CO2 Cc_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
C_CO2 Cu_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
C_CO2    O_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
C_CO2    H_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1

O_CO2 Ca_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
O_CO2 Cb_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
O_CO2 Cc_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
O_CO2 Cu_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
O_CO2    O_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
O_CO2    H_CuBTC_M4 WFCOUL HICUT@13.0 ALPHA@0.1
################################################################################

[ Last edited by qphll on 2010-11-3 at 14:31 ]

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2楼2010-11-03 14:14:15

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一些molecule文件和atom文件

(a)  CuBTC_M4.mol文件, 不管是生成pmap, 还是emap, 还是GCMC的时候, 都是同一个, 其文件内容如下:

字数限制, 该文件内容不完整.

## Basic Molecule Information
## CuBTC Model-4
## CuBTC, Total number of atom in CuBTC UnitCell: 624
## The Charge Information is from, JPCB, 2006, 110, 17776
## Cu:  1.098 *  48
##  O: -0.665 *  192
## Ca:  0.778 *  96
## Cb: -0.092 *  96
## Cc: -0.014 *  96
##  H:  0.109 *  96
## The initial coordinates (dehydrated form) are from "Science, 1999, 283, 1148"

Molecule_Name: CuBTC_M4 CHARGED

Coord_Info: Listed Cartesian Rigid NOTRANSFORM
   624
   1       8.341 6.405  -1.376    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0
   2    18.002  19.938  -1.376    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0
   3    18.002 6.405 1.376    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0
   4       8.341  19.938 1.376    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0
   5    -1.376 8.341 6.405    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0
   6    -1.376  18.002  19.938    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0
   7       1.376  18.002 6.405    O_CuBTC_M4 -0.665 0    0

.....
.....

621    10.195  21.654 4.689    Cb_CuBTC_M4    -0.092    0    0
622    11.362  20.990 5.353    Ca_CuBTC_M4    0.778 0    0
623    10.195 4.689  21.654    Cb_CuBTC_M4    -0.092    0    0
624    11.362 5.353  20.990    Ca_CuBTC_M4    0.778 0    0

  Fundcell_Info: Listed
   26.34300    26.34300    26.34300 # unit cell edge lengths
   90.00000    90.00000    90.00000 # unit cell angles
      0.00000       0.00000       0.00000 # origin of unit cell
   26.34300    26.34300    26.34300 # effective bound box size

(b) CO2_C_prob.mol 文件

Molecule_Name: CO2_C_prob
Coord_Info: Listed Cartesian Rigid
1  # Number of atoms in molecule
1  0.000000 0.000000 0.000000 C_CO2  0.0  0  0

Atom文件比较简单, 这里给出分别来自CuBTC和CO2的原子文件为例

(c) Cu_CuBTC.atm

##### Basic atom information

Atom_Name: Cu_CuBTC
Atom_Symbol: Cu
Atom_SS_Charge: 0.0
Atom_SZ_Charge: 0.0
Atom_Mass: 63.546
Atom_Valency: 2

(d) C_CO2.atm

##### Basic Atom Information

Atom_Name: C_CO2
Atom_Symbol: C
Atom_SS_Charge: 0.4
Atom_SZ_Charge: 0.4
Atom_Mass: 12.0
Atom_Valency: 4

[ Last edited by qphll on 2010-11-3 at 14:42 ]

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3楼2010-11-03 14:14:48

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分别生成的两个pmap文件命名为:

C_CO2.M4.LJ111.pmap
O_CO2.M4.LJ111.pmap

至于emap, 针对每种吸附质, 只需要生成一个, 其原理就是生成该吸附质的库仑力格点.

(a) Control File 内容

------ General Information ------------------------------------------
CuBTC_M4, to generate eamp@CuBTC
1
1
1
1
2
191283
4
CuBTC_M4.emap.res
CuBTC_M4.emap.con
------ Atomic Types --------------------------------------------------
7

Patom
Patom.atm

Ca_CuBTC_M4
Ca_CuBTC_M4.atm

Cb_CuBTC_M4
Cb_CuBTC_M4.atm

Cc_CuBTC_M4
Cc_CuBTC_M4.atm

Cu_CuBTC_M4
Cu_CuBTC_M4.atm

O_CuBTC_M4
O_CuBTC_M4.atm

H_CuBTC_M4
H_CuBTC_M4.atm

------ Molecule Types -------------------------------------------------
2

probe
probe.mol

CuBTC_M4
CuBTC_M4.mol
------ Simulation Cell Information ------------------------------------
CuBTC_M4
1, 1, 1
1, 1, 1
------ Forcefield Information -------------------------------------------
BASIC
ATM
atm_atm_file
mol_mol_file
intramolecular_file
------ Mapmaker Information  -----------------------------------------------
1       # Number of maps to make
      #  PLEASE KEEP THIS 'BLANK LINE'!!
CuBTC_M4    # Name of the sorbent
probe    # Name of prob atoms of the sorbate
COUL EWALD  # Typer of interaction to be mapped
0.1    # Grid of spacing, Angstrom
500.0    # High end potential cutoff, KJ/mol
AUTO    # Map filename or AUTO
------ Configuration Initialization -------------------------------------
probe
GCMC NULL
CuBTC_M4
FIXED NULL

(b) probe.mol 内容:
Molecule_Name: probe CHARGED

Coord_Info: Listed Cartesian Rigid
1
1 0.000000 0.000000 0.000000 Patom 1.0 0 0

Molecule_DOF: 3

(c) Patom.atm 内容:

##### Basic Atom Information

Atom_Name: Patom
Atom_Symbol: P
Atom_SS_Charge: 0.0
Atom_SZ_Charge: 0.0
Atom_Mass: 14.0067
Atom_Valency: 0

此处生成的CuBTC的emap命名为:
CuBTC_M4.111.emap

至此, 前期的准备工作, 包括: atm文件, mol文件, pmap文件, emap文件都准备完毕.

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4楼2010-11-03 14:15:15

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