1. 毕业设计（论文）主要内容：
随着工业化进程的步伐不断加快，以二氧化碳为首的温室气体排放量的激增成为威胁人类可持续发展的严峻问题。
如何有效地将二氧化碳作为原料“变废为宝”成为科学研究的一个热点。
电化学催化二氧化碳还原产生一氧化碳或甲酸等燃料或化工产品，具有可在常温常压条件下进行、消耗的能源清洁等优点。
2. 毕业设计（论文）主要任务及要求
- 查阅不少于15篇相关文献资料，其中近5年英文文献不少于3篇，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解此选题对社会发展、人民健康和安全、成本消耗以及对环境保护等方面的影响，完成开题报告；
- 完成不少于5000字的英文文献翻译；
- 采用 Materials Studio 计算软件包中的 DMol3 模块，应用密度泛函理论研究氮及金属原子共掺杂石墨烯的电催化二氧化碳还原生成一氧化碳或甲酸的反应机理；
- 优化电催化二氧化碳还原生成一氧化碳或甲酸反应过程中的各种可能的反应中间体结构，计算它们的相对能量；
- 应用 NEB 理论寻找并优化反应过渡态结构，计算反应势垒；
- 分析并比较不同反应路径的迁移势垒大小，寻找能量最优的二氧化碳电催化还原反应路径；
- 对比和分析掺杂不同金属原子对二氧化碳电催化还原的反应势垒和反应路径的影响；
- 总结国内外相关研究概况和发展趋势，总结选题对社会可持续发展、人民健康和安全的保障、降低成本消耗以及环境保护等方面的影响，分析计算数据，撰写毕业论文，字数不少于1.2万字。
3. 毕业设计（论文）完成任务的计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解和学习研究所需的计算软件、计算方法。确定研究方案，并完成开题报告。
第3－12周：按照设计的方案开展理论计算工作，采用 Materials Studio计 算软件包中的DMol3 模块，应用密度泛函理论研究氮及金属原子共掺杂石墨烯电催化二氧化碳还原成一氧化碳或甲酸的反应路径，优化各反应中间物的结构，计算各反应步骤的势垒，应用 NEB 理论寻找并优化反应过渡态结构，对比不同反应路径的能垒大小，寻找能量最优的反应路径。对比和分析掺杂不同金属原子对二氧化碳电催化还原的反应势垒和反应路径的影响。
4. 主要参考文献
[1] Liu, S.; Yang, H.; Huang, X.; Liu, L.; Cai, W.; Gao, J.;Li, X.; Zhang, T.; Huang, Y.; Liu, B., Identifying Active Sites ofNitrogen-Doped Carbon Materials for the CO2 Reduction Reaction. Adv.Funct. Mater. 2018, 28 (21), 1800499.
[2] Cheng, Y.; Zhao, S.; Johannessen, B.; Veder, J.-P.;Saunders, M.; Rowles, M. R.; Cheng, M.; Liu, C.; Chisholm, M. F.; De Marco, R.;Cheng, H.-M.; Yang, S.-Z.; Jiang, S. P., Atomically Dispersed Transition Metalson Carbon Nanotubes with Ultrahigh Loading for Selective Electrochemical CarbonDioxide Reduction. Adv. Mater. 2018, 30 (13), 1706287.
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