1. 毕业设计（论文）主要内容：
氨气和铵盐是重要的化工、化肥原料，对国民生产有着极为重要的经济意义。
然而传统的合成氨技术需要高温高压等较严苛的反应条件，并在铁基或钌基催化剂的作用下生产，因此寻求相对温和条件下的人工固氮技术一直以来是重要的研究方向。
电化学催化氮气还原氨气作为一种新的合成氨方法，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污染的改善等方面的影响，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氮还原合成氨的反应机理；
- 优化电催化氮还原氨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势垒大小，寻找能量最优的氮气电催化还原氨气的反应路径；
- 对比和分析掺杂不同金属原子对氮气电催化还原氨气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。确定技术方案，并完成开题报告。
第4－12周：按照设计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氮气还原氨气的反应机理，优化反应中间体的结构，计算反应中间体的能量，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，分析和对比不同的反应势垒大小，寻找合理的反应路径；分析并对比掺杂不同金属原子对氮气电催化还原反应势垒和反应路径的影响。
4. 主要参考文献
[1] Choi, C.; Back, S.; Kim, N.-Y.; Lim, J.; Kim, Y.-H.;Jung, Y., Suppression of Hydrogen Evolution Reaction in Electrochemical N2 Reduction Using Single-Atom Catalysts: A Computational Guideline. AcsCatalysis 2018, 8 (8), 7517-7525.
[2] Foster, S. L.; Bakovic, S. I. P.; Duda, R. D.;Maheshwari, S.; Milton, R. D.; Minteer, S. D.; Janik, M. J.; Renner, J. N.;Greenlee, L. F., Catalysts for nitrogen reduction to ammonia. NatureCatalysis 2018, 1 (7), 490-500.
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