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• VASP 计算差分电荷密度 (CDD) 实操全指南：原理、步骤与结果解析

  差分电荷密度（Charge Density Difference, CDD）是计算材料科学中最常用的电子结构分析手段，通过定量展示成键 / 吸附过程中电荷的重新分布，直观揭示化学键本质、电荷转移方向与强度、催化活性位点作用机制等核心问题。本文系统讲解 VASP 平台下 CDD 的计算原理、标准流程、参数设置与结果解读。 一、基本原理与核心应用 定义 差分电荷密度是总体系电荷密度减去各独立片段电荷密

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  05/27 14:35

  量子化学
• ACS Catalysis新加坡国立大学卢一新团队：铑催化gem-二氟环丙烷实现高区域和对映选择性磺

  研究背景 gem-二氟环丙烷（gem-F₂CP）是一类重要的氟化小环化合物，通过过渡金属催化的C–C键活化及后续β-F消除，可高效转化为2-氟代烯丙基骨架。这类含氟烯丙基化合物在药物化学、液晶材料和酶抑制剂设计中具有极高价值。过去的研究主要集中在线性选择性的单氟烯烃合成，且多数产物为外消旋体。虽然Lv和Li等人通过Pd/NHC催化实现了部分支链选择性的烷基化/烯丙基化，但不对称构建碳-杂原子键（尤

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  05/26 14:31

  DFT
• ACS Catalysis复旦大学蒋昆＆韩国高丽大学Seoin Back：生成式AI加速电催化剂发现

  一、研究背景 2e⁻-ORR电合成H₂O₂面临活性与选择性的双重要求。研究者需要同时让ΔG*OOH接近4.22 eV并且保证O吸附足够弱以避免4e⁻路径。传统高通量筛选计算成本很高。Seoin Back团队与Kun Jiang团队提出生成式模型CatGPT结合主动学习的方法。这种方式大幅降低了计算量。 二、核心方法 🧩 CatGPT把催化剂表面结构序列化为文本token并且采用GPT-2架构进行自

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  05/25 14:49

  生成式AI
• Advanced Science 辽宁大学团队 机器学习结合恒电位模拟：揭示电催化固氮电荷转移机制新

  一、研究背景 氨合成是可持续能源体系的关键环节，传统哈伯 - 博施法依赖高温高压条件，消耗全球近 2% 的能源并排放 3% 的 CO₂，亟需开发温和条件下的绿色合成技术。 电催化氮还原反应（NRR）是低能耗、零排放分布式氨合成的理想途径，但面临 N≡N 键（键能 941 kJ/mol）活化动力学缓慢、水溶液中析氢反应（HER）竞争剧烈的问题，导致催化活性与选择性偏低。 单原子分子催化剂（SAMCs

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  05/23 10:45

  量子化学
• Re(I)咪唑-菲咯啉-胺配合物：pH如何精准调控其基态与激发态性质

  研究背景 pH值是生物、医学、环境和工业领域最核心的化学参数之一。传统pH探针多依赖有机染料，而金属配合物，尤其是Re(I)三羰基配合物，因其丰富的MLCT（金属-配体电荷转移）吸收、长寿命³MLCT发射、大Stokes位移和良好水溶性，成为新一代光学传感器的理想候选。 本文系统研究了咪唑-菲咯啉（Ip）配体修饰的Re(I)配合物fac-[Re(CO)₃(Ip)Br]（2a–2d）在不同pH下的光

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  05/22 15:17

  DFT 量子化学
• 热激活延迟荧光（TADF）

  热活化延迟TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence），热活化延迟荧光在OLED器件中，电子和空穴复合产生两种激子，其中单重态激子（Singlet, S1），可以直接发光（荧光）。三重态激子（Triplet, T1）不发光，能量主要以热能形式浪费。 TADF材料通过分子设计，将 S1 和 T1 之间的能级差（ΔEst）缩减至极小。而原本的三重态激子，

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  05/20 15:44

  量子化学
• ACS catal. 陕西理工大学团队 光催化固氮新进展：Pt@NM-Fe/MnOₓ双助催化剂协同调

  一、研究背景 氨是化工、农业领域核心原料，也是潜在零碳能源载体，传统哈伯 - 博施法合成氨需高温高压（573-773 K、100-200 atm），能耗占全球总能耗 2%、排放 1.4% 的全球 CO₂，与碳中和目标相悖。光催化固氮结合 N₂还原与 H₂O 氧化半反应，是温和条件下合成氨的绿色途径，但目前存在两大关键问题：一是光生电子 - 空穴复合严重，二是 N₂还原与 H₂O 氧化动力学失配，且

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  05/19 15:36

  量子化学
• Advanced Science 辽宁大学团队 动态刻蚀制备 Cl 端基 Ti₃C₂Clₓ/Ti₃Z

  一、研究背景 氨是重要工业原料与潜在无碳储能中间体，全球年需求量超 1.7 亿吨，90% 由哈伯 - 博施法制备，该工艺需 400-500℃、150-350atm 严苛条件，造成大量化石能源消耗与 CO₂排放。 水溶液中电催化氮还原反应（NRR）可在常温常压下利用可再生能源合成氨，以水为氢源，是绿色合成氨的理想途径，但面临 N≡N 键（键能 941 kJ・mol⁻¹）活化困难、析氢反应（HER）竞

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  05/19 11:12

  量子化学
• 如何判断化学键的生成与断裂

  化学键主要包括共价键、离子键、金属键和氢键等，其中共价键的生成与断裂在有机和无机反应中最为常见。键的生成通常表现为原子间距离缩短、共享电子密度增加、体系能量降低；断裂则相反，键长延长、电子密度减少、需要吸收能量（键解离能，Bond Dissociation Energy, BDE）。判断键的变化不是简单的“有”或“无”，而是一个连续过程，需要多维度指标综合分析。 在反应中，键的断裂和生成往往协同发

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  05/16 10:32

  量子化学
• 广西大学梁桃源课题组：Fe/Cu双金属接力催化实现非对称C2,3-双硫代吲哚的高效构建

  吲哚骨架广泛存在于药物分子和生物活性化合物中，而含硫吲哚衍生物在抗肿瘤、免疫调控等领域表现出重要应用潜力。 其中，C2,3-双硫代吲哚是关键结构单元，存在于STING激动剂和大麻素受体配体中，具有重要药理意义。然而，相较于对称双硫化体系， 👉 非对称C2,3-双硫代吲哚的构建仍然极具挑战，主要困难在于： 区域选择性控制困难 顺序双官能化难以实现 位阻与反应兼容性问题 因此，发展一种可控、分步但一锅

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  05/15 09:12
• 【JACS】大连化物所周永贵/陈木旺团队：Pd催化自串联氢解/氢化反应构建多手性中心六氢β-咔啉

  多手性中心的吲哚啉/β-咔啉骨架广泛存在于天然产物和药物分子中，但其合成通常依赖多步反应逐步构建，效率较低。近年来，自串联催化因能够在单一催化剂作用下实现多个机理不同的反应步骤，避免中间体分离，被认为是提高合成效率的重要策略。然而：不对称自串联催化仍然发展有限；多反应过程之间的兼容性与选择性控制困难因此，发展新的不对称自串联催化体系具有重要意义。 研究背景 作者的核心设想是： 👉 利用同一种活性物

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  05/14 17:37

  量子化学
• JACS浙江大学肖成梁＆南华大学殷祥标超分子镭捕获策略：冠醚–硫酸根协同构筑阴离子锆基MOF实现Ra

  核燃料循环过程中产生的大量铀矿尾矿会持续释放放射性核素，其中 ²²⁶Ra²⁺（镭离子） 是最具环境风险的核素之一。该同位素具有 1600 年的半衰期，同时具有较强的 α 放射性会对生态系统和人体健康构成严重威胁。 镭离子的化学性质与 Ca²⁺ 十分相似，因此容易在生物体中富集并进入骨骼系统，这进一步加剧了其毒性风险。 目前常见的处理方法包括：沸石、离子交换树脂及金属氧化物吸附剂，但这些材料普遍存在

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  05/12 16:27

  量子化学
• 固态碘调控 Cu₂O-Cu (200) 异质界面电催化剂：高效 CO₂电还原制乙烯新突破

  Applied Catalysis B 西北工业大学团队：固态碘调控 Cu₂O-Cu (200) 异质界面电催化剂：高效 CO₂电还原制乙烯新突破 近日，西北工业大学团队在Applied Catalysis B: Environment and Energy发表重要研究成果，提出CuI 表面限域还原 - 电化学重构策略，成功构筑稳定的Cu₂O-Cu (200) 异质界面电催化剂（CuI-R），实现

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  05/11 15:24
• DFT计算如何分析电子转移？

  在DFT计算中，电子转移不是简单的电子从A跑到B，而是涉及电荷重新分布、成键极化、轨道相互作用、局域化特征等多层次的现象。单纯看总能量或几何结构，很难抓住本质。只有通过多维度波函数和电子密度分析，才能真正看清电子是怎么流动的、为什么流动、流动多少、流向哪里。以下将从10种方式全面系统的阐述如何分析电子转移。 差分电荷密度（Δρ）——最直观的“电子流动地图” 原理：Δρ = ρ(复合体系) − ρ(

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  05/08 15:01

  DFT
• 如何使用Gaussian计算键解离能

  键解离能是指将分子中的一个化学键断裂成两个自由基所需的能量，通常以kcal/mol或kJ/mol为单位。它反映了键的稳定性：BDE越高，键越难断裂。 在实际应用中，BDE常用于： 预测反应活性（如自由基反应）。 评估抗氧化剂的效能（例如，酚类化合物的O-H键BDE）。 设计新型材料（如高分子聚合物的稳定性）。 传统实验测量BDE耗时费力，而计算方法如Gaussian可以快速提供可靠数据。当然，计算

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  05/08 09:48

  量子化学
• 什么是自旋交叉？定位其交叉点为什么重要？

  自旋交叉（Spin Crossover, SCO）在材料科学及催化化学等领域具有广泛的应用价值。根据配位场理论，配位化合物通常存在高自旋（High Spin）与低自旋（Low Spin）两种状态，在特定条件下亦可观察到中间自旋态（Intermediate Spin）。对于经典的八面体配合物（例如Fe2+），其基态自旋属性主要取决于配位场分裂能（Δ）与电子成对能（P）的相对大小。 如下图Fe(H2O

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  05/03 08:27
• Gaussian计算电离势和电子亲和势

  在计算化学和物理化学领域，电离势（Ionization Potential, IP）和电子亲和势（Electron Affinity, EA）是两个核心概念，它们描述了原子、分子或离子在电子转移过程中的能量变化。这些性质不仅在理解物质的化学反应性、氧化还原行为、光谱特性等方面至关重要，还广泛应用于材料科学、有机合成和环境化学等领域。 电离势（IP）的定义与物理意义 电离势是指从一个中性原子、分子或

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  05/02 14:46
• 什么是萨巴蒂尔Sabatier原理？曲线怎么看？

  萨巴蒂尔原理是催化反应中的重要规律，由法国化学家保罗・萨巴蒂尔提出，核心内容： 催化活性取决于催化剂与反应中间体的吸附强度： 吸附过弱：反应物难以被活化，反应速率低； 吸附适中：反应物有效活化且产物顺利脱附，催化活性最高； 吸附过强：中间体 / 产物难以脱附，活性位点被占据，催化活性下降。 活性随吸附强度呈 “火山型曲线（volcano plot）”分布。 简单理解：催化剂与反应物 “结合不松不紧

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  04/28 17:16
• 计算氢电极模型（Computational Hydrogen Electrode, CHE）

  计算氢电极模型（CHE）是电催化理论计算的基石模型，由丹麦科学家 Jens K. Nørskov 团队于 2004 年提出，2010 年正式命名。它巧妙解决了直接计算溶液中质子 (H⁺) 和电子 (e⁻) 能量的难题，使基于密度泛函理论 (DFT) 的电催化反应热力学计算成为可能，目前已成为 HER、OER、ORR、CO₂RR 等领域的标准计算方法。 一、核心原理 利用标准氢电极 (SHE) 的热

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  04/28 10:10

  量子化学
• 电荷转移态

  01电荷转移 电荷转移（Charge Transfer, CT）是电子在给体（Donor）与受体（Acceptor）单元间重新分布的过程。依据载流子空间分布的特性，电荷转移可分为局域型（Localized）与非局域型（Delocalized）。局域电荷转移通常局限于相邻原子或特定官能团之间，而非局域电荷转移则涉及分子体系内部的长程电荷转移，常表现为电子在多中心间的跃迁。 在分子体系的发光机制中，电

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  769

  04/24 11:14

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