已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Comparing GGA, GGA+U, and meta-GGA functionals for redox-dependent binding at open metal sites in metal–organic frameworks

密度泛函理论 金属 亲缘关系 化学物理 氧化还原 化学 氧化物 分子 过渡金属 结合能 化学吸附 计算化学 材料科学 吸附 物理化学 催化作用 物理 无机化学 立体化学 量子力学 有机化学
作者
Andrew Rosen,Justin M. Notestein,Randall Q. Snurr
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:152 (22) 被引量:29
标识
DOI:10.1063/5.0010166
摘要

Metal–organic frameworks (MOFs) with open metal sites have been widely investigated for the selective adsorption of small molecules via redox mechanisms where charge transfer can take place between the binding site and the adsorbate of interest. Quantum-chemical screening methods based on density functional theory have emerged as a promising route to accelerate the discovery of MOFs with enhanced binding affinities toward various adsorbates. However, the success of this approach is linked to the accuracy of the underlying density functional approximations (DFAs). In this work, we compare commonly used generalized gradient approximation (GGA), GGA+U, and meta-GGA exchange-correlation functionals in modeling redox-dependent binding at open metal sites in MOFs using O2 and N2 as representative small molecules. We find that the self-interaction error inherent to the widely used Perdew, Burke, and Ernzerhof (PBE) GGA predicts metal sites that are artificially redox-active, as evidenced by their strong binding affinities, short metal–adsorbate bond distances, and large degree of charge transfer. The incorporation of metal-specific, empirical Hubbard U corrections based on the transition metal oxide literature systematically reduces the redox activity of the open metal sites, often improving agreement with experiment. Additionally, the binding behavior shifts from strong chemisorption to weaker physisorption as a function of U. The M06-L meta-GGA typically predicts binding energies between those of PBE-D3(BJ) and PBE-D3(BJ)+U when using empirically derived U values from the transition metal oxide literature. Despite the strong sensitivity of the binding affinities toward a given DFA, the GGA, GGA+U, and meta-GGA approaches often yield the same qualitative trends and structure–property relationships.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zrk发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
chowjb完成签到,获得积分10
1秒前
111发布了新的文献求助10
3秒前
bkagyin应助LYZ采纳,获得10
3秒前
刘健完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
哈哈哈~发布了新的文献求助10
8秒前
Jacky应助害怕的山兰采纳,获得30
8秒前
8秒前
斯文败类应助zrk采纳,获得10
9秒前
sube完成签到 ,获得积分10
10秒前
敲铃铛完成签到 ,获得积分10
10秒前
12秒前
13秒前
daigang完成签到 ,获得积分10
14秒前
可冥完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
Chaos_Law完成签到 ,获得积分10
16秒前
yeqin06发布了新的文献求助10
18秒前
白茶完成签到,获得积分10
18秒前
阿空完成签到 ,获得积分10
18秒前
Criminology34应助111采纳,获得10
19秒前
shjyang完成签到,获得积分0
25秒前
26秒前
26秒前
等待含羞草完成签到 ,获得积分10
28秒前
Jasper应助自然觅松采纳,获得10
28秒前
橙橙发布了新的文献求助10
29秒前
学术虫发布了新的文献求助10
31秒前
31秒前
彭于晏应助君君子采纳,获得10
33秒前
熊一只完成签到,获得积分10
40秒前
Cchoman应助林宇晔采纳,获得10
40秒前
王梦茹完成签到 ,获得积分10
40秒前
40秒前
41秒前
lee完成签到,获得积分10
42秒前
完美世界应助李振博采纳,获得10
43秒前
高分求助中
Encyclopedia of Quaternary Science Third edition 2025 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HIGH DYNAMIC RANGE CMOS IMAGE SENSORS FOR LOW LIGHT APPLICATIONS 1500
Holistic Discourse Analysis 600
Constitutional and Administrative Law 600
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 530
Fiction e non fiction: storia, teorie e forme 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5345203
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4480262
关于积分的说明 13945786
捐赠科研通 4377612
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2405382
邀请新用户注册赠送积分活动 1397974
关于科研通互助平台的介绍 1370340