一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法

本发明涉及拓扑析氢材料，具体为一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法。背景技术：1、拓扑析氢材料是一种具有特殊拓扑结构和电催化析氢性能的材料。这种材料不依赖于高活性的贵金属元素，而是完全利用拓扑体态和非平庸表面态特征来实现优异的电子导电性、高的电子迁移率、高表面活性和适当的分子吸附能，从而获得高的电催化性能。2、首先，拓扑析氢材料的筛选需要基于对其拓扑性质和电催化析氢性能的深入理解。这包括材料内部的能带结构、电子传输特性、表面态特征等方面。通过系统的理论和实验研究，可以揭示拓扑析氢材料的催化机制，并为其筛选和优化提供指导。其次，高效的筛选技术对于拓扑析氢材料的发展至关重要。3、氢能作为一种清洁、高效的能源载体，确实对高效的氢气产生和储存技术提出了严峻的挑战。在这种背景下，拓扑析氢材料因其独特的拓扑性质和出色的析氢性能而备受关注。目前，通过深入理解其拓扑性质和电催化析氢性能，开发高效的筛选技术，并优化材料的组成和结构，可以进一步推动氢能技术的发展和应用，然而，尽管拓扑析氢材料具有巨大的潜力，但如何有效地筛选和优化这些材料，以满足实际应用的需求，仍是一个待解决的问题。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，以解决上述背景技术中提出的通过深入理解其拓扑性质和电催化析氢性能，开发高效的筛选技术，并优化材料的组成和结构，可以进一步推动氢能技术的发展和应用，然而，尽管拓扑析氢材料具有巨大的潜力，但如何有效地筛选和优化这些材料，以满足实际应用的需求，仍是一个待解决的问题。2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括材料预选、第一性原理计算、氢吸附/析出性能计算和筛选优化；3、选择拓扑绝缘体材料bi2se3作为候选对象，通过以下步骤进行筛选和优化：4、s1：材料预选：5、将bi2se3纳入候选材料库，并对其进行初步评估；6、s2：第一性原理计算：7、使用dft方法对bi2se3的能带结构和表面态的关键拓扑参数进行计算；8、评估其电子传输特性和能带间隙，以预测其潜在的析氢性能；9、s3：氢吸附/析出性能计算：10、计算bi2se3在氢吸附和析出过程中的能量变化和反应活化能；11、考虑不同的氢覆盖度和吸附位点，全面评估其氢吸附/析出性能；12、s4：筛选优化：13、根据计算结果，评估bi2se3的拓扑性质和析氢性能；14、通过掺杂、合金化和表面修饰的方式进一步优化其性能；15、利用机器学习等方法对筛选结果进行深度分析，以发现新的高性能拓扑析氢材料。16、优选的，所述第一性原理计算包括精确计算材料的能带结构、表面态和边界态的关键拓扑参数。17、优选的，所述氢吸附/析出性能计算包括全面评估材料在氢吸附和析出过程中的能量变化和反应活化能的关键参数。18、优选的，所述筛选优化包括根据计算结果对材料进行结构优化和性能改进。19、优选的，所述初步评估包括候选材料的化学组成和晶体结构因数。20、优选的，所述dft方法为密度泛函理论。21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：22、1、本发明利用第一性原理计算方法，能够准确预测材料的拓扑性质和析氢性能，避免了传统实验方法的盲目性和高成本。通过系统的计算模拟和数据分析，能够快速筛选出具有优异性能的材料，提高了筛选效率和准确性；23、2、本发明同时还筛选出的高性能拓扑析氢材料具有广泛的应用前景，可应用于氢能存储、氢燃料电池等领域。本发明成功筛选出具有优异拓扑性质和析氢性能的bi2se3材料，为氢能技术的发展提供了有力支持。技术特征：1.一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，其特征在于：包括材料预选、第一性原理计算、氢吸附/析出性能计算和筛选优化；2.根据权利要求1所述的一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，其特征在于：所述第一性原理计算包括精确计算材料的能带结构、表面态和边界态的关键拓扑参数。3.根据权利要求2所述的一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，其特征在于：所述氢吸附/析出性能计算包括全面评估材料在氢吸附和析出过程中的能量变化和反应活化能的关键参数。4.根据权利要求3所述的一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，其特征在于：所述筛选优化包括根据计算结果对材料进行结构优化和性能改进。5.根据权利要求4所述的一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，其特征在于：所述初步评估包括候选材料的化学组成和晶体结构因数。6.根据权利要求5所述的一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，其特征在于：所述dft方法为密度泛函理论。技术总结本发明公开了一种适用于拓扑析氢材料的筛选方法，包括材料预选、第一性原理计算、氢吸附/析出性能计算和筛选优化；选择拓扑绝缘体材料Bi2Se3作为候选对象，通过以下步骤进行筛选和优化：S1：材料预选：将Bi2Se3纳入候选材料库，并对其进行初步评估；S2：第一性原理计算：使用DFT方法对Bi2Se3的能带结构、表面态等关键拓扑参数进行计算；评估其电子传输特性和能带间隙，以预测其潜在的析氢性能；S3：氢吸附/析出性能计算：计算Bi2Se3在氢吸附和析出过程中的能量变化和反应活化能；考虑不同的氢覆盖度和吸附位点，全面评估其氢吸附/析出性能。本发明成功筛选出具有优异拓扑性质和析氢性能的Bi2Se3材料，为氢能技术的发展提供了有力支持。技术研发人员：赵敏,玉威旺,王盛聪,何珺受保护的技术使用者：河北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15