本发明属于催化剂性能预测领域，具体地说，涉及一种催化加氢单原子催化剂的设计，本发明还涉及该单原子催化剂设计的预测方法。
背景技术：
1、加氢工业是现代化工中最重要的产业之一，在石油化工、精细化工和化学合成等领域具有广泛的应用价值。加氢催化剂对环境保护也推动了石油加氢市场的发展，可以有效去除石油中的硫、氮等有害物质，减少尾气排放。此外，加氢催化剂还可以用于生成高附加值化学品，为现代化工产业带来可观的环境与经济效益。然而，催化加氢技术的发展主要受限于较低的底物分子转化率以及目标产物选择性，严重阻碍了催化加氢催化剂的发展。因此，开发负载型高效加氢催化剂是当前催化加氢领域的重大科学问题，也是推动加氢技术发展的关键。
2、近年来，单原子催化剂因其独特的几何-电子结构、最大化的原子利用率以及高活性而受到越来越多的关注，也被广泛应用于各种加氢反应中，展现出优异的催化加氢性能。在加氢反应中，催化剂的电子结构对活性有很大影响，缺电子的单原子活性中心对h2解离活性低，导致活性降低，而富电子的活性中心对h2解离能力强，可较大的提升催化加氢反应活性。然而，金属元素种类、配位结构、载体类型的多样性使得单原子催化剂的设计存在诸多困难，如制备工艺复杂、工作量大、周期长、试错次数多、成本高等。因此，获得具有富电子活性位的高效单原子催化剂是一项重大挑战。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，该单原子催化剂活性中心处于富电子状态，可用于预测催化加氢性能。
2、为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
3、一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂的设计方法
4、1)建立单原子催化剂模型并进行结构优化，利用理论计算分析活性中心原子电荷分布；
5、2)向步骤1)所建立模型中引入第二组分单原子，调控原子间距，采用的力收敛标准以及10-5ev的能量收敛标准进行结构优化；利用理论计算分析活性中心原子与第二组分原子电荷再分布，得到相应转移电荷数，并将转移电荷数进行收集建立数据库；
6、3)将2)得到的不同单原子催化剂中的电荷转移数与实验结果相结合，通过统计电荷转移数与加氢性能之间的关系，得到单原子催化活性和电荷转移的内在关联，并建立相关预测模型。
7、优选地，步骤1)单原子催化剂模型的活性中心为pd、pt、rh、ir、ru、ni、fe中的一种；其载体为al2o3，tio2，c，sio2，分子筛，ceo2，zno，mgo，co2o3中的一种。
8、优选地，步骤2)所述第二组分为ba，ca，fe，mg，co，ni，zn，pt，rh，ga，ge，sn，in，ce，y，mn，au，cr，v，cd，cu，pb，bi，w，ag中的一种。
9、优选地，步骤1)和步骤2)所述理论计算分析为bader电荷分析和差分电荷分析。
10、优选地，步骤1)所述的建立单原子催化剂模型使用materials studio软件中的dmol3模块进行单原子催化剂模型的建立。
11、为了更好的进行几何优化，步骤1)和步骤2)中所述的结构优化是利用电子与离子之间的相互作用，采用基于交换相关泛函数perdew burke emzerh的投影增广波方法和广义梯度近似方法进行描述，将平面波基扩展到截止能量为350-600ev和2*2*1的k点网格；采用的力收敛标准以及10-5ev的能量收敛标准进行结构优化。。
12、优选地，步骤2)所述的原子间距为
13、优选地，步骤2)所述数据库包括：各单原子催化剂的电荷转移数，加氢活性，转化率，选择性，稳定性。
14、优选地，步骤3)所述实验结果包括加氢活性，转化率，选择性，稳定性。
15、优选地，步骤3)所述预测模型为树模型、支持向量机、核岭回归、多层感知机的其中之一。
16、与现有技术相比，本发明具有如下优势：
17、(1)本发明提供的技术方案通过构建单原子催化剂模型，并引入第二单原子组分，通过调控原子间距，基于第一性原理计算，获取原子间电荷转移情况，并建立相关数据库。
18、(2)本发明通过与实验结果相结合，揭示了单原子催化加氢活性和活性中心电子密度的内在关联，并建立相关预测模型，有效指导单原子催化剂的设计合成。
19、(3)本发明用于预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，可解决现有技术中加氢用单原子催化剂开发所存在周期长、试错次数多、成本高等问题，实现高效单原子催化剂的合成。
1.一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，单原子催化剂模型的活性中心为pd、pt、rh、ir、ru、ni、fe中的一种；其载体为al2o3，tio2，c，sio2，分子筛，ceo2，zno，mgo，co2o3中的一种。
3.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，所述第二组分为ba，ca，fe，mg，co，ni，zn，pt，rh，ga，ge，sn，in，ce，y，mn，au，cr，v，cd，cu，pb，bi，w，ag中的一种。
4.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)所述理论计算分析为bader电荷分析和差分电荷分析。
5.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，步骤1)所述的建立单原子催化剂模型使用materials studio软件中的dmol3模块进行单原子催化剂模型的建立。
6.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，步骤1)、步骤2)所述的结构优化是所述的结构优化是利用电子与离子之间的相互作用，采用基于交换相关泛函数perdew burke emzerh的投影增广波方法和广义梯度近似方法进行描述，将平面波基扩展到截止能量为350-600ev和2*2*1的k点网格；采用的力收敛标准以及10-5ev的能量收敛标准进行结构优化。
7.根据权利要求1所述一种用于预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，所述的原子间距为
8.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，所述数据库包括：各单原子催化剂的电荷转移数，加氢活性，转化率，选择性，稳定性。
9.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，实验结果包括加氢活性，转化率，选择性，稳定性。
10.根据权利要求1所述一种可预测催化加氢性能的单原子催化剂设计方法，其特征在于，所述预测模型为树模型、支持向量机、核岭回归、多层感知机的其中之一。
