Machine Learning Across Metal and Carbon Support for the Screening of Efficient Atomic Catalysts Toward CO2 Reduction

电催化剂 催化作用 材料科学 工作(物理) 碳纤维 电化学 计算机科学 生物系统 纳米技术 电极 热力学 化学 物理化学 物理 生物化学 生物 复合数 复合材料
作者
Mingzi Sun,Bolong Huang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (34) 被引量:37
标识
DOI:10.1002/aenm.202301948
摘要

Abstract Developing efficient atomic catalysts (ACs) for the CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) still requires ultrahigh experimental resources and a long research period due to the complicated reaction mechanisms and abundant active sites. Herein, this work presents the energy‐based first principles machine learning (FPML) method for the first time based on over 15 000 datasets to directly predict the reaction trends of the CO 2 RR. The unique scaling relationship of the hydrogenation steps is revealed in ACs for the CO 2 RR, which is correlated with the active sites instead ofelectron transfer numbers. Based on machine learning (ML) predictions, this work reports that the standard electrode potential is affected by the pH values, and proposes a zero‐point calibration strategy to realize more accurate predictions of electrocatalysis reactions to supply meaningful references to experiments. The formation of electroactive regions constructed by mixing active sites is revealed, which confirms the neighboring effects for the activation of active sites. In addition, the prediction of C 3 intermediates indicates the potential of multicarbon coupling processes on the carbon active sites of graphdiyne. This work supplies an effective method to predict chemical reaction trends of different ACs in the CO 2 RR by ML, which is expected to accelerate the rational design of novel ACs for broad electrocatalysis.
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