亲爱的研友该休息了!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!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Enhanced Hydrogen Evolution Performance at the Lateral Interface between Two Layered Materials Predicted with Machine Learning

材料科学 接口(物质) 工程物理 纳米技术 复合材料 润湿 化学 工程类 坐滴法 有机化学
作者
Thi Hue Pham,Eunsong Kim,Kyoungmin Min,Young‐Han Shin
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (23): 27995-28007 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acsami.3c03323
摘要

While economical and effective catalysts are required for sustainable hydrogen production, low-dimensional interfacial engineering techniques have been developed to improve the catalytic activity in the hydrogen evolution reaction (HER). In this study, we used density functional theory (DFT) calculations to measure the Gibbs free energy change (ΔGH) in hydrogen adsorption in two-dimensional lateral heterostructures (LHSs) MX2/M'X'2 (MoS2/WS2, MoS2/WSe2, MoSe2/WS2, MoSe2/WSe2, MoTe2/WSe2, MoTe2/WTe2, and WS2/WSe2) and MX2/M'X' (NbS2/ZnO, NbSe2/ZnO, NbS2/GaN, MoS2/ZnO, MoSe2/ZnO, MoS2/AlN, MoS2/GaN, and MoSe2/GaN) at several different positions near the interface. Compared to the interfaces of LHS MX2/M'X'2 and the surfaces of the monolayer MX2 and MX, the interfaces of LHS MX2/M'X' display greater hydrogen evolution reactivity due to their metallic behavior. The hydrogen absorption is stronger at the interfaces of LHS MX2/M'X', and that facilitates proton accessibility and increases the usage of catalytically active sites. Here, we develop three types of descriptors that can be used universally in 2D materials and can explain changes in ΔGH for different adsorption sites in a single LHS using only the basic information of the LHSs (type and number of neighboring atoms to the adsorption points). Using the DFT results of the LHSs and the various experimental data of atomic information, we trained machine learning (ML) models with the chosen descriptors to predict promising combinations and adsorption sites for HER catalysts among the LHSs. Our ML model achieved an R2 score of 0.951 (regression) and an F1 score of 0.749 (classification). Furthermore, the developed surrogate model was implemented to predict the structures in the test set and was based on confirmation from the DFT calculations via ΔGH values. The LHS MoS2/ZnO is the best candidate for HER among 49 candidates considered using both DFT and ML models because it has a ΔGH of −0.02 eV on top of O at the interface position and requires only −171 mV of overpotential to obtain the standard current density (10 A/cm2).

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
Panther完成签到,获得积分10
15秒前
默默无闻完成签到 ,获得积分10
21秒前
Merci完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
HUJL完成签到,获得积分10
42秒前
guyuzheng完成签到,获得积分10
45秒前
爱听歌谷蓝完成签到,获得积分10
48秒前
霍金完成签到,获得积分20
50秒前
鲁成危完成签到,获得积分10
50秒前
魔幻的芳完成签到,获得积分10
52秒前
火星上的宝马完成签到,获得积分10
55秒前
悲凉的忆南完成签到,获得积分10
58秒前
陈旧完成签到,获得积分10
1分钟前
欣欣子完成签到,获得积分10
1分钟前
霍金发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
yxl完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
可耐的盈完成签到,获得积分10
1分钟前
绿毛水怪完成签到,获得积分10
1分钟前
lsc完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
小fei完成签到,获得积分10
1分钟前
野生白滚滚完成签到 ,获得积分10
1分钟前
麻辣薯条完成签到,获得积分10
1分钟前
时尚身影完成签到,获得积分10
1分钟前
leoduo完成签到,获得积分0
1分钟前
流苏2完成签到,获得积分10
1分钟前
科研狗完成签到 ,获得积分10
1分钟前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
科研通AI6.1应助霍金采纳,获得10
1分钟前
2分钟前
Estrella发布了新的文献求助10
2分钟前
周学习完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
3分钟前
长情半邪发布了新的文献求助10
3分钟前
1900发布了新的文献求助10
3分钟前
高分求助中
(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
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Feldspar inclusion dating of ceramics and burnt stones 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
What is the Future of Psychotherapy in a Digital Age? 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5957982
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7186875
关于积分的说明 15947024
捐赠科研通 5093473
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2737365
邀请新用户注册赠送积分活动 1698392
关于科研通互助平台的介绍 1618119