【寧夏大學(xué)新聞中心訊 前沿科學(xué)與技術(shù)學(xué)部】近日，寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院張鵬飛課題組在機(jī)器學(xué)習(xí)篩選高熵氧化物催化劑研究方面取得進(jìn)展。該工作以“Machine Learning Accelerated Discovery of Entropy-Stabilized Oxide Catalysts for Catalytic Oxidation”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Journal of the American Chemical Society》。該論文第一作者為博士生段曉嵐，張鵬飛教授為唯一通訊作者，寧夏大學(xué)為第一完成單位。

一元至三元金屬氧化物的催化性能已通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了充分研究，而剩下的探索空間似乎僅限于高熵金屬氧化物（HEOs，元素種類(lèi)≥5）。然而，由于元素組成無(wú)數(shù)，通過(guò)試錯(cuò)法發(fā)現(xiàn)HEO催化劑變得不可能。本文基于A(yíng)Cr₂O_x催化劑體系的晶相和催化性能研究，由于通過(guò)相應(yīng)高精度機(jī)器學(xué)習(xí)模型（交叉驗(yàn)證分?jǐn)?shù)>0.7）獲得的元素重要性序列相似，推斷出單一尖晶石相與CH₄氧化良好催化活性之間存在強(qiáng)相關(guān)性。此外，通過(guò)搜索負(fù)數(shù)據(jù)并選擇適當(dāng)?shù)挠?xùn)練數(shù)據(jù)，建立了高質(zhì)量的回歸模型，以搜索性能更佳的催化劑。最終，篩選出的打破常規(guī)的催化劑Ni_0.04Co_0.48Zn_0.36V_0.12Cr₂O_x具有出色的抗硫和抗水性以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性（>7000小時(shí)，T₉₀=345°C），這項(xiàng)研究展示了將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)針對(duì)目標(biāo)過(guò)程的高熵金屬氧化物的潛力。

張鵬飛教授團(tuán)隊(duì)聚焦高熵氧化物的催化機(jī)制研究，自2022年以來(lái)，以寧夏大學(xué)作為第一單位先后在Nature Commun., JACS, AIChE., Chem. Eng. Sci., IECR, AppliedCatal. B., J.Catal., Chem. Eng. J.,等化工領(lǐng)域期刊發(fā)表論文20多篇；獲得中國(guó)化工學(xué)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)石油化工聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、江西省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。

文章鏈接：Machine Learning Accelerated Discovery of Entropy-Stabilized Oxide Catalysts for Catalytic Oxidation, Journal of the American Chemical Society, 2024. https://doi.org/10.1021/jacs.4c12838