Large Language Models Assisted Materials Development: Case of Predictive Analytics for Oxygen Evolution Reaction Catalysts of (Oxy)hydroxides

催化作用 分析 析氧 化学 计算机科学 化学工程 材料科学 有机化学 数据科学 工程类 物理化学 电极 电化学
作者
Chenyang Wei,Yutong Shi,Wenbo Mu,Hongyuan Zhang,Rui Qin,Yijun Yin,Gangqiang Yu,Tiancheng Mu
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:13 (14): 5368-5380 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.5c00798
摘要

This study explores the transformative role of artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) in materials science, leveraging large language models (LLMs) such as OpenAI’s ChatGPT. Focusing on (oxy)hydroxides as oxygen evolution reaction (OER) catalysts, we demonstrate how LLMs streamline data extraction, significantly reducing reliance on traditional, time-intensive methods. Using few-shot training and strategic prompting, ChatGPT achieved an extraction accuracy of approximately 0.9. The curated data set was then used to predict OER performance via the PyCaret library to evaluate various ML algorithms and a high-accuracy XGBoost regression model with accuracies above 0.9 is subsequently established. Further analysis using SHAP and Python Symbolic Regression (PySR) identified key descriptors-electrochemical double-layer capacitance, transition metal composition, support material, and d-electron count-as critical factors, consistent with established electrochemical principles. Additionally, SHAP’s extreme values for Cu and Zn suggest unconventional catalytic roles, potentially linked to Cu2O-facilitated NiOOH formation and Zn-induced electronic modulation, demonstrating the power of data-driven analysis in uncovering hidden mechanisms. To enhance literature-based insights, Microsoft’s GraphRAG technology was employed for in-depth chemical information retrieval. Overall, this study introduces an innovative, end-to-end ML framework powered by ChatGPT, promoting broader AI adoption in scientific research and bridging computational intelligence with experimental sciences.
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