Interpretable Machine Learning Models for Practical Antimonate Electrocatalyst Performance

电催化剂 锑酸盐 计算机科学 人工智能 化学 机器学习 纳米技术 材料科学 电化学 电极 无机化学 物理化学 锑
作者
Shyam Deo,Melissa E. Kreider,Gaurav A. Kamat,McKenzie A. Hubert,José A. Zamora Zeledón,Lingze Wei,Jesse Matthews,Nathaniel Keyes,Ishaan Singh,Thomas F. Jaramillo,Frank Abild‐Pedersen,Michaela Burke Stevens,Kirsten T. Winther,Johannes Voss
出处
期刊:ChemPhysChem [Wiley]
卷期号:25 (13): e202400010-e202400010 被引量:3
标识
DOI:10.1002/cphc.202400010
摘要

Abstract Computationally predicting the performance of catalysts under reaction conditions is a challenging task due to the complexity of catalytic surfaces and their evolution in situ, different reaction paths, and the presence of solid‐liquid interfaces in the case of electrochemistry. We demonstrate here how relatively simple machine learning models can be found that enable prediction of experimentally observed onset potentials. Inputs to our model are comprised of data from the oxygen reduction reaction on non‐precious transition‐metal antimony oxide nanoparticulate catalysts with a combination of experimental conditions and computationally affordable bulk atomic and electronic structural descriptors from density functional theory simulations. From human‐interpretable genetic programming models, we identify key experimental descriptors and key supplemental bulk electronic and atomic structural descriptors that govern trends in onset potentials for these oxides and deduce how these descriptors should be tuned to increase onset potentials. We finally validate these machine learning predictions by experimentally confirming that scandium as a dopant in nickel antimony oxide leads to a desired onset potential increase. Macroscopic experimental factors are found to be crucially important descriptors to be considered for models of catalytic performance, highlighting the important role machine learning can play here even in the presence of small datasets.
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