Accelerating the Discovery of g-C3N4-Supported Single Atom Catalysts for Hydrogen Evolution Reaction: A Combined DFT and Machine Learning Strategy

吉布斯自由能 化学 密度泛函理论 支持向量机 机器学习 材料科学 热力学 计算机科学 计算化学 物理
作者
M. V. Jyothirmai,D. Roshini,B. M. Abraham,Jayant K. Singh
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (10): 5598-5606 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acsaem.3c00835
摘要

Two-dimensional materials supported by single atom catalysis (SAC) is foreseen to replace platinum for large-scale industrial scalability of sustainable hydrogen generation. Here, a series of metal (Al, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn) and nonmetal (B, C, N, O, F, Si, P, S, Cl) single atoms embedded on various active sites of graphitic carbon nitride (g-C3N4) are screened by density functional theory (DFT) calculations and six machine learning (ML) algorithms (support vector regression, gradient boosting regression, random forest regression, AdaBoost regression, multilayer perceptron regression, ridge regression). Our results based on formation energy, Gibbs free energy, and bandgap analysis demonstrate that the single atoms of B, Mn, and Co anchored on g-C3N4 can serve as highly efficient active sites for hydrogen production. The ML model based on support vector regression (SVR) exhibits the best performance to accurately and rapidly predict the Gibbs free energy of hydrogen adsorption (ΔGH) with a lower mean absolute error (MAE) and a high coefficient of determination (R2) of 0.08 eV and 0.95, respectively. Feature selection based on the SVR model highlights the top five primary features: formation energy, bond length, boiling point, melting point, and valence electron as key descriptors. Overall, the multistep workflow employed through DFT calculations combined with ML models for efficient screening of potential candidates for hydrogen evolution reaction (HER) from g-C3N4-based single atom catalysis can significantly contribute to the catalyst design and fabrication.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
刚刚
GK发布了新的文献求助10
1秒前
范淑婷完成签到 ,获得积分20
2秒前
周晴完成签到 ,获得积分10
2秒前
灬风尘曦曦丶完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
雨雨雨雨雨文完成签到 ,获得积分10
2秒前
Q7完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
琅琊稳重的团子完成签到,获得积分10
3秒前
家欣完成签到 ,获得积分10
3秒前
腼腆的又槐完成签到 ,获得积分10
3秒前
晶格畸变完成签到,获得积分10
4秒前
风犬少年完成签到,获得积分10
4秒前
甜蜜访天发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
coeds完成签到,获得积分10
6秒前
howgoods完成签到,获得积分10
6秒前
lilanxin发布了新的文献求助30
6秒前
tianzml0发布了新的文献求助10
6秒前
Star1983发布了新的文献求助10
7秒前
俊秀的烧鹅完成签到 ,获得积分10
7秒前
罗静发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
布鲁完成签到,获得积分10
10秒前
温暖白容完成签到 ,获得积分10
10秒前
Xhh完成签到,获得积分10
10秒前
GK完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
犹豫的夏彤完成签到,获得积分10
13秒前
研友_VZG7GZ应助大佛老爷采纳,获得10
14秒前
heydududu完成签到 ,获得积分10
15秒前
Jasper应助淡淡邑采纳,获得10
16秒前
八一应助甜甜映菡采纳,获得10
16秒前
顺其自然完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
清茶完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
LiN完成签到 ,获得积分10
18秒前
高分求助中
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
The three stars each: the Astrolabes and related texts 500
Revolutions 400
Diffusion in Solids: Key Topics in Materials Science and Engineering 400
Phase Diagrams: Key Topics in Materials Science and Engineering 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2451692
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2124673
关于积分的说明 5407052
捐赠科研通 1853387
什么是DOI,文献DOI怎么找? 921782
版权声明 562273
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 493078