Accelerating Multi-Elemental Catalyst Discovery with Interpretable Machine Learning and Automated Experimentation

工作流程 计算机科学 自动化 降级(电信) 贝叶斯优化 催化作用 机器学习 人工智能 可解释性 集合(抽象数据类型) 化学 再现性 工艺工程 堆栈(抽象数据类型) 分数(化学) 材料科学 遗传算法 感应耦合等离子体 机器人学 多层感知器 非线性规划 工艺优化 校准 最优化问题 可信赖性 算法
作者
F. T. Liu,Zhilong Chen,Han Hu,C. C. Li,Lisong Zhang,Zeming Liu,Guangxu Chen
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (15): 11699-11711
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c20552
摘要

Multielemental catalysts (MECs) offer broad compositional freedom for tuning catalytic performance, yet practical optimization is often limited by trial-and-error synthesis and testing. Here we implement a transferable, reproducible closed-loop discovery workflow on a fully commercial robotic automation stack and couple it with machine-learning-guided optimization to accelerate MEC development for tetracycline degradation in a peroxymonosulfate (PMS)-based Fenton-like system. An adaptive-learning genetic algorithm (GA) was used to design an initial campaign of 144 MECs to train a multilayer perceptron (MLP) surrogate model. The GA-MLP closed loop then proposed and experimentally validated 25 additional candidates, identifying four high-performing MECs and increasing tetracycline degradation efficiency from ∼78% in the initial data set to 93% for the best catalyst. To substantiate the executability and reproducibility of the digital recipe, inductively coupled plasma optical emission spectrometry confirmed that recommended precursor ratios were translated into measured catalyst compositions with minor deviations, and catalysts prepared robotically and manually under identical protocols exhibited consistent degradation performance. Finally, SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis enabled model interpretation and revealed nonlinear composition-performance contributions, providing quantitative guidance for metal fraction and promoter loading windows. This work demonstrates a reproducible, automation-ready strategy for sample-efficient optimization of multielement catalysts for advanced oxidation processes in environmental applications.
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
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
在水一方应助alandan采纳,获得10
6秒前
6秒前
郭磊完成签到 ,获得积分10
17秒前
btcat完成签到,获得积分0
17秒前
17秒前
噗愣噗愣地刚发芽完成签到 ,获得积分10
25秒前
25秒前
29秒前
arniu2008发布了新的文献求助10
31秒前
云峤完成签到 ,获得积分10
37秒前
lindalin完成签到,获得积分10
41秒前
41秒前
jackhlj完成签到,获得积分10
47秒前
范白容完成签到 ,获得积分0
52秒前
54秒前
xixihaha完成签到,获得积分10
55秒前
1分钟前
1分钟前
釜底游鱼完成签到 ,获得积分10
1分钟前
夜曦发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
alandan发布了新的文献求助10
1分钟前
demom完成签到 ,获得积分10
1分钟前
shuzi完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
shuzi发布了新的文献求助10
1分钟前
墩墩完成签到,获得积分20
1分钟前
握瑾怀瑜完成签到 ,获得积分0
1分钟前
如意的蹇完成签到,获得积分20
1分钟前
Nina发布了新的文献求助30
1分钟前
baa完成签到,获得积分10
1分钟前
Kao应助alandan采纳,获得30
1分钟前
调皮平蓝完成签到,获得积分10
1分钟前
猪鼓励完成签到,获得积分10
1分钟前
kyt_vip完成签到,获得积分10
1分钟前
mrconli完成签到,获得积分10
1分钟前
xh完成签到,获得积分10
1分钟前
king07完成签到,获得积分10
1分钟前
落寞的幻竹完成签到,获得积分10
1分钟前
xuejingling应助科研通管家采纳,获得10
1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
Health Psychology 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
When Is Two-Stage Sample Robust Optimization Asymptotically Optimal? 500
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 500
Discerning Saints: Moralization of Intrinsic Motivation and Selective Prosociality at Work 500
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7592489
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9169720
关于积分的说明 19626140
捐赠科研通 7170512
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3267520
关于科研通互助平台的介绍 2432371
邀请新用户注册赠送积分活动 2260009