1. 华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧与低碳利用全国重点实验室
2. 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司
3. 中国船舶集团有限公司第七一一研究所
4. 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
纸质出版:2026
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余睿明, 林槿, 毛军, 等. 机器学习赋能CO2电还原催化剂设计与高通量筛选研究进展[J]. 能源研究与管理, 2026,18(2):48-59. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.006.
余睿明, 林槿, 毛军, et al. 机器学习赋能CO2电还原催化剂设计与高通量筛选研究进展[J]. 2026, 18(2): 48-59. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.006.
余睿明, 林槿, 毛军, 等. 机器学习赋能CO2电还原催化剂设计与高通量筛选研究进展[J]. 能源研究与管理, 2026,18(2):48-59. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.006. DOI:
余睿明, 林槿, 毛军, et al. 机器学习赋能CO2电还原催化剂设计与高通量筛选研究进展[J]. 2026, 18(2): 48-59. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.006. DOI:
为了解决传统试错法研发CO
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电还原(CO
RR)催化剂周期冗长、筛选效率低下、难以满足工业对高性能催化剂的需求,本文基于机器学习(ML)与密度泛函理论(DFT)的耦合高通量筛选思路,系统梳理CO
RR催化剂多维度理性设计调控策略,对比多类催化材料的数据驱动筛选研究进展并剖析现存技术短板。从电子结构、几何形貌、表面微环境及反应条件等多维度,归纳催化剂活性、选择性与稳定性调控手段;分类评述金属/合金、金属化合物、单/双原子及MOF基等多类催化剂结合机器学习开展高通量筛选的研究进展,对比不同材料体系适用机器学习算法、关键描述符与筛选流程。在金属合金体系中,基于主动学习模型可将CO吸附能预测误差控制在0.1 eV以内,通过t-SNE降维与火山图快速筛选高乙烯选择性Cu-Al多元合金;金属硫化物、MXene等化合物催化剂以d带中心、金属电负性为核心描述符,可一次性完成数百种材料的预筛选;单/双原子催化剂依托金属-载体相互作用、配位电子特征打破中间体吸附能线性标度关系,定向筛选甲烷高活性位点;MOF、异质结等新型催化剂可通过机器学习构建捕集-还原一体化预测框架,但现有研究多停留在理论计算层面,缺乏系统实验验证。最后剖析机器学习用于CO
RR催化剂筛选现存的短板,针对性提出未来四大优化发展方向,同时展望该技术在推动催化剂理性设计、助力碳循环与绿色能源产业化方面的应用前景。数据驱动的高通量筛选可大幅压缩催化剂研发成本与周期,旨在为后续CO
RR催化剂的理性设计与工业应用提供参考。
谭志宣,夏洪伟.国内减碳现状及“双碳”目标实现途径[J].能源研究与管理,2022(01).
罗一凡,岳子静,张墨苇,王莞珏,蒋书涵,丰米宁.中国碳达峰、碳中和能源控制目标及供给侧清洁化进程[J].能源研究与管理,2022(03).
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