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文章重点解读
中科院长春应用化学研究所周敏研究员课题组创新性地提出了一种将高通量实验与数据驱动策略相结合的流程性方法，用于加速高效高熵合金（HEA）电催化剂的发现过程。借助于高通量液体配发工作站（MT-HTP/LD100）与高通量芯片点样工作站（MT-HTP/CS100）阵列化制备的高通量特性，在极短时间（10 h）、极小空间（4 mm2）内可制备上百组催化剂前驱体阵列。结合超快高温炉ESHOCK-2023A（吉林省帕迪克精密仪器有限公司）脉冲高温合成技术，实现多元素组合和多成分组合HEA阵列高效合成。通过超分辨电化学显微镜系统MT-SRECM100的扫描电化学液池显微镜（SECCM）技术，结合本征活性评估理论，以超高效率（100组/天）实现HEA阵列的氢析出反应（HER）本征活性高通量精准评估。评估结果为集成机器学习（EML）模型构建和训练提供了准确的成分-活性数据集，进一步以该模型预测生成了活性数据库并排序，为实际高效催化剂的合成提供了准确指导。该高通量发现策略结合了人工智能大语言模型（LLM）、高通量实验、机器学习以及实际催化剂验证，为能源催化领域的高效多元材料加速发现提供了新途径。需要强调的是，超分辨电化学显微镜系统为HEA催化剂点阵的高通量本征活性测量提供了完整解决方案。
图1：通过高通量实验和数据驱动策略加速发现高效HEA电催化剂的工作流程。
图2：微尺度HEA催化剂阵列的高通量制备和表征。
图1和2展示了高通量实验结合数据驱动策略加速发现高效HEA电催化剂的流程性方法。该方法始于LLM挖掘15000篇相关研究性文献提供的元素数据库，结合高通量微尺度前驱体打印和高温脉冲加热技术，快速制备多种元素组合以及范例元素组合下不同成分比例的HEA阵列。基于SECCM快速筛选平台，首次提出了一种可靠的电催化本征活性量化理论（即定义相对电流密度jrelative），从而准确识别出高活性HEA元素组合并提供范例体系下的成分-活性数据集。随后利用高效EML模型，预测范例体系的细分成分空间活性数据库。基于数据库结果推荐了两组有前途的催化剂成分，并在实际电催化评估中进行了验证。值得强调的是，该流程性方法具有极高的时间效率和低廉的实验成本，预计能够解决HEA元素组合及成分多样性带来的挑战，并为HEA微型材料库和相应活性数据库构建提供可行范例。
超分辨电化学Lab推广
联系人：许经理 17843129655（同微信）
超分辨电化学显微镜的关键作用
当前，超高时间&空间分辨率的化学反应测量已经成为能源、材料、催化、环境与生命科学等众多领域的关注焦点。这些被测量的化学反应一般发生在界面上，但有些发生在材料体相以及溶液中。超分辨电化学显微镜（SRECM）技术对物理高分辨表征技术（微观物理信息—结构&成分）实现了不可或缺的有益补充（微观化学信息—反应动力学&速率)，建立了之前难以获得的精准构效关系。
以扫描电化学液池显微镜（SECCM）技术为例，它能够直接绘制二维材料、表面缺陷及晶界等不同位置的催化活性差异（参见Nature, 2023, 620, 782；Nature, 2021, 593, 67；Science, 2017, 358, 1187；Nat. Mater., 2021, 20, 1000等）。同样，扫描电化学显微镜（SECM）技术能够实现催化反应中间体、动力学速率以及催化剂活性位点密度的定量测量（参见Nat. Catal., 2021, 4, 654；Nat. Catal., 2021, 4, 615等）。
这些先进的SRECM技术为我们提供了在微观尺度上理解化学反应的窗口，同时也为精确设计和优化催化剂、材料以及理解反应动力学机制提供了有力工具。
超分辨电化学Lab
以超分辨电化学显微镜为核心，通过一站式完整解决方案&完全自主研发产品，实现化学反应的高分辨测量（也称化学高分辨）。
六大主力型号
最强型号MT-SRECM600——超分辨电化学显微镜与共聚焦拉曼显微镜联用
代表作
Accelerating the Discovery of Efficient High-Entropy Alloy Electrocatalysts: High-Throughput Experimentation and Data-Driven Strategies, Nano Lett. 2024 (https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03208).
Modulating the Surface Concentration and Lifetime of Active Hydrogen in Cu-Based Layered Double Hydroxides for Electrocatalytic Nitrate Reduction to Ammonia, ACS Catal. 2024, 14, 12042.
Accelerating the Discovery of Oxygen Reduction Electrocatalysts: High‐Throughput Screening of Element Combinations in Pt‐Based High‐Entropy Alloys, Angew Chem. Int. Ed. 2024, e202407116.
Benchmarking the Intrinsic Activity of Transition Metal Oxides for the Oxygen Evolution Reaction with Advanced Nanoelectrodes, Angew Chem. Int. Ed. 2024, e202404663(hot paper).
Thermally Enhanced Relay Electrocatalysis of Nitrate-to-Ammonia Reduction over Single-Atom-Alloy Oxides, J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 7779.
AI-高通量材料平台推广
联系人：许经理 17843129655（同微信）
AI-高通量材料平台的基本架构
以多维电分析筛选工作站为核心，通过AI驱动≥12种自主研发的高通量材料工作站，实现单日合成与筛选≥2000种目标材料，达到国际领先水平。
AI-高通量材料平台的具体设备
代表作
Accelerating the Discovery of Efficient High-Entropy Alloy Electrocatalysts: High-Throughput Experimentation and Data-Driven Strategies, Nano Lett. 2024 (https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03208).
Accelerating the Discovery of Oxygen Reduction Electrocatalysts: High‐Throughput Screening of Element Combinations in Pt‐Based High‐Entropy Alloys, Angew Chem. Int. Ed. 2024, e202407116.
仪器信息可参阅
课题组网站：
http://gw.mintech-instrument.com/
仪器信息网：
https://www.instrument.com.cn/netshow/SH117451/
