10月6日消息(arXiv预印本,编号2610.08040,2026年10月6日提交至cond-mat.mtrl-sci),一项新研究针对高熵合金(HEA)纳米催化剂组合空间庞大、最优成分难寻的痛点,开发出一套多尺度计算筛选框架:将机器学习能量预测、热力学蒙特卡洛采样、贝叶斯优化与动力学蒙特卡洛(kMC)模拟串联,在九元素组成空间中对85原子纳米颗粒模型进行析氢反应(HER)活性筛选。
核心发现是筛选准则的系统性差异:仅基于吸附能的静态优化倾向于选出铂(Pt)富集、组元数少的成分;而纳入反应动力学的kMC优化则将成分更加多元的高熵配方排在前列。这一结果表明,催化剂设计中以吸附能 descriptor 为核心的静态筛选可能系统性低估多组元高熵催化剂的活性潜力,动力学层面的评价会改变最优成分的选择方向。
析氢反应是水电解制氢阴极的核心反应,铂族金属用量与活性是质子交换膜电解槽成本的关键变量。高熵合金通过近无限组合空间提供调控吸附特性的自由度,但实验穷举不可行,计算筛选因此成为主通道。该框架的价值在于把活性评价从热力学 descriptor 推进到显式动力学,为低铂/非铂析氢催化剂的理性设计提供了可扩展的方法论。
论文为预印本,尚未经同行评审。作者团队来自计算材料与催化领域(作者署名以预印本页面为准),研究方法与数据可从arXiv页面获取。
(来源:arXiv)