探索三元金屬硫化物作為二氧化碳還原反應的電催化劑

積極減少二氧化碳最有前景的途徑之一₂大氣中的二氧化碳透過電催化二氧化碳將其回收成有價值的化學品₂還原反應。使用合適的電催化劑，這可以在溫和的條件下以較低的能源成本實現。

人們正在積極研究許多類型的電催化劑，但大多數都存在電催化活性低、選擇性差或穩定性低的問題。

金屬硫化物可能為這個難題提供巨大的潛在解決方案。透過結合離子和共價特性，這個獨特的材料系列提供了良好的催化活性和。

三元金屬體係有望成為更好的解決方案，因為根據最近的研究，簡單的金屬硫化物仍然只能在CO2中產生一些簡單的碳化合物₂還原反應，因此缺乏通用性。然而，討論三元金屬硫化物作為 CO 功能的出版物仍然很少。₂還原電催化劑。

在此背景下，日本東京工業大學助理教授 Akira Yamaguchi 領導的研究小組致力於研究三元金屬硫化物的趨勢，這一趨勢在其他地方尚未報導。

在他們最新的研究中，發表在材料科學與工程：R：報告他們將實驗數據分析和機器學習結合起來，深入了解材料科學中的這個未知領域。

「三元金屬硫化物可能提供協同雙金屬效應，增強 CO₂還原效能。然而，這些材料具有複雜的電子結構，很難利用它們對中間化合物的吸附能來分析不同金屬和合金的電催化劑性能趨勢，」Yamaguchi 解釋道。

為了克服這些挑戰，研究人員開發了一種新穎的篩選方法。與先前的篩選方法（通常涉及電催化劑吸附能的計算成本高昂的計算）不同，研究人員專注於分析從實驗和數據分析中得出的更容易測量和計算的材料特性。

使用從他們自己的合成金屬的各種測量中獲得樣本中，研究人員計算了一組代表結構、體積和表面參數的材料屬性。

他們也測量了電化學CO₂材料的還原活性。此外，他們在機器學習模型中使用了四種不同的高維度回歸演算法來揭示材料特性和電催化性能之間可能的關係。

透過這種方式，研究人員設計了一個簡化的工作流程，可以識別重要參數來解釋電催化材料高活性的起源。這項研究的主要發現之一是專注於三元晶體結構與僅關注其元素組成相比，硫化物會產生更好的結果。

「我們的方法比其他篩選技術負擔更輕，並且不需要高通量實驗工具。此外，它具有普適性並適用於許多材料，鑑於 CO2 材料活性數據的可用性有限，因此它特別有益₂還原反應，」山口解釋。

研究小組希望他們的努力能為二氧化碳的發展提供有效的設計指南₂使用自然界中普遍存在的材料的轉化催化劑，以及其指南在其他研究領域的可能應用。