Performance of the nitrogen reduction reaction on metal bound g-C6N6: a combined approach of machine learning and DFT

文献情報

出版日 2022-06-27
DOI 10.1039/D2CP01901A
インパクトファクター 3.676
著者

Moumita Mukherjee, Sayan Dutta, Madhusudan Ghosh, Partha Basuchowdhuri, Ayan Datta


原文を見る

要旨

Developing a cost-effective and environmentally benign substitute for the energy-intensive Haber–Bosch process for the production of ammonia is a global challenge. The electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR) under ambient conditions through the six proton–electron process has attracted significant interest. Herein, a series of transition-metal (TM) based single atom catalysts (SAC) embedded on carbon nitride (C6N6) have been chosen to explore the NRR activity. The promising metals have been primarily screened through density functional theory (DFT) by calculating their adsorption energies on C6N6 – energies for dinitrogen binding and the barriers at the rate determining step. Based on these criteria, amongst the 18 metal centers, Ta based C6N6 emerges as a good candidate for the reduction of nitrogen to NH3. On the other hand, for the Machine Learning (ML) regression models, the covalent radius and the d-band center of the TM have been identified as the most correlated descriptors for predicting the adsorption energy of nitrogen on the active metal center. Besides, probabilistic modeling using the soft voting technique in the classification model allows us to predict the most efficient single atom catalyst. Despite the realistic bottleneck of having only a limited number of TMs to choose from, this technique effectively predicts the best catalyst from a modest dataset. With the highest probabilistic score, Ta based C6N6 dominates over the other catalysts in a good agreement with DFT findings. This letter manifests the effectiveness of the soft voting technique in an ensemble-based classification model.

関連文献

Synthesis of a multimodal molecular imaging probe based on a hyperbranched polymer architecture

Barbara E. Rolfe, Karine Mardon

2014-05-13 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00513A

Photoswitchable nanocomposites made from coumarin-functionalized cellulose nanocrystals

Mahesh V. Biyani, Christoph Weder, E. Johan Foster

2014-06-04 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00486H

A conductive copolymer of graphene oxide/poly(1-(3-aminopropyl)pyrrole) and the adsorption of metal ions

Hongyi Qin, Tao Gong, Yujin Cho

2014-04-29 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00102H

Highly stable hybrid selenophene-3,4-ethylenedioxythiophene as electrically conducting and electrochromic polymers

Shijie Zhen, Shimin Zhang, Guoqun Zhao

2014-05-29 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00529E

Phosphazene-catalyzed ring-opening polymerization of ε-caprolactone: influence of solvents and initiators

Haleema Alamri, Junpeng Zhao, David Pahovnik, Nikos Hadjichristidis

2014-05-30 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00493K

Synthesis and phase behavior of a new 2-vinylbiphenyl-based mesogen-jacketed liquid crystalline polymer with a high glass transition temperature and low threshold molecular weight

Qi-Kai Zhang, Hai-Jian Tian, Yu-Feng Zhu, Yongri Liang, Zhihao Shen, Xing-He Fan

2014-03-11 Paper

DOI: 10.1039/C3PY01755A

Synthesis of functionalized polyisobutylenes using the propylene epoxide/TiCl4 initiating system

Alejandra Alvarez Albarran, Elena Silantyeva, Kwang Su Seo

2014-04-23 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00363B

New method for the synthesis of fully aliphatic telechelic α,ω-dihydroxy-polyisobutylene

Marcela Castano, Matthew L. Becker

2014-06-11 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00569D

From glycidyl carbonate to hydroxyurethane side-groups in alternating fluorinated copolymers

Roukaya Hamiye, Ali Alaaeddine, Mouhamad Awada, Benjamin Campagne, Sylvain Caillol, Sophie M. Guillaume, Bruno Ameduri, Jean-François Carpentier

2014-05-09 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00547C

Reactive macromolecular micelle crosslinked highly elastic hydrogel with water-triggered shape-memory behaviour

Tingting Zhao, Mei Tan, Yulin Cui, Chao Deng, He Huang, Mingyu Guo

2014-05-07 Paper

DOI: 10.1039/C4PY00554F

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2,3-スチオエポキシマドルを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

取り扱いにはPPE(プロテクティブ・パーソナル・エイド)が必要で、防ぐ手袋と保護眼鏡を着用してください。ドラフトチャンバーの使用を推奨します。漏洩した場合は、適...

4267-80-52,3-Thioepoxy Madol
化合物よくある質問

6-氟-2-氨基苯酚の主な用途は何ですか?

6-氟-2-氨基苯酚は主に医薬品の合成材料として使用され、一部の農薬の製造にも利用されます。また、研究用途でも広く使用されています。

53981-25-22-Amino-6-fluorophen...
化合物よくある質問

BOC-S-3-アミニ-4-(4-メチオキシベンチル)-ブタン酸の代替品はありますか?

この化合物の代替品としては、BOC保護基を有さないアミノ酸やその他の保護基化合物が考えられます。また、メチオキシ基を有しない他の芳香族アミノ酸も代替品として挙げ...

126800-59-7(3S)-4-(4-Methoxyphe...
化合物よくある質問

Methyl 2-(chloromethyl)-3-nitrobenzoate(1218910-61-2)の代替品はありますか?

Methyl 2-(chloromethyl)-3-nitrobenzoate(1218910-61-2)の代替品としては、化学組成を変えることで効果を達成する...

1218910-61-2Methyl 2-(chlorometh...
化合物よくある質問

(2R)-2-アミノ-N-ベンジル-3-ヒドロキシプロパナミドを含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

(2R)-2-アミノ-N-ベンジル-3-ヒドロキシプロパナミドを含む廃棄物は、適切な廃棄物管理ガイドラインに基づき処理する必要があります。まず、廃棄物を適切に収...

175481-39-7(2R)-2-amino-N-benzy...
化合物よくある質問

6,7-二氢-咪唑並[1,2-a]ピリドイン-8(5h)-酮はどのように合成されますか?

6,7-二氢-咪唑並[1,2-a]ピリドイン-8(5h)-酮は、2-ブロモフェニルアセトインとリン酸ハロゲン化物を反応させることで合成できます。この反応は高温で...

457949-09-66,7-Dihydroimidazo[1...
化合物よくある質問

エチル(3R)-3-ピロリジニル酢酸水和塩とは何ですか?

エチル(3R)-3-ピロリジニル酢酸水和塩は、CAS番号1332459-32-1の化合物で、(R)-乙基2-(ピロリジン-3-基)酢酸塩水和塩と呼ばれます。この...

1332459-32-1Ethyl (3R)-3-pyrroli...
化合物よくある質問

(2S)-{[(2-メチルエチルオキシ]カルボニル}アミノ)[2-(トリアフルオロメチルフェニル]エチカシック酸の物理化学的性質は何ですか?

(2S)-{[(2-メチルエチルオキシ]カルボニル}アミノ)[2-(トリアフルオロメチルフェニル]エチカシック酸のCAS番号は1203454-45-8です。この...

1203454-45-8(2S)-({[(2-Methyl-2-...
化合物よくある質問

2-ブロモ-1-(2-メチル-2-プロパニル)-4-ニトロベンゼンはどのように保存すればよいですか?

2-ブロモ-1-(2-メチル-2-プロパニル)-4-ニトロベンゼンは、直射日光を避けて暗所で、室温(約15℃〜25℃)、乾燥した場所に保存する必要があります。ま...

6310-17-42-Bromo-1-(2-methyl-...
化合物よくある質問

1-[(4-硝基フェニル)スルホニル]-1H-1,2,4-三唑の市場動向や研究トレンドはどうですか?

市場動向としては、1-[(4-硝基フェニル)スルホニル]-1H-1,2,4-三唑は主に農業用除草剤や合成化学製品の原料として利用されています。研究トレンドとして...

57777-84-11-[(4-Nitrophenyl)su...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。