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2026 article

Machine Learning-Assisted Design Framework of Carbon Edge-Dominated Dual-Atom Catalysts for Urea Electrosynthesis

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7Institutions déclarées
3Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : au, cn, dk. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Direct electrosynthesis of urea is highly desirable but is severely hindered by intricate proton-coupled electron transfer networks and competing reduction side reactions. Herein, we present a closed-loop data-driven strategy integrating high-throughput density functional theory and machine learning (ML) to systematically design edge-anchored dual-atom carbon-based catalysts. By decoding the reaction networks of 90 heteroatomic metal pairs, we demonstrate that conventional single-molecule adsorption descriptors fail under coadsorption conditions. Instead, the coadsorption energy ( E ads (*CO_NO)) emerges as a robust universal descriptor ( R 2 = 0.72–0.91). Based on this, a quantitative selectivity phase diagram was constructed, identifying a narrow thermodynamic window (−3.57 to −3.08 eV) that favors the C–N coupling pathway against competitive CO reduction reaction and nitrogen reduction reaction. Leveraging an XGBoost regression model trained on intrinsic atomic features, we rapidly screened a chemical space of 1458 candidates. This workflow successfully narrowed the field to identify Zr_Pd@A and Zn_Pd@Z as superior catalysts, exhibiting completely downhill thermodynamic pathways. Electronic structure analysis reveals that the high d -electron density of Pd near the Fermi level optimally activates NO, while the completely empty or fully occupied d -orbitals of early (Zr) and late (Zn) transition metals weakly bind CO, preventing its deep reduction. This work establishes a scalable ML-assisted paradigm for decoupling competitive mechanisms in complex electrocatalysis.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Machine Learning-Assisted Design Framework of Carbon Edge-Dominated Dual-Atom Catalysts for Urea Electrosynthesis
Date Crossref
21/04/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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