催化过程广泛应用于能源转化、化工合成和环境治理等领域。原子级催化剂因其高金属利用率和可调控的局部结构,成为催化研究的前沿. 然而,原子级催化剂的开发仍面临配位环境复杂、可合成性难以评估以及实验成本高等多重挑战. 为应对这些瓶颈,本文系统综述了人工智能辅助的原子级催化剂设计与自动化合成的最新进展. 首先,本文概述了基于人工描述符的机器学习模型和图神经网络在活性位筛选、结构-性能关系及可解释描述符发现方面的研究进展,分析了它们在大规模候选空间筛选中的优势与局限. 虽然这些方法有效缩小了候选空间,但由于数据质量与覆盖范围的限制,它们在预测合成和工艺可行性方面仍显不足. 随后,重点讨论了大语言模型在原子级催化文献数据提取中的应用. 大语言模型通过构建统一、机器可识别的数据资源和知识图谱,展现了其在跨领域信息整合和结构-性能评估中的巨大潜力,但仍面临模型一致性和评估标准缺失等挑战. 进一步地,本文总结了自动化合成与自驱动实验平台的发展,特别是在机器人合成、高通量测试与主动学习优化等方面的研究进展. 这些技术为将算法设计高效转化为可重复且可信的实验数据提供了硬件基础,并通过自动化和在线优化加速了原子级催化剂的开发. 最后,展望了跨平台协同工作流的关键问题,指出构建贯通预测-评估-合成-表征的一体化人工智能基础,已成为推动原子级催化剂从概念验证到规模化应用的重要方向. 人工智能与自动化平台的深度融合将提高原子级催化剂的研发效率,并为从实验室验证向工业应用的过渡提供支持.
Feng et al. (Sun,) studied this question.