Parallele Experimente und intelligente Steuerungstechnologien von Katalysatorsynthese-Arbeitsstationen führen zur Entwicklung von Katalysatoren in eine neue Ära der Effizienz und Präzision. Die parallele Versuchstechnik ermöglicht durch ein Mehrkanalreaktionssystem die gleichzeitige Durchführung von Dutzenden bis Hunderten von Katalysator-Rezepturen-Experimenten und beschleunigt den Screening-Prozess erheblich. Bei der Entwicklung von Brennstoffzellenkatalysatoren auf Platin können Workstations beispielsweise parallel Hunderte von Träger-Platin-Kombinationen testen, um schnell die optimale Lösung für die Balance zwischen Aktivität und Kosten zu finden und den Entwicklungszyklus um mehr als 60% zu verkürzen. Das Team der Universität von Anhui entwickelte nass-chemische Parallelsynthese-Technologie hat 100 Einheiten durchbrochen und kombiniert Solegel, hydrothermische Lösungsmittelwärme und andere Prozesse, um das Problem des niedrigen Durchflusses von herkömmlichen Geräten und der Ungleichheit der Pulversynthese zu lösen und den technologischen Übergang vom Labor zur Industrialisierung zu erreichen.
Die intelligente Steuerung ermöglicht eine dynamische Optimierung der Reaktionsparameter durch die Integration von maschinellen Lernalgorithmen und hochpräzisen Sensoren. Das Roboterarmsystem, das mit der OSHEN Automation Workstation ausgestattet ist, ermöglicht die automatische Durchführung von Operationen wie der Wiege von Festpulver, die Pipettierung von Flüssigkeiten und der Umstellung von Reaktionsbehältern, in Kombination mit Online-Wiegen und pH-Überwachungsmodulen, um menschliche Fehler auf ein Minimum zu reduzieren. Noch wichtiger ist, dass das eingebaute Entscheidungsbaummodell den optimalen Syntheseweg auf der Grundlage historischer Daten vorhersagt, z. B. bei der MOF-Morphologie, die durch Analyse der Auswirkungen von H₂O / HCOOH-Konzentrationen auf die Kristallstruktur die Synthese von kubischem nMOF mit einer vierfachen Steigerung der Olefin-Wasserstoffaktivität leitet. Die AI-EDISON-Plattform des Instituts für Chemische Physik in Dalian der chinesischen Akademie der Wissenschaften geht einen Schritt weiter und bereitet durch verstärktes Lernen und Regulierung von Reaktionsparametern erfolgreich eine monodisperse Goldnanostruktur vor, deren Dispersionsindex (PDI) für kugelförmige, stabförmige und sternförmige Nanopartikel unter 0,1 liegt.
Dieses Synergiemodell „Parallel Experiment + Intelligente Steuerung“ erhöht nicht nur die Effizienz der Katalysatorentwicklung um mehrere Maßstäbe, sondern fördert auch den Wandel der Materialwissenschaft zu einem datengetriebenen Paradigme. Mit der tiefen Integration der digitalen Zwillingstechnologie und der intermodalen Datenbank wird erwartet, dass die Arbeitsstation für die Katalysatorsynthese in Zukunft die gesamte Kette von der Strukturvorhersage auf atomarer Ebene bis zur Massenproduktion intelligent macht.