描述符量化催化剂/电子特征，可实现对催化活性、选择性、稳定性的精准预测与调控。本文华算科技为大家详细介绍了、、、、、、、等8个常见的催化描述符。

一、吸附能（Adsorption Energy）

反应物产物分子在催化剂活性中心表面吸附强度若吸附能为负值，表明吸附过程自发进行，绝对值越大，吸附作用越强。

如果吸附过弱，反应物分子会难以被活化，如果吸附过强，产物分子难以脱附，则会导致活性中心中毒。DOI: 10.1002/ange.202522410

二、自由能（Free Energy）

G表征反应自发趋势与能量壁垒一个是反应自由能变，反映反应的热力学可行性，第二个是自由能垒，反映反应的动力学难易程度（自由能垒越低，反应速率越快。

明确反应的速率控制步骤及对应的自由能垒态密度是的电子描述符，反映电子在不同能级上的分布规律，常用分波态密度（）分析。

若活性中心的电子态分布在费米能级附近，电子易发生转移，催化活性通常较高DOI: 10.1016/j.esci.2021.12.007

四、d带中心（d-band Center）

带中心是针对过渡金属催化剂（或含d轨道的活性中心）提出的核心电子描述符，定义为，通过PDOS积分计算获得，其数值与活性中心的电子云密度直接相关。

带中心越靠近费米能级，活性中心的d电子越易与反应物分子的轨道发生重叠，吸附作用越强ddDOI: 10.1016/j.ensm.2023.04.003

五、晶体轨道哈密顿布居（COHP）

是核心电子结构的描述符，它。该描述符突破了传统电子结构分析的局限，将哈密顿量矩阵元与化学键概念直接关联，实现对原子间相互作用的能量分辨和定量化表征。

的核心原理是通过哈密顿矩阵元分解，表征特定能量下电子态对指定原子对键合能的贡献。，电子占据此类态会降低体系总能量、增强键稳定性。CHOP。

实际应用中常采用其积分形式（Integrated COHP），即费米能级以下COHP值的积分，与传统轨道重叠布居相比，CHOP引入能量项，能更准确地反映化学键的能量贡献本质。

电荷转移描述符可以量化催化剂活性中心与反应物产物分子之间的电子转移量，通常用Δq表示，活性中心通过给出或接受电子，可改变反应物分子的电子云密度，削弱特定化学键，从而降低反应活化能。。当转移量过小时，反应物分子难以被活化。当转移量过大时，易形成稳定的副产物中间体，进而降低选择性。

功函数（Φ）是，定义为将催化剂表面费米能级处的电子激发至真空能级所需的最小能量，单位通常为eV。其数值大小与催化剂表面电子云密度直接相关。在电催化、光催化等涉及电子转移的反应中，功函数直接/。比如，在光催化中，当催化剂与助催化剂的功函数匹配时，光生电子可快速从低功函数材料转移至高功函数材料，以减少载流子复合。

火山图是整合“描述符催化性能”关系的可视化工具，以某一核心描述符为横坐标，以催化性能为纵坐标，其曲线呈现“火山型”。

通过火山图，我们可快速定位最优描述符区间，筛选出性能最优的催化剂。

10.1038/s41467–025–66043–w

总结