HEROERORRNRR描述符（）HER路径随pH而异
酸性介质中公认Volmer–HeyrovskyVolmer–Tafel机制碱性介质因质子浓度低，遵循两步Volmer–Heyrovsky图电极表面析氢反应（HER）的机制示意图。（）氢原子与催化剂表面的结合强度（以ΔG表示）是决定活性的核心因素。
*H：过强会导致活性位被毒化，H₂难以脱附；过弱则需额外过电势，增加能耗并降低效率。
，ΔG是最简单、最直观的描述符，其绝对值|ΔG||ΔG|。，尽管OH⁻的结合能与水分子解离的动力学能垒对HER活性有显著影响，但ΔG仍发挥重要作用，且*Hi(lg (0呈火山图关系图（b）酸性介质中金属碳化物（红色）与先前报道的O端基MXene（黑色）及Pt（蓝色）的HER火山图。（）碱性介质中过渡金属碳化物的火山图。（）OER：是水电解的关键半反应
，反应式为2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻；，反应式为4OH⁻ → O₂+2H₂O + 4e⁻。OER的基元步骤随电解液pH值不同而显著差异。
吉布斯自由能变化（ΔG）是关键参数极限电势（U）U= -ΔG/emaxOERη）U）与平衡电势（0OERη=LU。通常，OEROER图（a）酸性与碱性电解质中催化剂表面析氧反应（OER）的机理示意图。（）ORR可视为OER逆反应，二者共享相同的中间体（如*O、*OH、*OOH）。
四电子路径两电子路径催化剂表面*OH的*OH对动力学至关重要。ΔG与ΔG标度关系为ΔG= ΔG+ 3.20 eV图三维火山图展示了氧还原反应（ORR）中ΔG与ΔG之间的标准比例关系（ΔG=ΔG+3.20DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00488
氮还原反应（NRR）与NO还原反应（NORR）路径及关键中间体
1N₂的活化包括两种构型。在NRR中，与催化剂表面相互作用的原子始终是N，因此催化剂与N原子的相互作用强度可反映NRR或NORR的效率—*N可作为评估催化剂催化活性的描述符。
5.DOI: 10.1002/smll.202002885（bDOI: 10.1002/cssc.201500322
2，其潜在包括：*NO + H⁺ + e⁻ →*NOH或，此外，H₂O生成步骤（OHH⁺ → H₂*O根据Sabatier原理，催化剂与关键中间体间需保持适中相互作用—既不过强亦不过弱，以确保中间体顺利完成必要化学转化而不被过度吸附或过早脱附。
CO₂RR反应机理与关键中间体
涉及多电子转移路径，可生成，包括产物优化 *CO₂偶极子至关重要图（a）CO₂还原反应（CO₂RR）过程的机理示意图。DOI:综上所述，然而，同一反应在不同催化剂上的关键中间体可能不同；即便反应物相同，对应不同产物的关键中间体亦可能迥异。因此，在反应关键中间体研究中，必须全面考虑所有因素，并对不同反应过程进行细致探究。
d带中心作为描述符
带中心：即投影到过渡金属原子上的电子d态的平均能量。成键态与反键态图（a）两个电子态之间相互作用的示意图。（b）在不同金属上沉积的Pd覆盖层的电化学测量电位（E）随带中心计算位移的变化图。DOI: 10.1038/376238a0
d应变工程、合金化、相工程等策略改变活性位点的d带分布，进而调整d带中心位置，影响吸附配位数增加会增强d轨道相互作用、拓宽d轨道、降低d带中心，最终导致吸附能减小易获取的本征属性描述符是催化剂的固有特征，无需大量计算或测量即可从现有数据库中获取，因此能显著降低成本，通常被称为“低成本特征”。
，可直接针对特定研究的催化剂确定。将这些易获取的属性作为，既能准确预测催化活性，又能最大限度降低成本，对电催化领域的发展具有重要意义。
HER
是最简单的电催化反应之一，*H是HER的关键中间体。研究人员以p区原子掺杂的g-C₃N₄为模型，探究其HER活性的本质起源。通过综合考虑多种易获取本征因素，发现对于最稳定的掺杂g-C₃N₄（D-g-C₃N₄），η或Δ*H与描述符呈火山型关系。
图（A）最稳定的D-g-C₃N₄上，过电位（H*的吉布斯自由能）与描述符ϕ之间呈“火山型”关系。（B）D-g-C₃N₄的预测过电位与实验起始电位之间的关系。在众多金属催化剂中，，常被视为最佳选择。为进一步提升Au催化剂的活性并揭示其在NRR中的本质，研究人员筛选了一系列Au基单原子合金，并提出了三个描述符，涵盖。
自由能变化（ΔG (*N₂→*NNH)）与易获取本征描述符呈火山型关系图（a）M/Au(111)单原子合金（SAA）模型（M：掺杂金属）。（b）掺杂金属周围的三种可能吸附位点。（c）N₂在SAA上的两种化学吸附方式（侧向吸附和端向吸附）以及物理吸附构型。电化学面临诸多挑战，包括等，这些因素严重限制了高效CO₂RR催化剂的开发。为突破这一瓶颈并筛选高性能催化剂，亟需寻找能准确预测催化剂催化活性的描述符。由于CO₂RR涉及复杂的反应中间体，其描述符可能包含。
10图（A）过电位与描述符ϕ之间的火山曲线。（B）M−N₄O−C催化剂的侧视图与俯视图。DOI:对于材料中的金属原子，；不同自旋态会导致催化剂与关键中间体的吸附行为及结合强度产生差异，最终影响催化活性。
SAC低自旋xyyzxzz²中等自旋xyyzxzz²高自旋xyyzxzz²x²−y²图（E）氧吸附在d-FeN₄和FeN₄上的分子轨道图。磁性材料的研究已广泛开展，这主要是因为O₂是基态为三重态的顺磁性分子，而H₂O是单重态抗磁性分子，二者的磁性质差异导致OER动力学迟缓。一些自旋极化铁磁材料（如CoFe₂O₄）已被证实是促进OER的有效催化剂。图（b)）Fe₁–N₄SC催化剂提出的ORR机理。（c）和（d）所研究催化剂的过电位随（c）ΔG和（）磁矩的变化关系。N₂不同自旋态对N≡N键的活化程度存在显著差异如图所示，研究人员对氧族元素（、S、Se、Te）掺杂的碳材料作为NRR催化剂进行了广泛的计算研究。他们强调自旋极化对*NNH中间体吸附的显著影响，并发现*NNH 的吸附能（ΔG）与磁矩呈线性关系。
N₂杂原子掺杂诱导的自旋极化，促进了第一步质子化生成*NNH的过程，降低了关键速率决定步骤的能垒图（）Se和Te掺杂的碳催化剂结构示意图。（f）ΔG与活性碳原子自旋矩之间的相关性。