本文华算科技将从火山图催化火山图Sabatier原理该原理指出：一个理想的催化剂与反应物（或中间体）的相互作用必须“恰到好处”——既不能太弱，以至于无法有效活化反应物；也不能太强，以至于产物难以脱附，导致催化剂“中毒”失效。这种适中的结合强度，对应着催化活性的峰值。

描述符在多相催化例如，在析氢反应（HER）中，氢原子的吸附能就是一个经典的描述符。通过计算这一单一参数，可以近似评估整个催化循环的能量变化。

:催化反应通常涉及多个基元步骤，包含多种中间体和过渡态。的发现极大地简化了这一过程它揭示了在同一催化剂家族中，不同中间体的吸附能以及反应的活化能垒之间，往往存在简单的线性关系。这意味着，我们只需通过密度泛函理论等计算化学方法精确计算描述符的能量，就可以利用标度关系推算出整个反应自由能图谱的概貌。

结合Sabatier原理和LFESRs，通过将催化活性（如理论计算的周转频率TOF或实验测量的过电位）与描述符作图，便得到了标志性的“火山形状”曲线，即催化火山图。

火山图的构建与解读

从左到右，通常表示催化剂与中间体的结合由强变弱。纵坐标（因此有时火山图会呈现倒火山形态）。

火山图的解读

Volcano Peak）:图形的顶点或其附近的高原区域左侧斜坡（“强结合”区）‍位于火山峰左侧的催化剂，其描述符值表明它们与反应中间体的结合过强。

在这种情况下，催化循环的决速步通常是产物的脱附或催化剂活性位的再生。右侧斜坡（“弱结合”区）‍位于火山峰右侧的催化剂，与中间体的结合过弱。此时，催化循环的决速步往往是反应物的吸附和活化步骤。

电催化领域这是火山图应用最广泛、最经典的领域之一。例如，Trasatti对析氢反应（HER）的研究构建了交换电流密度与金属-氢键能的火山图，成为了教科书级的案例。

多相催化领域在许多工业相关的多相催化反应中，火山图也展现了强大的指导价值。一个典型的例子是哈伯-博世氨合成计算表明，工业上最成功的铁基和钌基催化剂正位于或接近火山图的峰顶区域这不仅完美解释了现有催化剂的成功，均相催化：领域。例如，在工业上重要的加氢甲酰化（hydroformylation）反应中，研究者利用火山图分析了不同金属（如铱、钴、铑）催化剂的动力学差异，揭示了其性能与催化循环中关键中间体稳定性的内在联系。

结论

催化火山图从一个基于Sabatier原理的简单概念模型，已发展成为一个深度融合了量子化学计算、动力学模拟和数据科学的复杂而强大的研究范式。

随着机器学习和大数据分析的深度融入，“增强型”和“动力学”火山图正不断突破传统模型的局限，引领催化剂的发现模式从“试错”式探索迈向“导航”式理性设计。