本文将从其定义、图像解读、研究意义、定性分析方法及前沿应用案例等多个维度，对电荷密度差分图电荷密度差分图它通过计算复合体系的总电荷密度与构成该体系的孤立、未相互作用的各组分，来精确地揭示在相互作用过程中，哪些区域的电子减少了（电荷耗尽），哪些区域的电子增多了（电荷累积）。这种电荷的重新排布形成、分子间相互作用以及电荷转移等所有化学过程的本质。

电荷密度差分是空间每一点的电荷密度差值。

ρtotal计算（通常是密度泛函理论，DFT）得到的复合体系的总电子电荷密度。

Σρfragments解读电荷密度差分图是理解其化学内涵的关键。一张标准的电荷密度差分图通常包含两个核心元素。

颜色直观地表示了电荷密度的增减。尽管具体颜色可由研究者自定义，但学界已形成广泛共识的惯例：

黄色/红色区域：代表电荷密度减少（Δρ

图中呈现的三维彩色“云团”是等值面，它圈定了空间中电荷密度变化量（|Δρ|）等于某一特定数值（isovalue）的区域。等值面的大小和形状反映了电荷重新分布的范围和方向。一个较大的等值面通常意味着更显著的电荷转移或重排。

DOI: 10.1021/acscatal.2c04626

定性分析与核心研究意义

1. 直观揭示电荷转移

是许多化学和物理过程的核心。电荷密度差分图能够清晰地展示电荷转移的方向和程度。

，而基底表面原子周围出现黄色（累积）区域。这种分析对于理解催化剂的活性、半导体界面的能带结构以及电池材料的储能机制至关重要。

2. 精准判断化学键类型

其典型特征是在成键的两个原子核之间的区域出现明显的黄色电荷累积区。其特征是电荷从一个原子（通常是金属阳离子）大规模转移到另一个原子需要强调的是，这种分析本质上是定性的。它提供了一个清晰的物理图像，但若要定量分析转移了多少电子，还需要结合巴德电荷（Bader charge）分析等其他定量方法。

电荷密度差分图从揭示化学键的本质，到指导新型功能材料的设计，电荷密度差分图正在不断帮助我们深化对物质世界的理解。尽管其分析以定性为主