反应活性描述符与火山形状图

催化活性的趋势可以通过图形来描绘，而在图形中催化活性可以依靠合适的描述符来描述。最好的催化活性与描述符的最佳值相对应，所以火山形状图能够直观地洞察反应并且揭示不同催化剂的活性趋势。

下图显示了析氢反应中实验测量的交换电流密度与氢的吸附能之间的关系。从图中可以发现，不同过渡金属表面的氢的吸附能所对应的交换电流密度在图中呈现出火山状分布。仔细观察后可以会发现，析氢反应过程中具有较好催化活性的过渡金属大部分集中在火山状图形的中间，而析氢反应过程中催化活性较差的过渡金属主要集中在火山状图形的两边，如Au，Ag，Nb等。这主要是由于以氢的吸附自由能作为析氢反应过程中催化活性的描述符，当氢的吸附自由能趋近于0时，析氢反应的催化效果往往较好。

过渡金属的交换电流密度与氢的吸附自由能的关系

可以用以下方式理解火山形状图的两部分：

(1)对于火山图左边部分来说，反应速率随着氢的吸附能降低而减小，这主要是由于电极表面缺乏可利用的H与H结合的位置，导致氢键太强；

(2)对于火山图右边部分来说，反应速率随着氢的吸附能△E_H增加而减小，这主要是由于随着氢在电极表面变得越来越不稳定从而使得氢离子吸附越来越困难导致氢键太弱。而Pt正好处在最有位置附近，因此在析氢反应过程中，每一步的反应速率都是接近最优的。

图中显示的火山形状图以氢的吸附能△E_H或者氢的吸附自由能△G_H*为析氢反应描述符，能够有效地区分了那些使用系统性的数据库来研究以本征的H-金属之间反应能作为反应描述符的析氢反应，并且通过该图可以清晰地观察不同过渡金属表面的析氢反应趋势。

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