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在化学工业中，多相催化起着重要的作用，催化剂可以提高特定反应的速率。研制开发高性能的催化剂是工业催化的关键一步。由于负载型催化剂结构复杂及原位表征技术有限，传统催化剂的设计方法依赖于反复的试验。 目前，计算建模为催化剂的设计提供了一种更为合理的方法。利用密度泛函理论和其他理论方法，可以确定分子水平上的反应机理。与此同时，催化材料的性质与反应中间体的稳定性之间的比例关系的发现进一步加深了我们对催化过程的认识。 然而，多相催化剂的活性位点仍很难识别和理解，因此，将活性位点引入催化剂以调整其催化功能仍是一个挑战。在过去的二十年中，重要的多相催化反应都建立了比例关系，即反应系统的一种物理或化学性质，称为反应活性描述符，通常与催化性能的描述或预测有关。 有鉴于此，天津大学的巩金龙等人综述了多相催化的标度关系和反应性描述符，包括以d带理论为代表的电子描述符，可直接应用于催化剂设计的结构描述符，以及具有普适性的描述符。利用反应性描述符预测催化性能的变化趋势，有利于催化剂的合理设计和高效催化剂的筛选。最后，作者概述了打破比例关系的方法，从而打破活性位点对催化性能的约束。 
利用比例关系来构造反应性描述符已经得到了深入的研究。图1所示的时间轴包含了最早的基于d-带理论的过渡金属催化剂的电子描述符，它将反应中间体的结合强度与金属的d-带电子结构联系起来。时间轴也详细描述了电子描述符、结构描述符、二元描述符(其中考虑了电子和结构特性)和基本通用描述符的发展。d带中心理论用于描述过渡金属表面上的键的形成，其d带中心有着不同的填充形式。考虑到金属表面与吸附体之间的相互作用，与金属宽的s带进行耦合，导致了吸附体的电子态向下移动。一般来说，d带相对于费米能级的能量越高，反键态的能量越高，吸附分子与金属表面的结合越强。为了改进对金属表面d带能级的描述，在d带理论中引入了d带中心的平均能级。通过计算金属表面的d带中心，可以确定吸附的相互作用如下：具有较高(较低)d带中心的金属位点，由于被吸附金属的反键态填充量减少(增加)，对吸附分子的亲和力增强(减弱)。从电子和几何结构的角度来看，金属氧化物比金属更复杂，因此，金属氧化物催化剂描述符的发展比金属催化剂更具挑战性。电子结构上，金属原子可以表现出不同的氧化态，从而导致不同的催化性能。几何结构上，金属阳离子和氧阴离子可以形成各种晶体结构，暴露出许多具有不同局部环境的活性位点。比例关系简化了我们对催化的理解，然而，催化系统的复杂性导致许多反应性描述符，这些描述符专门用于描述催化的某些部分。d带中心是最成功的描述符之一，但它不适用于金属氧化物和其他催化剂。金属配位中心有很强的催化作用，但对界面催化作用作用不大，既要考虑金属，又要考虑载体。根据在金属中心的配位环境，结合其配位数及电负性，用φ表示，有望成为一个通用的描述符，目前已应用于单原子催化剂的设计。 Theory-guided design of catalytic materials using scaling relationships and reactivity descriptors. DOI：10.1038/s41578-019-0152-x 链接：https://www./articles/s41578-019-0152-x
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