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依据催化剂结构与性能的内在关系，提出了基于“结构描述符”的催化剂设计新方法。其核心是构建简单的本征方程或结构参数作为“结构描述符”，用于直接预测催化性能。该方法计算简单准确、可高效快捷筛选，已成功应用于单原子电催化剂、金属合金催化剂、直接合成双氧水用Pd基催化剂及乙烯环氧化用Ag基催化剂的设计。部分理论设计结果被实验所证实，获得了具有优异性能的新型催化剂，指导了相关能源化工和石油化工催化剂的创制。