催化剂界面上的反应非常复杂，并且在反应过程中形成大量中间体和多种反应路径，上海科技大学杨波等报道了一种方法用来自动产生催化反应并优化反应过程，对Rh(111)晶面上的合成气生成乙醇的反应进行研究，给出了多达95种反应基本步骤。通过对其进行能量计算，对各种不同路径生成乙醇的可能性进行讨论，通过动力学模型对反应进行优化，给出其中可能性较高的反应，作者发现CH₃CH₂O氢化反应的过渡态，比如CH₃CH₂O-H，是反应中的决速步骤。在各种反应温度中，CO*都体现为界面上的主要物种，本文中发表的方法可能在研究其他催化反应机理中得以应用，并且对催化剂的设计上有所帮助。

本文要点：

(1)   将H₂、CO设定为反应物，将CH₃CH₂OH和H₂O设定为产物。其中基元反应包括：a. H₂向CO加成 b. OH*和O*和C的反应 c. H和O的反应 d. C和各种中间体的反应。其中a-c参与到在大多数的过程中，d主要包含在碳链生长过程中。对a-c基元反应进行限定：C和O的成键最高值分别为4和2；每个C上最多有一个OH键；各种分子中的碳原子最多为2个；在两个碳原子的物种中必须含有至少一个O原子；每个物种中的碳和氧原子总数≤3。在以上条件中，自动优化反应可能途径，结果显示该反应体系：4种气体分子，43种界面中间体，106种过渡态，108种基元反应。该模拟过程设定在523 K和log(p/bar)=1.5的条件中进行。优化后结果显示，反应频率高于0.05的反应过程有6种，其中共同的反应包括：CO活化，C-C偶联，氢化反应。CO通过HCO*中间体进行活化的可能性高于通过COH*的过渡态反应过程，此外CHCO*是C-C偶联反应中的主要反应产物，并且是反应中最重要的反应中间体，并且该中间体在不同温度过程中都重要。此外，作者发现温度的变化过程对反应的影响高于反应中压力变化log(P)的作用。CH₃CH₂O氢化反应过程的中间体（CH₃CH₂O-H等）是主要的过渡态物种，在催化剂界面上CO*过渡态物种大量存在并且是各种反应中的主要物种。

(2)   通过这种方法，能够对复杂反应中的反应机理进行更深入和令人信服的分析，并对催化剂的设计起到积极作用。

参考文献

tangjie gu, Baochuan Wang, Shuyue Chen, Bo Yang*

Automated Generation and Analysis of the Complex Catalytic Reaction Network of Ethanol Synthesis from Syngas on Rh(111)，ACS Catal. 2020,

DOI：10.1021/acscatal.0c00630

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00630