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催化作用的解释和催化剂的分子设计中不仅包含有物理与化学的图象，也还应包含有数学的图象，本文就金属氧化物这种极其重要应用极广的催化剂，提出了进行催化剂分子设计的五个物理化学判则：ａ）几何适应性，ｂ）电子结构适应性，ｃ）磁学性质适应性，ｄ）其它物理化学性质适应性，ｅ）催化活性模型适应性，并将集合论，群论与矩阵方法引入催化作用的数学表示中，为计算机辅助催化剂分子设计提供了必要的科学基础。