催化反應因其消耗的能量不同而分為熱催化、光催化、電催化及其交叉形式（如光電催化、光熱催化）。其中，熱催化適于高溫高效反應，光催化側重環保可持續性，電催化在能源轉化與精細化工領域優勢顯著，實際應用中常通過多技術協同實現最優效能。 

主要為固體材料，包括金屬（鉑、鈀及其合金）、金屬氧化物（氧化鋁）、硫化物（二硫化鉬）及沸石分子篩等，需根據反應物特性與條件定制。催化劑的選擇和設計取決于反應物的結構和化學特性，以及反應條件的要求。 

一、熱催化

原理

在一定溫度與壓力條件下，通過催化劑降低反應活化能、優化反應路徑以提升反應速率與效率的過程。熱催化因適用范圍廣、反應條件易控，廣泛應用于化學工業、環境保護及能源開發領域。 

催化劑

主要為固體材料，包括金屬（鉑、鈀及其合金）、金屬氧化物（氧化鋁）、硫化物（二硫化鉬）及沸石分子篩等，需根據反應物特性與條件定制。催化劑的選擇和設計取決于反應物的結構和化學特性，以及反應條件的要求。

應用領域

熱催化兼具高溫適應性、低成本及易操作回收等優勢，成為工業催化中調控活化能、實現規?；a的重要技術手段。 

優缺點

優點：技術成熟、適用性廣、催化劑可優化反應條件。

缺點：高溫能耗高、易引發催化劑失活（如燒結）及副反應。

 二、光催化

原理  

基于光催化劑（如半導體材料）在光照下的氧化還原能力，實現污染物降解（生成CO?和H?O）、物質合成及能源轉化。光催化技術因綠色高效，被廣泛應用于環境凈化、能源轉化及抗菌領域。 

催化劑 

光催化劑又稱光觸媒，是一種以二氧化鈦（TiO2）為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。主要包括二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫等，其中，二氧化鈦由于其優異的化學穩定性、高催化活性和無毒性等優點，成為了最常用的光催化材料。二氧化鈦存在銳鈦礦、金紅石和板鈦礦三種晶型，其中銳鈦礦和金紅石結構具有光催化活性。銳鈦礦因獨特的電子結構、價格優勢成為主流，但需通過摻雜或改性拓寬吸收光譜以增強可見光響應。N/Pt共摻雜是提升其光催化性能的常用方法。

應用領域

光催化反應的效率和選擇性可以通過優化光催化劑的能帶結構、表面性質和反應條件來進行調控。此外，控制光照強度、波長和反應體系中其他組分的存在也可以影響光催化反應的機理和動力學。 

優缺點 

優點：

綠色環保，利用光能驅動反應。

反應條件溫和（常溫常壓）。

可降解難處理污染物。

缺點：

光吸收范圍有限（絕大部分光催化需要依靠紫外光激發）。

電子-空穴復合率高，效率較低。

催化劑穩定性問題（如光腐蝕）。

三、電催化

原理  

利用電催化劑在電極表面促進電化學反應，通過電子轉移驅動氧化或還原過程，核心應用于能源轉化（水電解制氫、燃料電池）、環境修復及高選擇性有機合成。

催化劑 

電極催化劑的范圍僅限于金屬和半導體等的電性材料。電催化研究較多的有骨架鎳、硼化鎳、碳化鎢、鈉鎢青銅、尖晶石型與鎢態礦型的半導體氧化物，以及各種金屬化物及酞菁一類的催化劑。

應用領域

主要應用于能源轉化與存儲（水電解制氫、燃料電池等）、環境修復、有機合成（電化學選擇性氧化或還原）、電化學傳感等。

優缺點 

優點：反應條件溫和、路徑可控、清潔高效。缺點：依賴外部電源、催化劑成本高、電極易腐蝕失活。

總結：三類催化技術各具特色，熱催化以工業適應性見長，光催化聚焦環境治理，電催化精于能源轉化，多技術協同是未來發展的核心方向。