催化反应因其消耗的能量不同而分为热催化、光催化、电催化及其交叉形式（如光电催化、光热催化）。其中，热催化适于高温高效反应，光催化侧重环保可持续性，电催化在能源转化与精细化工领域优势显著，实际应用中常通过多技术协同实现最优效能。
主要为固体材料，包括金属（铂、钯及其合金）、金属氧化物（氧化铝）、硫化物（二硫化钼）及沸石分子筛等，需根据反应物特性与条件定制。催化剂的选择和设计取决于反应物的结构和化学特性，以及反应条件的要求。
一、热催化
原理
在一定温度与压力条件下，通过催化剂降低反应活化能、优化反应路径以提升反应速率与效率的过程。热催化因适用范围广、反应条件易控，广泛应用于化学工业、环境保护及能源开发领域。
催化剂
主要为固体材料，包括金属（铂、钯及其合金）、金属氧化物（氧化铝）、硫化物（二硫化钼）及沸石分子筛等，需根据反应物特性与条件定制。催化剂的选择和设计取决于反应物的结构和化学特性，以及反应条件的要求。
应用领域
热催化兼具高温适应性、低成本及易操作回收等优势，成为工业催化中调控活化能、实现规模化生产的重要技术手段。
优缺点
优点：技术成熟、适用性广、催化剂可优化反应条件。
缺点：高温能耗高、易引发催化剂失活（如烧结）及副反应。
二、光催化
原理
基于光催化剂（如半导体材料）在光照下的氧化还原能力，实现污染物降解（生成CO₂和H₂O）、物质合成及能源转化。光催化技术因绿色高效，被广泛应用于环境净化、能源转化及抗菌领域。
催化剂
光催化剂又称光触媒，是一种以二氧化钛（TiO2）为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。主要包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡等，其中，二氧化钛由于其优异的化学稳定性、高催化活性和无毒性等优点，成为了最常用的光催化材料。二氧化钛存在锐钛矿、金红石和板钛矿三种晶型，其中锐钛矿和金红石结构具有光催化活性。锐钛矿因独特的电子结构、价格优势成为主流，但需通过掺杂或改性拓宽吸收光谱以增强可见光响应。N/Pt共掺杂是提升其光催化性能的常用方法。
应用领域
光催化反应的效率和选择性可以通过优化光催化剂的能带结构、表面性质和反应条件来进行调控。此外，控制光照强度、波长和反应体系中其他组分的存在也可以影响光催化反应的机理和动力学。
优缺点
优点：
绿色环保，利用光能驱动反应。
反应条件温和（常温常压）。
可降解难处理污染物。
缺点：
光吸收范围有限（绝大部分光催化需要依靠紫外光激发）。
电子-空穴复合率高，效率较低。
催化剂稳定性问题（如光腐蚀）。
三、电催化
原理
利用电催化剂在电极表面促进电化学反应，通过电子转移驱动氧化或还原过程，核心应用于能源转化（水电解制氢、燃料电池）、环境修复及高选择性有机合成。
催化剂
电极催化剂的范围仅限于金属和半导体等的电性材料。电催化研究较多的有骨架镍、硼化镍、碳化钨、钠钨青铜、尖晶石型与钨态矿型的半导体氧化物，以及各种金属化物及酞菁一类的催化剂。
应用领域
主要应用于能源转化与存储（水电解制氢、燃料电池等）、环境修复、有机合成（电化学选择性氧化或还原）、电化学传感等。
优缺点
优点：反应条件温和、路径可控、清洁高效。缺点：依赖外部电源、催化剂成本高、电极易腐蚀失活。
总结：三类催化技术各具特色，热催化以工业适应性见长，光催化聚焦环境治理，电催化精于能源转化，多技术协同是未来发展的核心方向。
