武科大网讯（通讯员李江江） 近日，我校化学与化工学院/核磁共振与分子科学交叉研究院吴雨洁博士与湖南大学王特华，陶李，王双印教授合作，在国际知名期刊《Accounts of Chemical Research》上发表了题为“Synergistic Integrating of Thermocatalysis and Electrocatalysis”的综述文章。武汉科技大学为论文第一完成单位。

背景介绍：为什么要将热催化和电催化进行耦合？

高效催化反应对于清洁，可再生能源体系的发展至关重要。热催化适用于大规模化学品的连续生产，但某些特定的热催化过程具有高吸热性，需要较高的操作温度才能达到理想的平衡转化效率。随着可再生能源的迅速发展，电催化因其能够实现绿色且精确的化学合成而备受关注，但某些电催化反应由于其存在过电位高和传质受限的问题使其难以实现大规模工业化应用。

针对上述热催化和电催化反应各自所面临的短板，热催化与电催化的耦合提供了一条变革型的路径，其在促进高效催化反应方面展现出一系列优势，实现“1 + 1 > 2”的效果，并引起广泛的研究兴趣。本综述系统性地总结了热催化与电催化耦合体系近5年来的最新进展：1）室温热催化-电催化耦合；2）串联式热催化-电催化反应；3）集成式热催化-电催化耦合。最后，对这一新兴领域的关键挑战和发展前景进行了深入探讨，旨在为未来几年内更高效的催化系统的发展提供有价值的指导。

本文要点：

策略一：室温热催化-电催化耦合

通过在特定催化材料表面自发的非电化学过程与电化学过程的耦合，或者通过特定的氧化还原媒介来实现非电化学与电催化过程的耦合，利用自发非电化学过程与电化学过程的协同在热催化与电催化之间“牵线搭桥”，有效调控反应路径，从而克服传统催化路径较高的反应能垒以实现在较温和条件下高效的催化反应。

代表性工作：铜基催化剂上的醛氧化双极制氢（Nat. Catal. 2022, 5, 66-73)。得益于阳极Cu电极上醛氧化过程中非电化学与电化学步骤的协同作用，该体系实现超低电压（0.1 V）下双极产氢。

策略二：串联式热催化-电催化反应

将电催化反应和热催化反应进行级联，电催化模块能够通过电位的调控选择性地生成活性中间体，而热催化模块有利于实现复杂且具有高选择性的分子转化。该策略能够能够克服单独的催化过程无法独立进行调节和优化的难题，从而显著提高生成高附加价值催化反应的转化率与产物的选择性，破除高转化率与高选择性的“跷跷板”现象。

代表性工作：电催化-热催化反应串联实现木质素高值化（Adv. Mater. 2025, 37, e08234）。

策略三：集成式热催化-电催化耦合

在热催化，电催化反应兼容的条件下，电化学过程的集成式耦合能够有效降低热催化反应区域特定产物的分压，打破传统热催化反应热力学平衡的限制，从而显著提高整体的反应效率。此外，电催化过程的耦合简化了产物分离过程，有利于提高工艺的经济效益。

代表性工作：热-电耦合催化实现高效醇产氢（PNAS 2023, 120, e2300625120)，“电化学氢泵”的耦合在纯化氢气的同时有效推动热催化脱氢反应平衡移动，实现氢气产率成倍的提升。

未来展望

尽管在开发热-电耦合催化体系上已进行了某些探索和尝试，但该领域仍存在一些不可忽视的挑战：1）热催化，电催化反应速率匹配度低，需开发高效的催化剂强化耦合体系；2）热-电耦合协同催化机制尚缺乏系统性研究，需通过多种原位表征技术明晰热催化-电催化耦合过程；3）拓宽热-电耦合催化新应用，实现难活化分子的催化转化；4）耦合催化体系的扩大化实验以实现其工业化应用。