当前能源化工面临着资源和环境的重大挑战，发展绿色碳科学与技术是能源化工产业实现可持续发展的必由之路。绿色碳科学的内涵是基于碳原子经济性的优化并实现增效减排[1]，其中高效催化是关键。本文基于绿色碳科学理念，展望了重油转化、合成气转化、天然气化工转化、煤基甲醇转化、CO2化工利用、生物质转化以及选择氧化等能源化工重要催化平台技术的发展前景，围绕 C-C 键、C-H 键和 C-O 键的断裂、形成和碳链增长等催化反应本质[2]，探讨了扩散强化、择形催化、纳米结构效应、介质效应，以及介尺度机制、高温催化与抗积碳、晶格氧选择氧化、形貌与晶面取向等关键科学问题，同时建议发展分子筛择形催化材料、晶面取向控制的纳米晶催化材料、耐高温抗积碳负载型金属催化材料、金属氧化物催化材料以及功能复合催化材料等，以满足能源化工发展的需要。