催化剂电子结构与反应活性的关联是催化理论发展的关键科学问题之一，也是精准设计和调控催化材料结构的科学基础.近年Nφrskov 等利用过渡金属表面d 电子带能量(d-band center)定性描述吸附质分子在金属表面的吸附能，后者通常作为标识反应速率的描述符，在若干个简单反应中得到了验证1.
当前大部分的药物与精细化学品的合成需要有机配体的参与，但是有机配体分子在均相催化体系中回收非常困难，解决的方法之一是将有机配体络合的均相催化剂多相化，但是仍然具有很大的挑战性。
Proton coupled electron transfer(PCET)is a key mechanism of redox reactions in manychemical and biological systems.
甲烷氧化偶联(OCM)制乙烷和乙烯是甲烷直接利用的关键技术之一，有望成为“以气代油”新化工路线的基础1.在传统的OCM 催化反应体系中，催化剂只在甲烷活化这一步发挥作用，甲基自由基在气相中的偶联无法控制，因此C2(乙烷和乙烯)收率一直无法突破2.
多相催化是借助高性能材料，在分子和原子水平上对分子的化学键进行重排、对化学态进行重组，其根本是分子在催化剂表面以及载体(或配体)与其形成的多相界面上的相互作用。因此，界面区域的结构、电子特性、以及热力学和动力学特征可能是认识相关催化过程的关键。
涉及 C-C 键形成的合成气转化制低碳烯烃(C2-4=)、芳烃等C2+碳氢化合物和乙醇等C2+含氧化合物是C1 化学的核心,产物选择性的调控是该领域的重大挑战。近年来,利用反应耦合思想,通过设计双功能催化剂,实现了合成气高选择性直接制低碳烯烃和芳烃[1,2]。然而,C2+含氧化合物的高选择性合成依然难度较大。
煤、天然气和生物质等碳质资源经合成气通过费托合成转化为清洁液体燃料和混合伯醇、烯烃等高附加值化学品是碳一化学领域的重要研究方向，近年来受到广泛关注。费托合成的钴基费托合成催化剂中钴物种的存在形式对费托合成的活性和产物选择性有着重要的影响。
乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本有机化工原料之一，广泛应用于合成树脂、纤维、橡胶等方面。石脑油催化裂解是乙烯、丙烯制备技术发展的新趋势，与蒸汽裂解相比，具有反应温度低，产物分布可调等优点。