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本综述聚焦微波能量（含辐照与等离子体技术）在催化领域的应用，探讨其在催化剂合成、改性及催化反应（如 CO2和 CH4转化）中的作用。指出微波辅助合成可提升催化剂性能，微波等离子体系统在 CO2、CH4解离中效率高，为可持续催化方案提供思路。
微波能量在催化领域的应用研究
引言
化石燃料短缺与排放引发的环境问题成为全球焦点。据预测，按当前消费率，化石燃料储备将于 2060 年耗尽 [1]。2023 年全球地表平均温度较 20 世纪平均（1901–2000）上升 1.18°C [2]，凸显应对气候变化的紧迫性。
将温室气体（GHG）如 CH4、CO2转化为增值化学品和燃料，是解决能源存储与环境问题的重要策略。但 CO2分子中强双键（298K 时 532kJ/mol）的断裂需高温，传统方法能耗高。非热等离子体（NTP）因电子温度高（>10,000K）、气体分子温度低（300K），能高效激发 CO2、CH4振动能级，降低活化能、加速反应 kinetics [20-30]。微波等离子体在解离、电离方面表现突出，CO2解离能量效率超 80%，优于传统热过程（50–60%）[32]，其 “热点” 效应还可促进产氢和碳利用 [33]。
微波辐照 / 加热作为选择性加热方式，可用于合成催化剂、辅助催化反应及催化剂后处理。其介电加热机制通过极性分子旋转和离子迁移实现选择性加热 [34]。
微波能量基础
微波是电磁波，传播速度约 186,000 英里 / 秒，光子能量低（0.03–0.00003kcal/mol），主要引起分子动能激发 [35]，不易引发电子或化学变化。
微波能量在催化剂处理中的应用
本节探讨微波辐照和微波等离子体合成催化剂时，催化剂性质变化及其对催化性能的影响，还涉及常规合成催化剂经微波等离子体处理或改性后的性质与性能变化。
微波辅助反应
微波能量（辐照或等离子体）合成的催化剂可改善催化性能。本节先概述微波辅助反应器系统，再详细讨论其在有 / 无催化剂反应中的应用。
技术挑战
微波加热和等离子体在催化应用中前景广阔，但大规模或工业应用面临诸多挑战，如穿透深度有限、能量耦合效率低且伴随功率损耗、热管理复杂、工艺稳定性问题及系统成本高，其中穿透深度有限是主要难题之一。
结论与未来展望
本综述表明，微波辐照和微波等离子体在催化剂合成、处理及催化反应中具有变革潜力。通过对 CH4重整、CO2转化等反应的分析，证实微波能量相比传统方法可显著提升反应性能、能源效率和催化剂性质。
CRediT 作者贡献声明
Md Monir Hossain：撰写初稿、调查、形式分析、概念化。Md Robayet Ahasan：方法学。Ruigang Wang：撰写 - 评审与编辑、监督、资源、项目管理、方法学、调查、资金获取、形式分析、概念化。
利益冲突声明
作者声明无已知可能影响研究的财务利益或个人关系。
致谢
本项目受美国国家科学基金会（2427238 和 2427213）资助。
