光热催化（photothermal catalysis）是一类将光能与热能耦合驱动化学转化的催化技术：催化剂在吸收光子后既产生光生载流子参与表面反应，又通过光热转换效应提升局部温度、加速热活化过程，两种机制在同一反应体系中协同发生。与仅在某一温度下运行的纯热催化、或仅依赖光生载流子的纯光催化相比，光热催化为"在温和条件下实现高活化能反应"提供了新的反应窗口，是近年能源催化与低碳转化领域的研究热点。
理解光热催化，需要先拆分两条作用路径。
其一是光化学路径：半导体或等离激元材料吸收能量高于带隙的光子后，产生电子-空穴对，载流子在表面参与氧化还原反应，这一路径对光谱中的紫外-可见部分敏感。其二是光热路径：催化剂吸收光子后通过非辐射弛豫将光能转化为晶格振动（热量），使催化剂表面温度上升，进而按热催化机制降低反应活化能垒、加速基元反应。两条路径在时间与空间上相互叠加：局部热效应会增强载流子的迁移与扩散，而光生载流子又能打开热催化难以触及的反应通道。
这种耦合带来两个显著收益。其一是热力学窗口的拓宽：典型代表是合成氨、CO₂加氢等受平衡限制的反应，光热催化可在低于传统热催化的温度和压力窗口内获得可观的转化率；其二是太阳光谱的充分利用：紫外部分驱动光化学过程，可见-近红外部分驱动光热过程，实现"全光谱"式能量利用，这正是纯光催化受限于带隙宽度所不具备的优势。
一套可落地的光热催化系统通常由五个模块构成：辐照光源、光热反应器、温度与压力控制、配气/进料系统，以及产物在线分析模块。
以泊菲莱PLR-RP 系列光热催化反应评价装置为例，其提供平照式与环照式两类反应器：平照式催化剂填充体积 0.1~0.9 mL，催化剂表面光功率密度可达 5000 mW/cm²（300~2500 nm）；环照式采用石英柱同轴导光结构，受光面积较传统构型显著增大（填充体积 0.9~10 mL，表面光功率密度可达 1000 mW/cm²）。装置标配 4 路气相通道与 1 路液相通道，可选高温（1050°C/3 MPa）、高压（650°C/10 MPa）与标准（850°C/6 MPa）等多种版本，基本覆盖实验室级光热评价的常见条件区间。
光热催化的应用正沿着"能源转化"与"环境治理"两条主线展开。
在能源转化方向：一是 CO₂还原，光热耦合可显著提升 CO₂ 加氢与干重整（DRM）的转化效率，向 CO、CH₄ 甚至 C₂+ 烃类转化；二是甲烷转化，甲烷氧化偶联、甲烷重整制氢等反应受益于低温下的选择性调控；三是合成氨反应，光热窗口下的温和条件有望部分缓解 Haber-Bosch 工艺的高能耗问题。在生物质方向，光热催化已用于生物质热解提质与焦油重整，是农林废弃物资源化的候选路径之一。
在环境治理方向：VOCs 的光热催化降解、大气中 NOx 与 SO₂ 的转化消除研究均已有大量文献支撑，光热协同在降低起燃温度、提升矿化率方面表现出潜力。从文献趋势看，光热催化研究正从"验证光热效应存在"转向"量化光与热的贡献占比"，即通过光强-温度解耦实验区分光化学路径与热路径的贡献，这要求评价装置具备光强与温度独立可调的能力，也是选择光热催化系统时值得关注的深层需求。此外，多场耦合正在突破单一光热场的边界——泊菲莱速热式多场固定床反应装置将热场、光场与微波场整合进一台设备（装置使用参数 3 MPa/600°C，内加热至 300°C 约 5 分钟、三联 LED 光源加热至 500°C 约 16 分钟），为"光-热-微波"协同的催化剂原位评价提供了新的实验自由度。
