谢邀，要不这回咱不谈理论化学了，谈点能源材料方面的实际应用？
我知道的现在在实验上比较关心的几个方向：
首先是异相催化，比如所谓煤变油的费托合成（用CO+H2合成有机小分子），比如合成氨反应，都需要更便宜更有效的异相催化剂。所以现在一元不够玩二元，二元不够玩三元，完了界面上担载点纳米颗粒，颗粒内外层还成分不一样，十分欢乐。
然后是光电化学反应，比如水的光电解（就是用光能和电能把水分解成H2和O2），比如CO2的光化学还原（还原CO2制取小的有机分子），这些说白了其实也是异相催化体系，不过涉及光子和外电势的参与，稍微复杂一点。在能源领域涉及储能和能源转化，不表。
然后是各种新型的太阳能材料，稍微有一点实用精神的就搞一搞CIGS或者CdTe之类的微膜材料（比如最近hybrid perovskite就红的发紫），再稍微fancy一点的就在结构上动动脑筋，搞点纳米柱啦，纳米颗粒啦，多孔结构啦之类看看效果会不会好点。再fancy一点的就再半导体上接一点共轭的有机分子，玩一下dye-sensitized solar cell。太阳能电池的逆过程就是发光二极管（LED），也是一个方向，比如前不久拿了诺奖的蓝光LED，现在应该还有一堆人在做有机材料的LED，在机械性能上更好，方便折叠的。
然后是各种电池，我知道的比较火的包括锂电池和燃料电池。也是不断地寻找新型的电极和电解液材料，企图提高效率。
像这几个都是有实际工业需求导向的，还有一种是实验室里做出来一种东西，科学家觉得很有趣，然后拼命找实际应用骗经费的。比如有机金属框架（MOFs）和碳纳米管之类的。碳纳米管之类我不熟，大家目前为MOF找的应用包括且不限于：CO2吸收材料，H2储存材料，稀有气体分离，异相催化剂。当然不能遗忘现在还在火的石墨烯，据说能做电子元件，能做传感器，能做半透膜，能做…我也记不了这么多了，总之很牛b就是了。哦，好象在石墨烯的带动下最近二维材料有点火了，比如MoS2，比如BN之类的。
最后，最近好像老有老美找我掰扯钍基融盐堆的事，应该也是挺火的吧，不过这个好像已经不算化学了。
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：余旷
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