氧化铈及氧化铈基催化剂在电解水、热解水以及水煤气变换等多个重要反应中具有优异的催化表现，阐明其中水与氧化铈的相互作用机制以及基元反应步骤等是研究更复杂的催化反应过程的重要基础。与此同时，水在氧化铈基材料的其他催化反应中也经常扮演着重要的作用，如促进CeO₂-Cu₂O催化CO氧化及甲烷氧化为甲醇等。因此，全面理解水与氧化铈之间的作用机制对于催化科学研究具有重要意义。最近，上海科技大学周琴博士、赵爱迪教授、杨帆教授和刘志教授等对该领域近十年来的重要进展进行了全面概述。

氧化铈因其晶格中的氧缺陷结构具有高氧化还原活性。当表面吸附小分子后，晶格中的阳离子Ce⁴⁺/Ce³⁺与氧缺陷极易与吸附分子发生电荷转移从而实现对分子的氧化还原催化过程。氧缺陷的生成与迁移深受氧化铈晶面取向的影响，因此晶面效应对氧化铈的催化活性具有重要决定作用。当前对水与氧化铈相互作用的研究中，大多基于模型催化剂氧化铈薄膜的低指数晶面，从薄膜厚度、晶面效应、应力效应、掺杂效应、表面稳定性、水吸附覆盖度以及液固界面等方面对水和氧化铈的作用机制进行了广泛研究。研究者们观察到了水在氧化铈表面的可逆吸附与脱附，水吸附导致的氧化铈还原以及氧化铈还原水为氢气等反应过程，对于后者理论计算提出了体相反应通道“体相羟基”或“Ce-H”中间体等多种氢气生成机制与路径。这些实验和理论研究从不同方面为理解水和氧化铈的作用机制提供了依据。本文详尽综述了多种表面表征手段如X射线光电子能谱（XPS）、共振光电子能谱（RPES）、程序升温脱附（TPD）、高分辨透射电镜（TEM）、扫描隧道显微镜（STM）以及原子力显微镜（AFM）等，结合密度泛函理论（DFT）计算对氧化铈低指数晶面（111）、（100）和（110）与水的作用机制的最新研究进展，总结了氧化铈不同晶面上氧缺陷的结构特征与迁移规律，以及当前对水在氧化铈表面氧化还原反应机理的认识，指出了现阶段研究中存在的争议与亟待解决的科学问题，并对未来的发展方向和研究前景进行了展望。