在多相催化领域，CeO₂，TiO₂，Fe₂O₃等金属氧化物因其表面拥有众多的缺陷位点，被广泛的当作载体使用。例如CeO₂表面地氧缺陷位点具有强的锚定金属的能力，常常通过简单的浸渍方法，将Pt，Pd，Rh等贵金属负载在载体表面得到负载型贵金属催化剂M/CeO₂。除此之外，Ce独特的4 f电子轨道使得CeO₂是一种良好的“氧存储器”和“电子存储器”。CeO₂对CO，O₂和NO具有良好的吸附，催化活性，这与CeO2表面性质密切相关。以O₂在CeO₂吸附为例，当O₂一般会优先吸附在CeO2表面氧空位处，氧空位处Ce上面多的电子会转移到O₂分子中，根据O₂的分子轨道理论，逐渐转变成过氧物种O₂^2-，超氧物种O₂^-，其分子键级不断减小，O-O键能变小越来越不稳定，最后转变成晶格氧O₂^-。深刻理解O₂的分子轨道电子排布式对于认识O₂在CeO₂表面的吸附，转化及结构变化具有重要意义。

       分子轨道理论和价键理论都是化学键理论的一部分，原子轨道，分子轨道本质上是电子运动的规律，是波函数。前者主要侧重与描述分子中电子的运动轨迹，而后者主要原子中电子的运动。氧气的分子轨道也是由两个氧原子的原子轨道组合得到的，这种组合遵循分子轨道线性组合原理（由原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件：对称匹配，最大轨道重叠、能量相近，其中对称性匹配时是关键决定了能否形成化学键，而后两者决定了组合成分子轨道的能量高低）。此外，在原子轨道线性组合形成分子轨道时存在相位的问题，也就是成键轨道和反键轨道，以P轨道组合为例，位相不相同的两个P轨道以肩并肩的方式结合会使两个P轨道之间形成节点（电子出现的概率为0），位相相同轨道重叠所具有的能量低于位相相反的轨道重叠具有的能量，也就是说节点多的较节点低的能量高。最后，电子在分子轨道中的填充和电子在原子轨道中的填充遵循相同的原则，即洪特规则，泡利不相容原理，能量最低。具体的含义大家可以翻阅相关的教材。