什么是催化剂？点进来看看吧

触媒可为气体物质(如氧化氮)、液体物质(例如酸、碱、盐溶液)或固态物质(例如金属，金属氧化物)，还有一些固体物质(例如有机体中的酶)。催化领域，以固体催化剂为主。其性质一种催化剂可以使某一特定反应沿着阻力较小的途径进行，所需要的活化能量减少，从而加快反应速度。如图中的虚线表示反应物是在非催化的反应通道上转化的产物，激活能是E。如果存在某种固体催化剂，首步，反应物与催化剂一起作用，转变为吸附态反应物；步骤二，将吸附态的反应物转化为吸附态的产物，并将其转化为E2吸附态的产物，步骤3，将吸附态的产物分离，转化成反应的催化剂，释放激活能为E3。尽管两条途径得到的结果一致，但是在催化反应途径中，每一步的活化能都低于不催化反应途径的活化能，因此阻力小，反应速度快。这个循环过程叫做“催化循环”，它是一种反应过程，它只是一个特定的反应周期，它是一种催化剂。负極触媒的作用通常是原催化剂或能毒化反应系统中的截断反应链。催化剂与非催化反应的比较，只会有选择地加快某种或特定化学反应的速度，意思是，同一种催化剂对不同反应有不同的催化活性，称为催化剂选择性。在化工领域，利用催化的选择性来控制原料的化学转化方向是十分重要的。当反应速率为正反相时，催化剂对反应速率的影响相同。因此，催化剂虽然可以加速化学反应，但却无法改变化学平衡常数，只能影响反应进入平衡态的速度。以铂类为例，钯催化剂可以将苯加氢转化成环己烷，但在热力学条件下，它们也能使环己烷脱氢成苯。触媒在使用过程中，由于一些物理和化学作用，使其原有组织结构发生破坏，使催化剂活性下降或失去活性，这就是催化剂衰退或催化剂失活。如反应物中的某些杂质与催化剂发生作用或覆盖在催化剂表面，会使催化剂中毒，导致催化剂衰退。一些催化剂失活后，可通过特殊的方法进行处理，使催化剂再生并恢复催化活性，有的催化剂失活后不能再生。但是各种催化剂都有一定的使用年限，称之为催化剂寿命。组分在一些反应中可以用单个元素或化合物来作催化剂；但在大多数情况下，为使催化剂具有特殊的性质，通常由多种组分配合制成。根据其作用的不同，可分为催化活性组分、助催化剂、催化剂载体等。活化组分是使催化剂具有活性的必要成分，如镍硅藻土催化剂中的镍、Fe-K2O-Al2O3催化剂中的铁元素等。固态触媒在其表面上与作用物相接触，从而产生催化作用，故多为高比表面积物质。但是，并不是全表面都有催化活性，有活性的部分叫做催化活性中间或活性位。活化中间的组成、构造、生成与破坏，对理论和实践都有重要意义。助剂是一类提高催化活性组分性能的物质。为提高活性组分的分散程度和利用率，使催化剂形成一定的形态，载体上载有多种活性组分，如镍-硅藻土催化剂中的硅藻土作为载体。某些工业催化剂的配方中，也需加入其它成分，例如在固体催化剂中加入提高机械强度的粘结剂。根据原料可分为生物催化剂和非生物催化剂。催化剂回收是当今工业应用较多的催化剂，它们都是通过人工合成，并有一定的组分和结构，大部分固体催化剂也有特殊的形状。催化工业的方法主要有两种：①按材料分类，如催化剂表。作为催化剂的关键组分，活性组分可以根据活性组分的化合状态对催化剂材料进行分类，目前主要有金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸碱催化剂、络合催化剂等。②按功能分类。根据催化反应的过程，如加氢用的催化剂被称为氢化催化剂。另外，也有按用途分类，如石油化学催化剂、炼油催化剂、无机化学催化剂、环保催化剂等。除了直接催化化学反应的催化剂外，也有一类能加速不同相间物质传输的称相转移催化剂。分两相的液相反应中，采用相转移催化剂可以缩短反应时间，且大多是季铵盐。以甲酚与氧氯化磷为例，可以用氯化十六烷基甲基铵为相转移催化剂。由于催化剂具有较高的选择性，其作用机理也比较特殊，催化剂的应用也比较特殊。在催化剂作用机理方面，已有大量的研究工作，为催化剂选择提供帮助。催化机制可以分为三种类型。①离子型反应机制。催化剂的作用可以从广义的酸、碱概念来理解，大多数催化剂都是酸、碱、盐，如氧化铝、硅酸铝等。大多数是非过渡元素化合物，具有催化裂化、异构化、烷基化、水合、脱水等作用。②自由基型反应机制。触媒和反应物之间由于氧化还原而使后者活化，在反应中涉及催化剂元素价态变化，催化剂材料大多是金属、金属氧化物、金属硫化物，如镍、铂、氧化钒、氧化铬、硫化钼等。大多数为过渡元素及其化合物，有催化加氢、脱氢、氧化等反应。③络合反应机制。触媒和反应物发生配位激活后，催化剂就可以起到络合剂的作用。另一种选择催化剂的方法是选择具有相同性能的已知催化剂，如已知镍为乙烯加氢催化剂，可作为丙烯加氢催化剂。但是，由于反应的不同以及催化剂的特殊性，需要通过实验来验证。一些化学过程的结果，是几种不同反应机制反应的总和，需要若干催化活性成分配合才能发挥多种作用，称为多功能催化剂。比如，催化重整催化剂中的铂对加氢、脱氢具有催化作用，而氧化铝具有异构化催化作用。另外，催化剂的性能也应注意：催化剂的性能不仅取决于活性组分，而且取决于各组份的性质和它们之间相互作用的总和，还要考虑它们对反应装置和反应过程的适应性。