关于催化介绍

均相催化

催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。有液相和气相均相催化。液态酸碱催化剂，可溶性过渡金属化合物催化剂和碘、一氧化氮等气态分子催化剂的催化属于这一类。均相催化剂的活性中心比较均一，选择性较高，副反应较少，易于用光谱、波谱、同位素示踪等方法来研究催化剂的作用，反应动力学一般不复杂。但均相催化剂有难以分离、回收和再生的缺点。

多相催化

多相催化发生在两相的界面上，通常催化剂为多孔固体，反应物为液体或气体。多相催化反应通常可按下述七步进行：

（1）反应物的外扩散──反应物向催化剂外表面扩散；

（2）反应物的内扩散──在催化剂外表面的反应物向催化剂孔内扩散；

（3）反应物的化学吸附；

（4）表面化学反应；

（5）产物脱附；

（6）产物内扩散；

（7）产物外扩散。这一系列步骤中反应最慢的一步称为速率控制步骤。化学吸附是最重要的步骤，化学吸附使反应物分子得到活化，降低了化学反应的活化能。因此，若要催化反应进行，必须至少有一种反应物分子在催化剂表面上发生化学吸附。固体催化剂表面是不均匀的，表面上只有一部分点对反应物分子起活化作用，这些点被称为活性中心。

生物催化

酶是一种生物催化剂，生物体内的所有化学变化几乎都是在酶催化下进行的，酶的催化作用称为生物催化。酶的催化活性高，选择性强。生物催化在常温中性条件下进行，高温、强酸和强碱都会使酶丧失活性。离体的酶仍具有催化活性，可制成各种酶制剂应用在医学和工农业生产上。

其他还有电催化、光助催化、光电催化等。

按催化作用机理，可把催化剂分为金属催化剂、金属氧化物催化剂、配位（络合）催化剂、酸碱催化剂和多功能催化剂。

金属催化

金属催化剂主要用于脱氢和加氢反应。有些金属还具有氧化和重整的催化活性。金属催化剂主要是指4、5、6周期的某些过渡金属，如铁、金、铂、钯、铑、铱等。金属催化主要决定于金属原子的电子结构，特别是没有参与金属键的d轨道电子和d空轨道与被吸附分子形成吸附键的能力。因此，金属催化剂的化学吸附能力和d轨道百分数是决定催化活性的主要因素。

金属氧化物催化

主要是指过渡金属氧化物催化，非过渡金属氧化物催化已归入酸碱催化。过渡金属氧化物催化剂广泛用于氧化、加氢、脱氢、聚合、加合等反应。实用的金属氧化物催化剂常为多组分氧化物的混合物，很多金属氧化物催化剂是半导体，其化学组成大多是非化学计量的，因此，催化剂组分很复杂。金属氧化物催化剂的导电性和逸出功、金属离子的 d电子组态、氧化物中晶格氧特性、半导体电子能带、催化剂表面吸附能力等，都与催化剂的催化活性有关。

配位（络合）催化

金属、特别是过渡金属及其化合物有很强的络合能力，能形成多种类型的络合物。某些分子与金属（或金属离子）络合后便易于进行某特定反应，该反应称为配位（络合）催化反应，该金属或其化合物起络合催化剂作用。过渡金属络合催化剂在溶液中作为均相催化剂方面的研究和应用较多。过渡金属络合催化作用一般都是配位（络合）催化作用，即催化剂在其空配位上络合活化反应物分子。络合催化剂一般都是金属络合物或化合物，如钯、铑、钛、钴的络合物等。

酸碱催化

阿伦尼乌斯酸碱、布仑斯惕酸碱、路易斯酸碱(见酸碱理论)的催化作用都属酸碱催化作用。酸碱催化可分均相催化和多相催化。许多离子型有机反应，如水解、水合、脱水、缩合、酯化、重排等，常可用酸碱均相催化。固体酸催化剂广泛用于催化裂化、异构化、烷基化、脱水、氢转移、歧化、聚合等反应。

多功能催化

若反应物A直接变成产物B的反应难以进行，则可通过几个催化化学反应来实现，例如：

SⅠ、SⅡ分别为两个反应的催化剂，则可将SⅠ、SⅡ混合起来制成双功能催化剂，使A→B的反应实现。这就是多功能催化。多功能催化与一个催化反应的多步骤是有区别的，此处的C不是在催化剂表面形成的中间络合物，而是由SⅠ表面脱附出来的、有其自己的结构和热力学性质的化学物质。

应用