简介

1催化即通过催化剂改变反应物的活化能，改变反应物的化学反应速率，反应前后催化剂的质量和化学性质保持不变而催化剂的物理性质可能发生变化，如状态等。

化学反应物要想发生化学反应，必须使其化学键发生改变，改变或者断裂化学键需要一定的能量支持，能使化学键发生改变所需要的最低能量阈值称之为活化能，而催化剂通过降低化学反应物的活化能而使化学反应更易进行，且大大提高反应速率。可以分为正催化剂和负催化剂，如果不加特殊说明一般指加快反应速率的催化剂，即正催化剂。

发展史

早在公元前，中国已会用酒曲（生物酶催化剂）造酒。18世纪中叶，铅室法制硫酸中用一氧化氮作催化剂是工业上采用催化剂的开始。催化这个词是1835年J.J.贝采利乌斯引用到化学学科中来的。1902年W.奥斯特瓦尔德将催化定义为：“加速化学反应而不影响化学平衡的作用。”1910年实现合成氨的大规模生产，是催化工艺发展史上的里程碑。20世纪以来，催化工艺迅速发展，例如，20年代研究成功用钴催化剂由一氧化碳和氢合成液体燃料的费-托法；1955年研究成功齐格勒-纳塔催化剂，用于烯烃定向聚合；现代化学工业和炼油工业的生产过程，已有80％以上使用了催化方法。

原理

降低活化能

在催化反应过程中，至少必须有一种反应物分子与催化剂发生了某种形式的化学作用。由于催化剂的介入，化学反应改变了进行途径，而新的反应途径需要的活化能较低，这就是催化得以提高化学反应速率的原因。例如，化学反应A+B─→AB,所需活化能为E，在催化剂C参与下，反应按以下两步进行：

A+C─→AC，所需活化能为E1

AC+B─→AB+C，所需活化能为E2

E1、E2都小于E (见图)。催化剂C只是暂时介入了化学反应，反应结束后,催化剂C即行再生。

按阿伦尼乌斯方程k＝Ae-E/RT(式中A为指前因子;R为气体常数；T为热力学温度),以反应速率常数k表示的反应速率主要决定于反应活化能E,若催化使反应活化能降低ΔE,则反应速率即提高e-ΔE/RT倍。催化反应一般能降低活化能约10千卡/摩尔，若反应在300K下进行,则反应速率可增加约1.7×10倍。

催化剂表面性能

多相催化是工业上应用最多的，这种催化作用在催化剂表面上进行，因此，固体催化剂的表面性质对催化作用就会有很大影响。催化剂比表面积大，表面上活化中心点多，表面对反应物吸附能力强，这些都对催化活性有利，因为化学吸附能降低反应活化能。表面孔隙度大和孔径大小合适对催化剂的选择性有利，例如分子筛催化剂的极强的选择性，就是由于它的孔径尺寸只能允许某种分子进入孔内，到达催化剂表面而被催化。

催化剂的作用方式

催化剂与反应物分子怎样发生化学作用，这与催化剂和反应物分子本身的性质有关。实验证明：有机化合物的酸催化反应一般是通过正碳离子机理进行的；碱催化反应则是由OH、RO、RCOO等阴离子起催化作用，例如：

CH3COOC2H5+OH─→CH3COOH+C2H5O

C2H5O+H2O─→C2H5OH+OH

过渡金属化合物催化剂在均相催化反应中的作用是络合催化作用；醇钠催化丁二烯聚合是通过自由基机理进行的，例如：