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污水催化涂層噴涂 、過濾催化網(wǎng)片 、鎳鋁復(fù)合材料 、 、金屬陶瓷。

催化種類

編輯 語(yǔ)音

均相催化

催化劑與反應(yīng)物同處于一均勻物相中的催化作用。有液相和氣相均相催化。液態(tài)酸堿催化劑，可溶性過渡金屬化合物催化劑和碘、一氧化氮等氣態(tài)分子催化劑的催化屬于這一類。均相催化劑的活性中心比較均一，選擇性較高，副反應(yīng)較少，易于用光譜、波譜、同位素示蹤等方法來研究催化劑的作用，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一般不復(fù)雜。但均相催化劑有難以分離、回收和再生的缺點(diǎn)。

多相催化

多相催化發(fā)生在兩相的界面上，通常催化劑為多孔固體，反應(yīng)物為液體或氣體。多相催化反應(yīng)通常可按下述七步進(jìn)行：①反應(yīng)物的外擴(kuò)散──反應(yīng)物向催化劑外表面擴(kuò)散；②反應(yīng)物的內(nèi)擴(kuò)散──在催化劑外表面的反應(yīng)物向催化劑孔內(nèi)擴(kuò)散；③反應(yīng)物的化學(xué)吸附；④表面化學(xué)反應(yīng)；⑤產(chǎn)物脫附；⑥產(chǎn)物內(nèi)擴(kuò)散；⑦產(chǎn)物外擴(kuò)散。這一系列步驟中反應(yīng)最慢的一步稱為速率控制步驟。化學(xué)吸附是最重要的步驟，化學(xué)吸附使反應(yīng)物分子得到活化，降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能。因此，若要催化反應(yīng)進(jìn)行，必須至少有一種反應(yīng)物分子在催化劑表面上發(fā)生化學(xué)吸附。固體催化劑表面是不均勻的，表面上只有一部分點(diǎn)對(duì)反應(yīng)物分子起活化作用，這些點(diǎn)被稱為活性中心。

復(fù)相催化

復(fù)相催化是一獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)。它兼有均相催化的溫度和多相催化的速度。同時(shí)具有可控的方向性。在反應(yīng)時(shí)，的進(jìn)行催化，致使反應(yīng)速度加快數(shù)千倍。由于催化能力倍增，使其可從碳水化合物中移動(dòng)氫氧，而這正是把工業(yè)和生物廢棄物“一步法"轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)汽柴油的科學(xué)基礎(chǔ)。

生物催化

催化原理

酶是一種生物催化劑，生物體內(nèi)的所有化學(xué)變化幾乎都是在酶催化下進(jìn)行的，酶的催化作用稱為生物催化。酶的催化活性高，選擇性強(qiáng)。生物催化在常溫中性條件下進(jìn)行，高溫、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿都會(huì)使酶喪失活性。離體的酶仍具有催化活性，可制成各種酶制劑應(yīng)用在醫(yī)學(xué)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。 [2]

金屬催化

金屬催化劑主要用于脫氫和加氫反應(yīng)。有些金屬還具有氧化和重整的催化活性。金屬催化劑主要是指4、5、6周期的某些過渡金屬,如鐵、金、鉑、鈀、銠、銥等。金屬催化主要決定于金屬原子的電子結(jié)構(gòu)，特別是沒有參與金屬鍵的d軌道電子和d空軌道與被吸附分子形成吸附鍵的能力。因此，金屬催化劑的化學(xué)吸附能力和d軌道百分?jǐn)?shù)是決定催化活性的主要因素。

金屬氧化物催化

主要是指過渡金屬氧化物催化，非過渡金屬氧化物催化已歸入酸堿催化。過渡金屬氧化物催化劑廣泛用于氧化、加氫、脫氫、聚合、加合等反應(yīng)。實(shí)用的金屬氧化物催化劑常為多組分氧化物的混合物，很多金屬氧化物催化劑是半導(dǎo)體，其化學(xué)組成大多是非化學(xué)計(jì)量的，因此，催化劑組分很復(fù)雜。金屬氧化物催化劑的導(dǎo)電性和逸出功、金屬離子的 d電子組態(tài)、氧化物中晶格氧特性、半導(dǎo)體電子能帶、催化劑表面吸附能力等，都與催化劑的催化活性有關(guān)。

配位（絡(luò)合）催化

金屬、特別是過渡金屬及其化合物有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，能形成多種類型的絡(luò)合物。某些分子與金屬（或金屬離子）絡(luò)合后便易于進(jìn)行某特定反應(yīng)，該反應(yīng)稱為配位（絡(luò)合）催化反應(yīng)，該金屬或其化合物起絡(luò)合催化劑作用。過渡金屬絡(luò)合催化劑在溶液中作為均相催化劑方面的研究和應(yīng)用較多。過渡金屬絡(luò)合催化作用一般都是配位（絡(luò)合）催化作用，即催化劑在其空配位上絡(luò)合活化反應(yīng)物分子。絡(luò)合催化劑一般都是金屬絡(luò)合物或化合物，如鈀、銠、鈦、鈷的絡(luò)合物等。

酸堿催化

阿倫尼烏斯酸堿、布侖斯惕酸堿、路易斯酸堿(見酸堿理論)的催化作用都屬酸堿催化作用。酸堿催化可分均相催化和多相催化。許多離子型有機(jī)反應(yīng)，如水解、水合、脫水、縮合、酯化、重排等，常可用酸堿均相催化。以固體酸催化劑為代表的多相催化廣泛用于催化裂化、異構(gòu)化、烷基化、脫水、氫轉(zhuǎn)移、歧化、聚合等反應(yīng)。

應(yīng)用

編輯 語(yǔ)音

工業(yè)的應(yīng)用

現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的巨大成就與催化劑的使用是分不開的。約90%以上的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品是借助于催化過程來生產(chǎn)的。

例如，從煤炭和石油資源出發(fā)合成了甲醇、乙醇、丙酮、丁醇等基本有機(jī)原料，改變了過去用糧食生產(chǎn)的途徑；合成纖維的生產(chǎn)減輕了人類對(duì)棉花的依賴；塑料的發(fā)展減輕了人類對(duì)木材的依賴。合成橡膠、化肥、醫(yī)藥、合成食品、調(diào)味品的生產(chǎn)都與催化劑的使用分不開。

例如，硫酸的生產(chǎn)，相比于二氧化氮作催化劑的鉛室法，產(chǎn)品濃度低、雜質(zhì)多、產(chǎn)量小；用鉑作催化劑可使硫酸產(chǎn)品濃度達(dá)98%以上，可制得發(fā)煙硫酸；用釩作催化劑后，產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，成本大幅度下降。又如煉油工業(yè)中的催化裂化，用分子篩催化劑代替無定形硅鋁膠催化劑后，由于分子篩的擇形作用，改變了裂化產(chǎn)物的分布，得到了高質(zhì)量產(chǎn)品。

生態(tài)上的應(yīng)用

處理各類廢棄物。

二氧化碳 + 廢塑料輪胎→汽柴油+可燃?xì)?炭黑，既解決了空中環(huán)境堵塞，又將地面廢棄物轉(zhuǎn)化為能源；煤+地面農(nóng)、林、牧、城市生活廢棄物、城市工業(yè)廢棄物→汽柴油+可燃?xì)?炭黑，既解決了地面的污染問題，地面生態(tài)通道的堵塞，和煤排出的CO2問題，又將煤、地面廢棄物轉(zhuǎn)化為急需的汽、柴油基礎(chǔ)油，它產(chǎn)生的可燃?xì)怏w和天然氣的低碳排放是一個(gè)水平：排出的可燃?xì)怏w，碳排放量為16%，天然氣的碳排放量12%。

優(yōu)化化石能源的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

用*的催化技術(shù)和仿生能源的工藝方法，將煉油工業(yè)轉(zhuǎn)化為資源節(jié)約型的工業(yè)結(jié)構(gòu)。石油→汽柴油+可燃?xì)?炭黑，以高科技手段，打破壟斷，形成資源節(jié)約型產(chǎn)業(yè)，把地下化石能源成本降下來。 相比于傳統(tǒng)煉油，設(shè)備成本為（1/5） 生產(chǎn)成本為（1/2），且更多的產(chǎn)出來源于石油中的生物質(zhì)。