基本簡介

催化劑又稱觸媒，在初中階段的定義是能改變化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量、組成和化學(xué)性質(zhì)在參加化學(xué)反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。例如二氧化錳可以作為過氧化氫（雙氧水）分解的催化劑。催化劑分為正催化劑和逆催化劑，正催化劑有助于反應(yīng)向正方向移動，逆催化劑有助于反應(yīng)向逆方向移動。

2 基本分類

2.1 均相催化劑

催化劑(觸媒)和反應(yīng)物同處于一相，沒有相界存在而進(jìn)行的反應(yīng)，稱為均相催化作用，能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑。溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡(luò)合物)等。均相催化劑以分子或離子獨(dú)立起作用，活性中心均一，具有高活性和高選擇性。

2.2 多相催化劑

催化劑(觸媒)多相催化劑又稱非均相催化劑呈現(xiàn)在不同相（Phase）的反應(yīng)中，即和它們催化的反應(yīng)物處于不同的狀態(tài)。例如：在生產(chǎn)人造黃油時(shí)，通過固態(tài)鎳（催化劑），能夠把不飽和的植物油和氫氣轉(zhuǎn)變成飽和的脂肪。固態(tài)鎳是一種多相催化劑，被它催化的反應(yīng)物則是液態(tài)（植物油）和氣態(tài)（氫氣）。一個(gè)簡易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物（或zh-ch:底物;zh-tw:受質(zhì)）吸附在催化劑的表面，反應(yīng)物內(nèi)的鍵因十分的脆弱而導(dǎo)致新的鍵產(chǎn)生，但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固，而使產(chǎn)物出現(xiàn)。目前已知許多表反應(yīng)發(fā)生吸附反應(yīng)的不同可能性的結(jié)構(gòu)位置。

2.3 生物催化劑

酶是生物催化劑(觸媒)，是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物（絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)。但少量RNA也具有生物催化功能），舊稱酵素。生物體的化學(xué)反應(yīng)幾乎都在酶的催化作用下進(jìn)行。酶的催化作用同樣具有選擇性。例如，淀粉。酶催化淀粉水解為糊精和麥芽糖，蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成肽等。活的生物體利用它們來加速體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。如果沒有酶，生物體內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)就會進(jìn)行得很慢，難以維持生命。大約在37℃的溫度中（人體的溫度），酶的工作狀態(tài)是*佳的。如果溫度高于50℃或60℃，酶就會被破壞掉而不能再發(fā)生作用。因此，利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑，在低溫下使用*有效。酶在生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面，都有重大意義。目前，酶制劑的應(yīng)用日益廣泛。(例如：酶制劑在工業(yè)上可作催化劑使用，某些酶還是珍貴的**。)

3 基本用途

催化劑(觸媒)在化工生產(chǎn)、科學(xué)家實(shí)驗(yàn)和生命活動中，催化劑都大顯身手。例如，硫酸生產(chǎn)中要用五氧化二釩作催化劑。由氮?dú)?/span>跟氫氣合成氨氣，要用以鐵為主的多分組催化劑，提高反應(yīng)速率。在煉油廠，催化劑更是少不了，選用不同的催化劑，就可以得到不同品質(zhì)的汽油、煤油。化工合成酸性和堿性色可賽思催化劑。車尾氣中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用鉑等金屬作催化劑可以迅速將二者轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和氮?dú)狻Ｃ甘侵参?、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的蛋白質(zhì)，生物體的化學(xué)反應(yīng)幾乎都在酶的催化作用下進(jìn)行，釀造業(yè)、制藥業(yè)等都要用催化劑催作。

4 行業(yè)發(fā)展前景

**個(gè)催化劑生產(chǎn)車間是永利铔廠觸媒部，1959年改名南京化學(xué)工業(yè)公司催化劑廠。于1950年開始生產(chǎn)AI型合成氨催化劑、C-2型一氧化碳高溫變換催化劑和用于二氧化硫氧化的Ⅵ型釩催化劑，以后逐步配齊了合成氨工業(yè)所需各種催化劑的生產(chǎn)。80年代中國開始生產(chǎn)天然氣及輕油蒸汽轉(zhuǎn)化的負(fù)載型鎳催化劑。至1984年已有40多個(gè)單位生產(chǎn)硫酸、硝酸、合成氨工業(yè)用的催化劑。為發(fā)展燃料化工，50年代初期，石油三廠開始生產(chǎn)頁巖油加氫用的硫化鉬 -白土、硫化鎢-活性炭、硫化鎢-白土及純硫化鎢、硫化鉬催化劑。石油六廠開始生產(chǎn)費(fèi)托合成用的鈷系催化劑，1960年起生產(chǎn)疊合用的磷酸-硅藻土催化劑。60年代初期，中國開發(fā)了豐富的石油資源，開始發(fā)展石油煉制催化劑的工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)，石油裂化催化劑*先在蘭州煉油廠生產(chǎn)，1964年小球硅鋁催化劑廠建成投產(chǎn)。70年代中國開始生產(chǎn)稀土-X型分子篩和稀土-Y型分子篩。70年代末在長嶺煉油廠催化劑廠，開始生產(chǎn)共膠法硅鋁載體稀土-Y型分子篩，以后在齊魯石化公司催化劑廠開始生產(chǎn)高堆比、耐磨半合成稀土-Y型分子篩。60年代起中國即開始發(fā)展重整催化劑，60年代中期石油三廠開始生產(chǎn)鉑催化劑，70 年代先后生產(chǎn)出雙金屬鉑-錸催化劑及多金屬重整催化劑。在加氫精制方面，60年代石油三廠開始生產(chǎn)鉬-鈷及鉬-鎳重整預(yù)加氫催化劑。70年代開始生產(chǎn)鉬-鈷-鎳低壓預(yù)加氫催化劑，80年代開始生產(chǎn)三葉形的加氫精制催化劑。

為發(fā)展有機(jī)化學(xué)工業(yè)，50年代末至60年代初開始制造乙苯脫氫用的鐵系催化劑，乙炔加氯化氫制氯乙烯的氯化汞/活性炭催化劑，流化床中萘氧化制苯酐用的氧化釩催化劑，以及加氫用的骨架鎳催化劑等。60年代中期為適應(yīng)中國石油化工發(fā)展的需要，新生產(chǎn)的催化劑品種迅速增多，至80年代已生產(chǎn)多種精制烯烴的選擇性加氫催化劑，并開始生產(chǎn)丙烯氨化氧化用的微球型氧化物催化劑，乙烯與醋酸氧化制醋酸乙烯酯的負(fù)載型金屬催化劑，高效烯烴聚合催化劑以及治理工業(yè)廢氣的蜂窩狀催化劑等。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國催化劑行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告前瞻》數(shù)據(jù)表明催化劑用于催化環(huán)氧化物與二氧化碳的共聚反應(yīng)合成聚烷撐碳酸酯，可廣泛應(yīng)用于低溫隔氧薄膜、生物降解塑料、彈性體、膠粘劑、涂料等領(lǐng)域。合成該類聚合物不僅可以對工業(yè)上大量廢棄且對環(huán)境造成極大危害的溫室氣體——二氧化碳加以有效利用，同時(shí)產(chǎn)物還具有生物降解性，不會帶來通常塑料導(dǎo)致的白色污染，因而具有廣闊的市場前景。

5 制備方法

催化劑(觸媒)機(jī)械混合法

將兩種以上的物質(zhì)加入混合設(shè)備內(nèi)混合。此法簡單易行，例如轉(zhuǎn)化-吸收型脫硫劑的制造，是將活性組分（如二氧化錳、氧化鋅、碳酸鋅）與少量粘結(jié)劑(如氧化鎂、氧化鈣)的粉料計(jì)量連續(xù)加入一個(gè)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和傾斜度的轉(zhuǎn)盤中，同時(shí)噴入計(jì)量的水。粉料滾動混合粘結(jié)，形成均勻直徑的球體，此球體再經(jīng)干燥、焙燒即為成品。乙苯脫氫制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化劑，是由氧化鐵、鉻酸鉀等固體粉末混合壓片成型、焙燒制成的。利用此法時(shí)應(yīng)重視粉料的粒度和物理性質(zhì)。

5.1 沉淀法

此法用于制造要求分散度高并含有一種或多種金屬氧化物的催化劑。在制造多組分催化劑時(shí)，適宜的沉淀?xiàng)l件對于保證產(chǎn)物組成的均勻性和制造上等催化劑非常重要。通常的方法是在一種或多種金屬鹽溶液中加入沉淀劑（如碳酸鈉、氫氧化鈣），經(jīng)沉淀、洗滌、過濾、干燥、成型、焙燒(或活化)，即得*終產(chǎn)品。如果在沉淀桶內(nèi)放入不溶物質(zhì)（如硅藻土），使金屬氧化物或碳酸鹽附著在此不溶物質(zhì)上沉淀，則稱為附著沉淀法。沉淀法需要高效的過濾洗滌設(shè)備，以節(jié)約水，避免漏料損失。

浸漬法

將具有高孔隙率的載體（如硅藻土、氧化鋁、活性炭等）浸入含有一種或多種金屬離子的溶液中，保持一定的溫度，溶液進(jìn)入載體的孔隙中。將載體瀝干，經(jīng)干燥、煅燒，載體內(nèi)表面上即附著一層所需的固態(tài)金屬氧化物或其鹽類(圖1)。浸漬法可使催化活性組分高度分散，并均勻分布在載體表面上，在催化過程中得到充分利用。制備含貴金屬（如鉑、金、鋨、銥等）的催化劑常用此法，其金屬含量通常在 1%以下。制備價(jià)格較貴的鎳系、鈷系催化劑也常用此法，其所用載體多數(shù)已成型，故載體的形狀即催化劑的形狀。另有一種方法是將球狀載體裝入可調(diào)速的轉(zhuǎn)鼓(圖2)內(nèi)，然后噴入含活性組分的溶液或漿料，使之浸入載體中，或涂覆于載體表面。

5.2 噴霧蒸干法

用于制顆粒直徑為數(shù)十微米至數(shù)百微米的流化床用催化劑。如間二甲苯流化床氨化氧化制間二甲腈催化劑的制造，先將給定濃度和體積的偏釩酸鹽和鉻鹽水溶液充分混合，再與定量新制的硅凝膠混合，泵入噴霧干燥器內(nèi)，經(jīng)噴頭霧化后，水分在熱氣流作用下蒸干，物料形成微球催化劑，從噴霧干燥器底部連續(xù)引出。

5.3 熱熔融法

熱熔融法是制備某些催化劑的特殊方法，適用于少數(shù)不得不經(jīng)過熔煉過程的催化劑，為的是借助高溫條件將各個(gè)組分熔煉稱為均勻分布的混合物，配合必要的后續(xù)加工，可制得性能優(yōu)異的催化劑。這類催化劑(觸媒)常有高的強(qiáng)度、活性、熱穩(wěn)定性和很長的使用壽命。主要用于制造氨合成所用的鐵催化劑。將精選磁鐵礦與有關(guān)的原料在高溫下熔融、冷卻、破碎、篩分，然后在反應(yīng)器中還原。