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反應速率，而本身的質量、組成和化學性質在參加化學反應前后保持不變的物質。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向正方向移動，逆催化劑有助于反應向逆方向移動。

2 基本分類

2.1 均相催化劑

催化劑(觸媒)和反應物同處于一相，沒有相界存在而進行的反應，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(鹽類和絡合物)等。均相催化劑以分子或離子獨立起作用，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）的反應中，即和它們催化的反應物處于不同的狀態(tài)。例如：在生產人造黃油時，通過固態(tài)鎳（催化劑），能夠把不飽和的植物油和氫氣轉變成飽和的脂肪。固態(tài)鎳是一種多相催化劑，被它催化的反應物則是液態(tài)（植物油）和氣態(tài)（氫氣）。一個簡易的非均相催化反應包含了反應物（或zh-ch:底物;zh-tw:受質）吸附在催化劑的表面，反應物內的鍵因十分的脆弱而導致新的鍵產生，但又因產物與催化劑間的鍵并不牢固，而使產物出現(xiàn)。目前已知許多表反應發(fā)生吸附反應的不同可能性的結構位置。

2.3 生物催化劑

酶是生物催化劑(觸媒)，是植物、動物和微生物產生的具有催化能力的有機物（絕大多數(shù)的蛋白質。但少量RNA也具有生物催化功能），舊稱酵素。生物體的化學反應幾乎都在酶的催化作用下進行。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，蛋白酶催化蛋白質水解成肽等?；畹纳矬w利用它們來加速體內的化學反應。如果沒有酶，生物體內的許多化學反應就會進行得很慢，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、醫(yī)學、農業(yè)、工業(yè)等方面，都有重大意義。目前，酶制劑的應用日益廣泛。(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、科學家實驗和生命活動中，催化劑都大顯身手。例如，硫酸生產中要用五氧化二釩作催化劑。由氮氣跟氫氣合成氨氣，要用以鐵為主的多分組催化劑，提高反應速率。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化為無害的二氧化碳和氮氣。酶是植物、動物和微生物產生的具有催化能力的蛋白質，生物體的化學反應幾乎都在酶的催化作用下進行，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

**個催化劑生產車間是永利铔廠觸媒部，1959年改名南京化學工業(yè)公司催化劑廠。于1950年開始生產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。80年代中國開始生產天然氣及輕油蒸汽轉化的負載型鎳催化劑。至1984年已有40多個單位生產硫酸、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。石油六廠開始生產費托合成用的鈷系催化劑，1960年起生產疊合用的磷酸-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。當時，石油裂化催化劑*先在蘭州煉油廠生產，1964年小球硅鋁催化劑廠建成投產。70年代中國開始生產稀土-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鉑催化劑，70 年代先后生產出雙金屬鉑-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鉬-鈷及鉬-鎳重整預加氫催化劑。70年代開始生產鉬-鈷-鎳低壓預加氫催化劑，80年代開始生產三葉形的加氫精制催化劑。

為發(fā)展有機化學工業(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年代中期為適應中國石油化工發(fā)展的需要，新生產的催化劑品種迅速增多，至80年代已生產多種精制烯烴的選擇性加氫催化劑，并開始生產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。

前瞻產業(yè)研究院發(fā)布的《中國催化劑行業(yè)深度調研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》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合成聚烷撐碳酸酯，可廣泛應用于低溫隔氧薄膜、生物降解塑料、彈性體、膠粘劑、涂料等領域。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，同時產物還具有生物降解性，不會帶來通常塑料導致的白色污染，因而具有廣闊的市場前景。

5 制備方法

催化劑(觸媒)機械混合法

將兩種以上的物質加入混合設備內混合。此法簡單易行，例如轉化-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）與少量粘結劑(如氧化鎂、氧化鈣)的粉料計量連續(xù)加入一個可調節(jié)轉速和傾斜度的轉盤中，同時噴入計量的水。粉料滾動混合粘結，形成均勻直徑的球體，此球體再經干燥、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。利用此法時應重視粉料的粒度和物理性質。

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，適宜的沉淀條件對于保證產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），經沉淀、洗滌、過濾、干燥、成型、焙燒(或活化)，即得*終產品。如果在沉淀桶內放入不溶物質（如硅藻土），使金屬氧化物或碳酸鹽附著在此不溶物質上沉淀，則稱為附著沉淀法。沉淀法需要高效的過濾洗滌設備，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，溶液進入載體的孔隙中。將載體瀝干，經干燥、煅燒，載體內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速的轉鼓(圖2)內，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，經噴頭霧化后，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)不得不經過熔煉過程的催化劑，為的是借助高溫條件將各個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的原料在高溫下熔融、冷卻、破碎、篩分，然后在反應器中還原。