化學(xué)純化催化劑分為均相催化和多相催化,催化劑也應(yīng)有相應(yīng)的類型。這種區(qū)別雖然沒有反映純化催化劑的性質(zhì)和內(nèi)部連接,但非常實(shí)用和方便。
凈化催化劑
均相催化體系的催化劑主要包括兩種類型的酸堿催化劑,包括路易斯酸和堿以及可溶性過渡金屬化合物(鹽和絡(luò)合物)催化劑。此外,還有一些非金屬分子催化劑,如I2、NO等。均相催化劑在分子或離子水平上獨(dú)立起作用。活性中心的性質(zhì)相對(duì)均勻,更容易與反應(yīng)物暫時(shí)結(jié)合。它是通過光盤、pop和同位素示蹤方法檢測(cè)和跟蹤的,催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程是一般的。它也不太復(fù)雜,因此對(duì)許多均勻的催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和機(jī)理進(jìn)行了更清楚的研究。
多相催化體系的催化劑大多是固體的。工業(yè)上重要的固體催化劑根據(jù)其主要催化成分大致可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。細(xì)分還可以分為:
1.過渡金屬催化劑;
2.半導(dǎo)體型氧(硫)化合物催化劑;
3.過渡金屬絡(luò)合物催化劑;
4.固體酸堿催化劑。
在這些類型之間,不僅存在本質(zhì)上的差異,還存在一些互操作性。
催化作用可分為以下幾種:①均相催化。催化劑和反應(yīng)物處于同一相中的催化,如均相酸堿催化、均相絡(luò)合催化等。均相催化大多在液相中進(jìn)行。均相催化劑具有相對(duì)均勻的活性中心、較高的選擇性和較少的副反應(yīng),但催化劑難以分離、回收和再生。
② 多相催化。催化作用發(fā)生在兩相的界面上。凈化催化劑通常是多孔固體,反應(yīng)物是液體或氣體。在多相催化反應(yīng)中,固體催化劑化學(xué)吸附反應(yīng)物分子,使反應(yīng)物分子活化,降低反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)速率。固體催化劑的表面并不均勻,只有一些斑點(diǎn)會(huì)化學(xué)吸附反應(yīng)物分子,這些分子被稱為活性中心。工業(yè)生產(chǎn)中的大部分催化是多相催化。
③ 生物催化。生物在酶的作用下的催化反應(yīng)。酶催化具有選擇性高、催化活性高、反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn),但受溫度、溶液pH、離子強(qiáng)度等因素影響較大。
④ 自動(dòng)催化。反應(yīng)產(chǎn)物的自催化作用。在一些反應(yīng)中,某些反應(yīng)的產(chǎn)物或中間體具有催化功能,經(jīng)過一段時(shí)間的誘導(dǎo)后,大大加快了反應(yīng)速率。自催化是化學(xué)振蕩的必要條件之一。