《工業催化》從石油天然氣化工實用角度出發，以多相催化及各類固體催化劑為主要討論對象，較系統地介紹了催化作用基本原理，各類固體催化劑，工業催化劑的制備、分析、測試與操作使用方法；介紹了石油煉制催化劑、石油化工催化劑、化肥催化劑、碳一化工催化劑、環境保護催化劑的基本情況和最新研究進展。 《工業催化》可作為高等院校化學工程與工藝及相近專業本科生、研究生教材，亦可供從事有關科研、設計、生產的工程技術人員閱讀參考。

催化劑的發展過程

定義：根據IUPAC于1981年提出的定義，催化劑是一種物質，它能夠加速反應的速率而不改變該反應的標準Gibbs自由焓變化。這種作用稱為催化作用。涉及催化劑的放映為催化反應。

催化劑（catalyst）會誘導化學反應發生改變，而使化學反應變快或者在較低的溫度環境下進行化學反應。

我們可在波茲曼分布（Boltzmann distribution）與能量關系圖（energy profile diagram）中觀察到，催化劑可使化學反應物在不改變的情形下，經由只需較少活化能（activation energy）的路徑來進行化學反應。而通常在這種能量下，分子不是無法完成化學反應，不然就是需要較長時間來完成化學反應。但在有催化劑的環境下，分子只需較少的能量即可完成化學反應。

催化劑分均相催化劑與非均相催化劑。非均相催化劑呈現在不同相（Phase）的反應中（例如：固態催化劑在液態混合反應），而均相催化劑則是呈現在同一相的反應（例如：液態催化劑在液態混合反應）。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。目前已知許多表反應發生吸附反應的不同可能性的結構位置。
僅僅由于本身的存在就能加快或減慢化學反應速率，而本身的組成和質量并不改變的物質就叫催化劑。催化劑跟反應物同處于均勻的氣相或液相時，叫做單相催化作用；催化劑跟反應物屬不同相時，叫做多相催化作用。

使化學反應加快的催化劑，叫做正催化劑；使化學反應減慢的催化劑，叫做負催化劑。例如，酯和多糖的水解，常用無機酸作正催化劑；二氧化硫氧化為三氧化硫，常用五氧化二釩作正催化劑，這種催化劑是固體，反應物為氣體，形成多相的催化作用，因此，五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑；食用油脂里加入0.01%～0.02%沒食子酸正丙酯，就可以有效地防止酸敗，在這里，沒食子酸正丙酯是一種負催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。

目前，對催化劑的作用還沒有完全弄清楚。在大多數情況下，人們認為催化劑本身和反應物一起參加了化學反應，降低了反應所需要的活化能。有些催化反應是由于形成了很容易分解的“中間產物”，分解時催化劑恢復了原來的化學組成，原反應物就變成了生成物。有些催化反應是由于吸附作用，吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區域(叫做活性中心)進行。活性中心的區域越大或越多，催化劑的活性就越強。反應物里如有雜質，可能使催化劑的活性減弱或失去，這種現象叫做催化劑的中毒。

催化劑對化學反應速率的影響非常大，有的催化劑可以使化學反應速率加快到幾百萬倍以上。催化劑一般具有選擇性，它僅能使某一反應或某一類型的反應加速進行。例如，加熱時，甲酸發生分解反應，一半進行脫水，一半進行脫氫：

HCOOH=H2O+CO

HCOOH=H2+CO2

如果用固體Al2O3作催化劑，則只有脫水反應發生；如果用固體ZnO作催化劑，則脫氫反應單獨進行。這種現象說明，不同性質的催化劑只能各自加速特定類型的化學反應過程。因此，我們利用催化劑的選擇性，可使化學反應主要向某一方向進行。

在催化反應里，人們往往加入催化劑以外的另一物質，以增強催化劑的催化作用，這種物質叫做助催化劑。助催化劑在化學工業上極為重要。例如，在合成氨的鐵催化劑里加入少量的鋁和鉀的氧化物作為助催化劑，可以大大提高催化劑的催化作用。

催化劑在現代化學工業中占有極其重要的地位，現在幾乎有半數以上的化工產品，在生產過程里都采用催化劑。例如，合成氨生產采用鐵催化劑，硫酸生產采用釩催化劑，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產中，都采用不同的催化劑。

酶，是植物、動物和微生物產生的具有催化能力的蛋白質，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。酶在生理學、醫學、農業、工業等方面，都有重大意義。目前，酶制劑的應用日益廣泛。

標簽：催化劑過程發展