2.7　催化剂

催化剂是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质；旧称触媒,即凡能够改变化学反应速率而本身的组成和性质在反应前后保持不变的元素或化合物。催化剂不能改变热力学平衡,只能影响反应过程达到平衡的速率。催化剂可以极大加快或减慢化学反应速率,使之在需要的时间达到所预期的反应程度。加快反应速率的称正催化剂,减慢速率的称负催化剂。

催化剂的种类繁多,按反应体系的相态分为均相催化剂、多相催化剂和酶催化剂三大类。

(1)均相催化剂　催化剂和反应物处于同一相态中,没有相界存在而进行的反应,称为均相催化作用,能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂等。均相催化剂均为气相或液相,以分子或离子独立起作用,活性中心均一,具有高活性和高选择性,无传质问题。

(2)多相催化剂　多相催化剂(非均相催化剂)呈现在不同相的反应中,即反应物和催化剂处于不同相态中,即为气固、液固、气液固和气液,存在传质问题。多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等。

(3)酶催化剂　酶催化剂(生物催化剂)是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物(绝大多数为蛋白质,少量RNA也具有生物催化功能),也称酵素；它同时具有均相和非均相反应的性质,活性、选择性极其高。酶在生理学、医学、农业、工业等方面都有重大意义。

催化剂也可以按状态分为液体催化剂和固体催化剂；按照反应类型分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷基化、异构化等；按照作用大小分为主催化剂和助催化剂。催化剂可以是单一化合物、配位化合物或混合物。催化剂有选择性,不同的反应所用的催化剂有所不同,同一反应也有不同效果的催化剂；虽然用量较少,但一定要合理选择,优先使用高效、低腐蚀、纳米化、环保的催化剂。对工业催化剂要选择高活性,良好的流体力传质、传热性,高稳定的催化剂。

2.7.1　食品用催化剂

甲醇钠、乙醇钠

2.7.2　医药用催化剂

N-甲基吗啡啉

2.7.3　塑料、胶黏剂、树脂用催化剂

硫酸(参见99页)

磷酸

氢氧化钡、氢氧化铵

辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡

三乙烯二胺、N-甲基二乙醇胺

对甲苯磺酸、氨基磺酸

2.7.4　工业催化剂

钛酸四异丙酯

叔丁醇铝

二氯化乙基铝

三乙基铝

三异丁基铝、十二氢二苯胺

2-氨基蒽醌