2.7　催化劑

催化劑是一種改變反應速率但不改變反應總標準吉布斯自由能的物質；舊稱觸媒,即凡能夠改變化學反應速率而本身的組成和性質在反應前后保持不變的元素或化合物。催化劑不能改變熱力學平衡,只能影響反應過程達到平衡的速率。催化劑可以極大加快或減慢化學反應速率,使之在需要的時間達到所預期的反應程度。加快反應速率的稱正催化劑,減慢速率的稱負催化劑。

催化劑的種類繁多,按反應體系的相態分為均相催化劑、多相催化劑和酶催化劑三大類。

(1)均相催化劑　催化劑和反應物處于同一相態中,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。均相催化劑包括酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑等。均相催化劑均為氣相或液相,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,無傳質問題。

(2)多相催化劑　多相催化劑(非均相催化劑)呈現在不同相的反應中,即反應物和催化劑處于不同相態中,即為氣固、液固、氣液固和氣液,存在傳質問題。多相催化劑有固體酸催化劑、有機堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等。

(3)酶催化劑　酶催化劑(生物催化劑)是植物、動物和微生物產生的具有催化能力的有機物(絕大多數為蛋白質,少量RNA也具有生物催化功能),也稱酵素；它同時具有均相和非均相反應的性質,活性、選擇性極其高。酶在生理學、醫學、農業、工業等方面都有重大意義。

催化劑也可以按狀態分為液體催化劑和固體催化劑；按照反應類型分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構化等；按照作用大小分為主催化劑和助催化劑。催化劑可以是單一化合物、配位化合物或混合物。催化劑有選擇性,不同的反應所用的催化劑有所不同,同一反應也有不同效果的催化劑；雖然用量較少,但一定要合理選擇,優先使用高效、低腐蝕、納米化、環保的催化劑。對工業催化劑要選擇高活性,良好的流體力傳質、傳熱性,高穩定的催化劑。

2.7.1　食品用催化劑

甲醇鈉、乙醇鈉

2.7.2　醫藥用催化劑

N-甲基嗎啡啉

2.7.3　塑料、膠黏劑、樹脂用催化劑

硫酸(參見99頁)

磷酸

氫氧化鋇、氫氧化銨

辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫

三乙烯二胺、N-甲基二乙醇胺

對甲苯磺酸、氨基磺酸

2.7.4　工業催化劑

鈦酸四異丙酯

叔丁醇鋁

二氯化乙基鋁

三乙基鋁

三異丁基鋁、十二氫二苯胺

2-氨基蒽醌