化學純化催化劑分為均相催化和多相催化,催化劑也應有相應的類型。這種區別雖然沒有反映純化催化劑的性質和內部連接,但非常實用和方便。
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立起作用。活性中心的性質相對均勻,更容易與反應物暫時結合。它是通過光盤、pop和同位素示蹤方法檢測和跟蹤的,催化反應動力學方程是一般的。它也不太復雜,因此對許多均勻的催化反應動力學和機理進行了更清楚的研究。
多相催化體系的催化劑大多是固體的。工業上重要的固體催化劑根據其主要催化成分大致可分為導體、半導體和絕緣體。細分還可以分為:
1.過渡金屬催化劑;
2.半導體型氧(硫)化合物催化劑;
3.過渡金屬絡合物催化劑;
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。催化劑和反應物處于同一相中的催化,如均相酸堿催化、均相絡合催化等。均相催化大多在液相中進行。均相催化劑具有相對均勻的活性中心、較高的選擇性和較少的副反應,但催化劑難以分離、回收和再生。
② 多相催化。催化作用發生在兩相的界面上。凈化催化劑通常是多孔固體,反應物是液體或氣體。在多相催化反應中,固體催化劑化學吸附反應物分子,使反應物分子活化,降低反應的活化能,加快反應速率。固體催化劑的表面并不均勻,只有一些斑點會化學吸附反應物分子,這些分子被稱為活性中心。工業生產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。酶催化具有選擇性高、催化活性高、反應條件溫和等特點,但受溫度、溶液pH、離子強度等因素影響較大。
④ 自動催化。反應產物的自催化作用。在一些反應中,某些反應的產物或中間體具有催化功能,經過一段時間的誘導后,大大加快了反應速率。自催化是化學振蕩的必要條件之一。