化学纯化催化剂分为均相催化和多相催化,催化剂也应有相应的类型。这种区别虽然没有反映纯化催化剂的性质和内部连接,但非常实用和方便。
净化催化剂
均相催化体系的催化剂主要包括两种类型的酸碱催化剂,包括路易斯酸和碱以及可溶性过渡金属化合物(盐和络合物)催化剂。此外,还有一些非金属分子催化剂,如I2、NO等。均相催化剂在分子或离子水平上独立起作用。活性中心的性质相对均匀,更容易与反应物暂时结合。它是通过光盘、pop和同位素示踪方法检测和跟踪的,催化反应动力学方程是一般的。它也不太复杂,因此对许多均匀的催化反应动力学和机理进行了更清楚的研究。
多相催化体系的催化剂大多是固体的。工业上重要的固体催化剂根据其主要催化成分大致可分为导体、半导体和绝缘体。细分还可以分为:
1.过渡金属催化剂;
2.半导体型氧(硫)化合物催化剂;
3.过渡金属络合物催化剂;
4.固体酸碱催化剂。
在这些类型之间,不仅存在本质上的差异,还存在一些互操作性。
催化作用可分为以下几种:①均相催化。催化剂和反应物处于同一相中的催化,如均相酸碱催化、均相络合催化等。均相催化大多在液相中进行。均相催化剂具有相对均匀的活性中心、较高的选择性和较少的副反应,但催化剂难以分离、回收和再生。
② 多相催化。催化作用发生在两相的界面上。净化催化剂通常是多孔固体,反应物是液体或气体。在多相催化反应中,固体催化剂化学吸附反应物分子,使反应物分子活化,降低反应的活化能,加快反应速率。固体催化剂的表面并不均匀,只有一些斑点会化学吸附反应物分子,这些分子被称为活性中心。工业生产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应。酶催化具有选择性高、催化活性高、反应条件温和等特点,但受温度、溶液pH、离子强度等因素影响较大。
④ 自动催化。反应产物的自催化作用。在一些反应中,某些反应的产物或中间体具有催化功能,经过一段时间的诱导后,大大加快了反应速率。自催化是化学振荡的必要条件之一。