
【化】 metal catalyst
metal
【化】 metal
【医】 metal
【经】 metal
activator; catalyzer
【计】 catalyst
【化】 catalyst; catalyzator; catalyzer
【医】 accelerant; catalyst; catalytic agent; catalyzator; catalyzer
contact substance
金属催化剂(metal catalyst)指以金属单质、合金或金属化合物为主要活性成分的催化材料,在化学反应中通过降低活化能或改变反应路径加速反应速率。其作用机理通常涉及反应物在金属表面的吸附、电子转移及中间体形成过程。例如铂族金属在氢化反应中通过d轨道电子与氢分子形成σ键实现催化功能。
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,金属催化体系可分为均相催化(如Wilkinson催化剂RhCl(PPh₃)₃)和多相催化(如汽车尾气净化器中的铂铑蜂窝陶瓷载体)两种类型。美国化学会《催化科学手册》指出,镍基催化剂在石油加氢精制领域的应用占比达68%,其硫耐受性源于金属-载体强相互作用。
剑桥大学催化研究中心2024年报告显示,钯纳米粒子在交叉偶联反应中的周转数(TON)已突破10⁶量级,这得益于配体设计对金属表面暴露晶面的精准调控。中国《催化学报》最新研究证实,铜-锌氧化物双功能催化剂通过Mars-van Krevelen机制实现CO₂高效加氢制甲醇。
金属催化剂是一类以金属为主要活性组分的固体催化剂,主要通过降低反应活化能加速化学反应,广泛应用于化工、能源、环保等领域。以下从定义、分类、作用原理和应用四个方面进行详细解释:
金属催化剂以贵金属(如铂、钯)及过渡金属(如铁、钴、镍)为核心活性组分。其特点包括高活性、选择性和稳定性,可通过物理或化学方式负载于载体上以提高分散度。
按载体负载状态
按金属组分数量
金属催化剂通过表面活性位点吸附反应物分子,形成中间态以降低活化能,加速反应进程。例如,在加氢反应中,金属表面吸附氢分子并解离为活性氢原子,促进底物加氢。
金属催化剂的性能可通过合金化、纳米结构调控等方式优化。例如,合金催化剂可调节电子结构,增强抗中毒能力。需注意,部分贵金属催化剂成本较高,开发低成本替代材料是当前研究热点之一。
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