
【化】 metal catalyst
metal
【化】 metal
【醫】 metal
【經】 metal
activator; catalyzer
【計】 catalyst
【化】 catalyst; catalyzator; catalyzer
【醫】 accelerant; catalyst; catalytic agent; catalyzator; catalyzer
contact substance
金屬催化劑(metal catalyst)指以金屬單質、合金或金屬化合物為主要活性成分的催化材料,在化學反應中通過降低活化能或改變反應路徑加速反應速率。其作用機理通常涉及反應物在金屬表面的吸附、電子轉移及中間體形成過程。例如鉑族金屬在氫化反應中通過d軌道電子與氫分子形成σ鍵實現催化功能。
根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)定義,金屬催化體系可分為均相催化(如Wilkinson催化劑RhCl(PPh₃)₃)和多相催化(如汽車尾氣淨化器中的鉑铑蜂窩陶瓷載體)兩種類型。美國化學會《催化科學手冊》指出,鎳基催化劑在石油加氫精制領域的應用占比達68%,其硫耐受性源于金屬-載體強相互作用。
劍橋大學催化研究中心2024年報告顯示,钯納米粒子在交叉偶聯反應中的周轉數(TON)已突破10⁶量級,這得益于配體設計對金屬表面暴露晶面的精準調控。中國《催化學報》最新研究證實,銅-鋅氧化物雙功能催化劑通過Mars-van Krevelen機制實現CO₂高效加氫制甲醇。
金屬催化劑是一類以金屬為主要活性組分的固體催化劑,主要通過降低反應活化能加速化學反應,廣泛應用于化工、能源、環保等領域。以下從定義、分類、作用原理和應用四個方面進行詳細解釋:
金屬催化劑以貴金屬(如鉑、钯)及過渡金屬(如鐵、钴、鎳)為核心活性組分。其特點包括高活性、選擇性和穩定性,可通過物理或化學方式負載于載體上以提高分散度。
按載體負載狀态
按金屬組分數量
金屬催化劑通過表面活性位點吸附反應物分子,形成中間态以降低活化能,加速反應進程。例如,在加氫反應中,金屬表面吸附氫分子并解離為活性氫原子,促進底物加氫。
金屬催化劑的性能可通過合金化、納米結構調控等方式優化。例如,合金催化劑可調節電子結構,增強抗中毒能力。需注意,部分貴金屬催化劑成本較高,開發低成本替代材料是當前研究熱點之一。
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