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本文目录一览：

• 1、谁能从原子理论解释一下催化剂的原理
• 2、什么是均相催化剂和非均向催化剂
• 3、为什么许多贵金属是优秀的催化剂，有什么共性的地方？
• 4、贵金属催化剂的组成及制备方法
• 5、为什么贵金属常用做催化剂?

谁能从原子理论解释一下催化剂的原理

※催化剂※

catalyst

能显著提高反应速率，其自身的化学性质和数量在反应前后均保持不变的物质。

★ 特性

①反应前后，化学性质虽然不变，但因参与反应导致某些物理性质的改变。

②对正、逆反应有同样的催化作用，因此只能缩短达到平衡的时间，而不能改变系统的平衡组成。

③有特殊的选择性，某一类反应只能用某些催化剂来催化。

④催化剂或反应系统中的少量杂质常可强烈地影响催化剂的性能。有些物质本身无催化作用，但加到催化剂中后，能大大提高催化剂的活性，称为助催化剂。另有一些物质，加入少量就可大大降低甚至消除催化剂的催化作用，称为毒物（或抑制剂）。

★ 种类

①金属催化剂。主要是指4、5、6周期的某些过渡金属，如铁、金、铂、钯、铑、铱等以及某些过渡金属的合金，可用于脱氢和加氢反应，有些也具有氧化与重整的催化活性。

②半导体催化剂。主要是一些非化学计量的各种变价过渡金属的氧化物，如ZnO、NiO、V2O5、Fe2O3、Cr2O3、MoO3等，能加速有电子转移的氧化、加氢、脱氢等反应。实用的半导体催化剂常为多组分氧化物的复合物，其成分复杂，影响因素也较多。

③酸、碱催化剂。阿伦尼乌斯酸碱、布仑斯惕酸碱、路易斯酸碱的催化作用均属酸碱催化。酸碱催化可分为均相与多相两类。均相酸碱催化一般以离子型机理进行。一些有质子转移的反应，如水合和脱水，酯化与水解，烷基化和脱烷基反应等常可用均相酸碱催化。多相酸碱催化剂主要是固体酸碱，其中应用较广的是固体氧化物酸碱催化剂，被用来催化下列反应：脱水和水合、同分异构化、裂化、烷基化、聚合、氢转移等。氧化铝、硅酸铝、分子筛是固体酸催化剂中最重要的3种。

④配位（络合）催化剂。一般是过渡金属的无机或有机络合物。在反应过程中，催化剂与反应基团构成配位键，形成中间络合物，而使反应分子活化。配位（络合）催化剂一般用在均相的催化反应中，可催化加氢脱氢、氧化、异构化、水合、羰基合成、聚合等反应。近年来，具有高催化活性的低分子络合物与高分子相结合，制成负载性高分子催化剂，既保留了均相络合催化活性、选择性高的优点，又克服了催化剂不易分离、不稳定等缺点。

⑤酶催化剂。在生物体内进行的各种复杂反应基本上都是酶催化的反应。酶本身是一种蛋白质分子，是由氨基酸按一定顺序聚合起来的、大小在3～100纳米之间的大分子。酶催化剂具有高度的选择性、极高的催化效率，且反应条件温和。

什么是均相催化剂和非均向催化剂

催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的.催化剂可以改变反应的路线,降低反应的活化能,使反应物分子中活化分子的百分数增大,反应速率加快.

催化作用可分为均相催化和非均相催化两种.如果催化剂和反应物同处于气态或液态,即为均相催化.若催化剂为固态物质,反应物是气态或液态时,即称为非均相催化.

在均相催化中,催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物.这一过程的活化能通常比较低,因此反应速率快,然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物,并再生出催化剂.该过程可表示为：

A＋B=AB(慢) A＋C=AC(快) AC＋B=AB＋C(快)

式中A、B为反应物,AB为产物,C为催化剂.

由于反应的途径发生了改变,将一步进行的反应分为两步进行,两步反应的活化能之和也远比一步反应的低.该理论被称为“中间产物理论”.

在非均相催化过程中,催化剂是固体物质,固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心,称为活化中心.反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物,从而降低了原反应的活化能,使反应能迅速进行.催化剂表面积越大,其催化活性越高.因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上.许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂,如石油裂化,合成氨等,使用大量的金属氧化物固体催化剂.该理论称为“活化中心理论”.

催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率,不能使化学平衡移动,不能改变反应物的转化率.

请注意加快逆反应也就是减慢反应速率,这种催化剂也叫负催化剂!

为什么许多贵金属是优秀的催化剂，有什么共性的地方？

虽然是现在所在的课题组是做过渡金属催化的，但在本科和硕士期间从事全合成，对过渡金属了解不多。不过也可以解答该问题，若有错误望指证。

首先贵金属的催化能力强大并不是因为它“贵”。诸如Ag、Au、Pd、Pt等金属作为单质而言，虽然价格高昂，但其却很少应用到催化反应中。但作为催化剂和配体配位后，他们就可以很好地体现催化作用了。它的根本上便是空d轨道的原因，可很好地形成配位键参与反应。可以说催化剂的反应活性与其参与配位的d电子所占比例呈正比。就最常见的Pd催化剂（70%以上的催化反应都是Pd催化的）而言，其d电子所占比例在0.4以上，可以说是过渡金属中top级别的，因此有着很高的反映活性。其他热门的催化剂如Ru、Rh、Pt、Ir原子中这部分d电子所占比的比例都在0.4以上。其二，是与吸附能力有关，容易脱附在某些基团，但这应是属于界面化学的内容了，我对此不太了解。

如KetoneWho所说可由小分子催化剂(e.g.Amino acid, Brønsted acid, organic Lewis acid)（我们研究所的Benjamin List在这方面做了不少工作），生物酶，和一些廉价和安全（毒性小）的金属（Cu和Fe）。

说到预测，化学的神奇就在它的不可预测性，就如我以前的老板push我们时候说的“你问我这个反应能不能成，你不去试试（不去好好搬砖）怎么知道呢。” 和他评论做计算的人的时候说的“我给他们一个反应，让他们去算算，要是算出来可以做的成，那么这反应真的就成了吗？”

贵金属催化剂的组成及制备方法

均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合物。多相催化用负载型催化剂的组成较复杂，通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔陶瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的制备方法。均相催化用催化剂的制备主要是用化学法获得所需化合物及有机络合物。多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)的制备是先用火法熔炼制成合金，然后经拉丝、织网而成。载体催化剂的制备较为复杂，一般是将载体原料经配料、成形、烧成等工艺过程加工成一定形状(如球状、柱状、蜂窝状)，然后用浸渍法加载贵金属活性组分及助催化剂，最后经还原焙烧而成。

为什么贵金属常用做催化剂?

贵金属催化剂(precious metal catalyst)一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑应用最广。它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。感兴趣的话道这个网站去看看