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1、对催化科学的认识人类对催化反应的利用和认识是一个历史的过程。其对催化反应的利用可追溯到公元前人们用粮食发酵酿酒， 然而人们有意识的认识研究催化现象和催化剂以及催化机理却是始于18 世纪开始的。虽然催化化学起步较晚， 却是对我们的经济有着十分重要的意义。据资料显示在现代化学工业中有90%的产品是借助催化过程生产的， 其生产总值约占工业生产总值的 25%。可以说没有催化科学的发展和催化剂的应用，就没有现代化学工业。催化化学在国民经济中具有十分重要的意义。每种新催化剂和新催化工艺的开发成功， 都会引起化工， 石油加工等重大工业在内的生产工艺的改革，生产成本可以大幅度降低， 并未改善人们生活质量提供一
2、系列新产品和新材料。国民经济中涉及到能源， 环保，材料等部门所需要解决的重要问题，大都也依赖于催化过程。如合成氨催化剂的开发， 不但是催化化学中具有里程碑意义的事件，且从被开发成功到现在依旧对全球的农业生产和人口问题起到不可替代的作用。19世纪末，由于人口急增，粮食出现供应不足，而粮食增产所需要的肥料，特别是氮肥供应不足引起恐慌。 而合成氨催化剂的适时成功开发及时有效的解决了这一恐慌。又如在石油资源开发利用中，催化裂化是石油深度加工的主要工艺过程，是由重馏分生产高辛烷值汽油， 柴油和石油化工原料的一种重要手段。催化重整是使低辛烷值的直馏汽油在高产率的情况下，大幅度提高辛烷值的有效措施， 除能提
3、供大量辛烷值车用汽油外， 亦是提供芳烃原料的首要手段， 为石油化工提供所需原料。催化裂化和催化重整催化剂的开发和利用大大提高的石油资源的利用程度和效率， 在能源危机的今天依旧有着十分重要的意义。因此，催化科学是一门面向重大资源， 有着极其重要应用范围和前景的基础应用学科，特别是煤， 石油，天然气等石化资源的优化利用方面有着举足轻重的作用。特别是在石油日益短缺的今天，催化作用更大。了解催化，首先对催化剂有一个大体的认识： 在化学体系中，加入某些物质，可以改变反应速率， 而这些物质本身在反应前后， 不论是质量还是化学性质都没变化，这种物质称为催化剂， 其作用称为催化作用。 能加速正反应的催化剂称为
4、正催化剂，简称催化剂；减慢正反应的称为负催化剂，或阻化剂。IUPAC 将催化作用定义为：催化是靠用少量且本身不消耗的一种叫做催化剂的外加物质来增大化学反应速率的现象。 催化剂提供了把反应物和产物联结起来的一系列基元步骤。没有催化剂是不会发生这些这些过程的。这样使反应按新的途径进行而增大反应速度。催化剂参与化学反应，经过一个化学循环后再生出来。催化作用具有以下基本特征：1.只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应； 2.只能加速反应趋于平衡， 不能改变平衡的位置。催化剂的存在不改变系统的始末状态，只能加速达到平衡的时间， 而不能移动平衡点。 3.能使正反应和逆反应速度得到
5、相同倍数增加。4.改变反应历程。即催化剂参与反应物之间化学反应， 通过反应历程改变使化学反应所需克服的能垒数值大大降低。其结果是催化反应相对常规化学反应发生的条件温和的多，甚至常规条件下难以发生的反应， 在催化剂参与下实现了工业化生产。5.降低反应活化能；6.催化作用体现在两个方面； 7.催化循环； 8.催化剂用量少，且不被消耗； 9.化学计量方程式中不涉及催化剂的量，反应速度与催化剂的量成正比；10.参加反应后催化剂会有变化但非常之微小；11.催化剂对反应有选择性。即不同的催化剂对特定的反应体系有选择性； 催化剂因催化剂结构不同而导致选择性，如择形催化。12.自由能减少最多的反应不一定最先进
6、行；13.加速反应但不参与反应者，不是催化剂（如溶剂） ；14.催化剂不同于引发剂； 15.催化剂是物体形式的物质。目前催化反应和催化剂有多种分类标准。按催化反应体系中物相的均一性可分为均相催化， 多相催化和酶催化。 均相催化， 反应物与催化剂形成均一相的催化反应。包括液相中及气体溶解于液相中的反应。催化剂可以是气体， 有机分子，金属配合物，金属可溶盐。主要用于精细化学品和聚合物生产。多相催化，反应物与催化剂处于不同相的的催化反应。在多相催化中， 催化剂常常是固体。 主要用于石化工业生产。 酶催化反应， 同时具有均相和非均相反应的性质。催化剂为复合蛋白质。主要用于生物化工生产。均相催化活性高，
7、选择性好，但催化剂与产物分离难； 多相催化的催化剂易与产物分离，可实现大规模和连续化生产，但一般在高温高压下进行，能耗高，活性和选择性较低；酶催化与前两者相比，具有反应条件温和，活性高，专一性好和能耗低等特点，但酶难以与产物分离，需固定化。此外按反应机理可分为酸碱型催化反应和氧化还原型催化反应。催化剂分类， 分类方式有多种， 各种划分之间均有交叉， 目前尚未有统一定论。第一大类分类方法基于物理状态可分为气态，液态，固态，胶态；基于物质化学属性可分为： 有机，无机，金属有机； 基于物质生物学属性： 生物，非生物；基于元素周期律：主族，副族；基于催化作用：酸碱，氧化-还原，光，电，酶；基于催化剂在
8、反应体系中分散状态：均相，多相，相转移。二大类分类方法，将催化剂分为金属催化剂，半导体催化剂，酸，碱催化剂，配位（络合）催化剂和酶催化剂。评价催化剂的三个重要指标： 活性，选择性和稳定性。 活性是指催化剂影响反应进程变化程度或者是催化剂促进目标反应能力的大小。选择性指所消耗的原料中转化为目标产物的分率。稳定性指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况，稳定性包括化学稳定性，热稳定性，抗毒稳定性和机械稳定性。催化是一门科学， 一门技术， 也是一门艺术。 相同的催化剂可以催化出不同的产物，不同的催化剂也可以催化出相同的产物。催化剂实际参与了化学反应，但却不在总化学反应配平式中出现。此乃催化剂及其催化作用的奥妙之处。催化科学既是一门基础学科， 又是一门应用学科， 是多学科交叉的综合性极强的科学，涉及了表面科学、界面化学、结构化学、配位化学、金属有机化学、合成化学、固体化学、量子化学、谱学分析、生物化学、仿生化学、材料科学、环境科学、分子反应动力学、物理化学、药物化学、化学工程学和计算机应用技术等多学科的相关科学知识。 一方面， 催化科学借助于相关学科理论与技术进步，不断丰富和完善本领域的理论和研究方法；另一方面，催化科学的发展也促进了相关领域的不断发展。
