催化剂

催化剂（catalyst）旧称触媒，是能通过提供另一活化能较低的反应途径而加快化学反应速率，而本身的质量、组成和化学性质在参加化学反应前后保持不变的物质。^[1]例如二氧化锰可以作为过氧化氢（双氧水的成分）分解的催化剂^[2]；又如在生物体系中，酶和具有催化活性的RNA，均为一种催化剂。催化剂不能改变热力学平衡，只能影响反应过程达到平衡的速度。

一系列颗粒状工业催化剂

一种空气过滤器，它利用低温氧化催化剂，在室温下将一氧化碳转化成毒性较小的二氧化碳，它也可以从空气中除去甲醛。

催化剂反应，一般是加快反应。但催化剂反应有时亦能使减少需要激发的反应能。

与催化剂相反，能减慢反应速率的物质称为抑制剂。过去曾用的“负催化剂”一词已不被国际纯粹与应用化学联合会所接受，而必须改用抑制剂一词，催化剂一词仅指能加快反应速率的物质。^[3]

催化可分为均相的（英语：Homogeneous catalysis），其组分分散在与反应物相同的相（通常为气态或液体）中，或非均相的，其组分不在同一相中。 酶和其他生物催化剂通常被认为是第三类。

催化在各种化学工业中无处不在^[4]。 据估计，90% 的商业化生产的化学产品在其制造过程的某个阶段都涉及催化剂。

催化剂与反应

催化剂与反应诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或者在较低的温度环境下进行化学反应。

催化剂加速反应过程一般具有两个途径，一个是增加反应物的活性中心，另一种是改变反应途径。

我们可在波兹曼分布与能量关系图（英语：Energy profile (chemistry)）中观察到，催化剂可使化学反应物在不改变的情形下，经由只需较少活化能（activation energy）的路径来进行化学反应。而通常在这种能量下，分子不是无法完成化学反应，不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下，分子只需较少的能量即可完成化学反应。

催化剂的种类

沸石的微孔分子结构被利用于炼油厂。

沸石挤压成颗粒状，便于在催化反应器中操作。

左：在无催化剂情形下加热方糖，糖不会燃烧，只会变成焦糖；右：将方糖与作为催化剂的灰混合后，方糖就可以被点燃。

催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相（Phase）的反应中（如：固态催化剂在液态混合反应和固态催化剂在气态混合反应等），而均相催化剂则是呈现在同一相的反应（例如：液态催化剂在液态混合反应）。一个简易的非均相催化反应包含了反应物（或底物）吸附在催化剂的表面，反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生，但又因产物与催化剂间的键并不牢固，而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。一般生活中较常用非均相催化剂，利用不同状态的特性较好分离出产物与催化物（如汽机车排气管中的触媒）。　

抑制剂

国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）

催化剂指一种提高反应速率而不改变总体标准反应中吉布斯能量变化的物质，而使用催化剂参与反应的过程称为催化。催化剂既是反应物又是反应产物。当添加的物质降低反应速率时，不应使用催化剂和催化一词。

常见的催化反应

以二氧化锰作催化剂

• 氯酸钾制取氧气

${\displaystyle {\ce {2KClO3{\overset {MnO2}{\underset {\vartriangle }{=\!=\!=\!=}}}{2KCl}+3O2\uparrow }}}$

• 过氧化氢制取氧气

${\displaystyle {\ce {2H2O2{\overset {MnO2}{=\!=\!=\!=}}{2H2O}+O2\uparrow }}}$

参阅

• 化学主题

• 催化
• 相转移催化剂
• 选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）

参考资料

1. John C. Kotz, Paul M. Treichel, John Townsend. Chemistry and Chemical Reactivity. Cengage Learning. 2011: P.695 – 697. ISBN 978-0840048288. 引文格式1维护：冗余文本 (link)
2. 课程教材研究所; 化学课程教材研究开发中心.人民教育出版社. 义务教育教科书.化学.九年级上册. 北京: 人民教育出版社. 2012.2013. ISBN 9787107245015. 引文使用过时参数coauthors (帮助); 请检查|date=中的日期值 (帮助) p40
3. IUPAC Gold Book. catalyst. IUPAC. [2014-02-26]. （原始内容存档于2016-12-24）.
4. Carroll, Gregory T.; Kirschman, David L. Catalytic Surgical Smoke Filtration Unit Reduces Formaldehyde Levels in a Simulated Operating Room Environment. ACS Chemical Health & Safety. 2023-01-23, 30 (1): 21–28 [2023-05-21]. ISSN 1871-5532. doi:10.1021/acs.chas.2c00071. （原始内容存档于2023-05-14） （英语）.

外部链接

• （英文）Science Aid: Catalysts Page for high school level science
• （英文）W.A. Herrmann Technische Universität presentation （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）Alumite Catalyst, Kameyama-Sakurai Laboratory, Japan （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）Inorganic Chemistry and Catalysis Group, Utrecht University, The Netherlands （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）Centre for Surface Chemistry and Catalysis （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）Carbons & Catalysts Group, University of Concepcion, Chile （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）Center for Enabling New Technologies Through Catalysis, An NSF Center for Chemical Innovation, USA （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• （英文）"Bubbles turn on chemical catalysts" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Science News magazine online, April 6, 2009.