催化剂的催化原理是什么?

发布网友发布时间：2022-05-18 07:01

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热心网友时间：2023-10-10 19:01

催化的本质就是：在不同的催化剂上化学反应的速率不同。催化剂可以促进反应进行，也可以抑制反应进行。催化剂的三大性质：（1）催化活性（2）特定反应选择性（3）本身稳定性。如果你想讨论任何一个催化剂，这三大性质都是跑不掉的。全部讨论清楚了才算一个比较系统的工作。电子可以作为“反应物”，但这是电荷转移反应的内容了。具体理论可以看Marcus Theory。Oh, By the way，很多催化剂在经过几次“催化”之后就变得面目全非了（我们现在课题组正在研究这样的一种材料，希望搞清楚里面究竟发生了什么事情）。所以催化剂并不是“压根不变”的。而且如果反应中有一些毒化物种（例如CO等），那么它就会毒化催化剂的表面。在纳米粒子催化剂以及电催化剂当中，表面的重构屡见不鲜的。（不过在高中阶段，以课本为主）PS：本答案的初衷是希望你可以启发思路，有想法是好事情，但是要记住：科学是非常精密复杂的一个机器，要抱着敬仰的心态来对待。加油！要想弄清催化剂在催化反应中所起的作用（也就是你题目中的问题），以下几个基础必须得事先弄清楚：如何描述化学键/化学反应中的相互作用（van der Waals（范德华作用），静电作用，电场-偶极子耦合作用，etc.）如果想从数学、物理的角度来理解这件事请，你必须先学习量子力学、再学量子化学、最后学到固体物理、能带理论才能真正对其中的变化有所了解。将催化剂加入了反应体系之后，可能改变的有：反应路径相同反应的活化能。如果催化剂可以使得反应中的某一个活泼中间物稳定下来，那么整个反应就有可能向某一个方向进行（这就是催化剂可以提高化学反应的选择性的一个例子，感兴趣可以参考有机化学。因为有机化学中，高选择性、高产率是他们追求的目标。）如果催化剂可以使得基元反应的过渡态稳定，那么它可以使基元反应的活化能降低，从而提升反应的速率。

热心网友时间：2023-10-10 19:02

其实这个过程很复杂啊。而且不同的催化不一样。电催化和传统催化不同，均相催化和异相催化也有所不同，最坑爹的是很多催化也并不确定到底是怎样的过程，但是所有这些本质上都是电子转移这个应该是确定的了。催化剂最主要的作用，就是提供活性位点，降低电子转移所需要的能垒。活性位点就好像一部部电梯，这个分子变那个分子，要是想省事，起码得先上电梯（吸附到活性位点上）。而决定一个催化剂好坏的一个很重要的因素就是，有多少电梯可上，哪些分子更容易上电梯，上了电梯以后到地方容不容易下去。比如电催化Pt催化水溶液产氢，在酸性环境里和碱性环境里原理都有不同，所以无法一概而论。但总的简单说就是活性位点先吸附反应物分子（话说怎么吸附还有说道……），然后发生电子传递转移（有一个专门dband theory专门讲这个是究竟怎么个过程的），然后反应产物脱附。但是电催化产氢之所以比较清楚，是因为Pt的特殊性质导致整个吸附，反应，脱附过程很容易通过电化学方法观测到，而很多其它催化剂，或者说是几乎大多数催化剂都无法检测到各个过程，更不用说非电化学催化了。现在有很多原位的检测手段可以检测到催化反应过程中催化剂大概发生了怎样的变化过程。但总的而言，了解还是很肤浅很表层的。现在绝大多数领域的新催化剂还都是靠实验试出来的，但是在有一定实验基础的前提下，通过DFT计算也可以预测某些新材料的催化性质。

热心网友时间：2023-10-10 19:02

首先，我们需要明确的就是，如其他人所述，催化剂实际必然是参与了反应的进行的。最终有没有又回到催化剂本身和反应前一样呢？一般不会。但是，在初高中，我们就按照书本上的来吧，教材没有改，只好如此而之所以教材那么说，就是因为这其中的原理相当之复杂，为了简化不得已如此说。一般而言，催化剂（特指“正催化剂”即不包括降低反应速率的那类）是通过降低反应活化能来提高反应速率的（“反应速率”在高二会讲到）就催化原理而言，这可是大学化学甚至研究生化学的一门课啊，能讲出很多东西。不同的反应、不同的催化剂、甚至是不同的反应条件下，原理都是不一样的。所以，如果你想弄懂催化剂这个东西，可以入化学坑，毕竟我学校几乎所有化学实验室全在搞这个。如果只是想了解了解，看看知乎就好了