催化基本概念
感谢daiqiguang斑竹
1．催化剂
1835年，贝采里乌斯首先总结了此前的30多年间发现的催化作用。为了解释这一现象，他首先采用了“催化”这一名词，并提出催化剂是一种具有“催化力”的外加物质，在这种作用力影响下的反应叫催化。催化剂的具体定义：
Quote:
能显著改变反应速率而本身的化学性质和数量在反应前后基本不变的物质。催化剂有正催化剂（即加快反应速率）和负催化剂（即减小反应速率），一般不特殊指出均指正催化剂。
或
Quote:
1.催化剂可参与反应。
2.催化剂不出现在反应方程式中。
3.反应前、后催化剂的性质、质量都不改变。
4.不同的反应所使用的催化剂不相同，不一定每个反应都有催化剂可以用。
2. 催化剂的分类
1.正催化剂：可降低正、逆反应的活化能，使正、逆反应的速率同 时加快。
2.负催化剂：可升高正、逆反应的活化能，使正、逆反应的速率同时减慢。
3．自催化剂:某些反应的产物也具有加速反应速率
当然还有其他各种不同的分类，在此不再不列举！
3. 催化剂的作用
1.催化剂就是借着改变反应的路径
2.催化剂的参与造成不同的活性错合物，
3.催化剂可降低(提高)活化能，达到催化的目的。
4.正催化剂加入反应中，同时使正、逆反应的活化能也降低，正、逆反应的速率同时加快，故不会改变化学平衡。
5.负催化剂加入反应中，正、逆反应的速率同时减慢，故也不会改变化学平衡。
4. 催化剂的特性 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）。
5．空速
空速表是单位时间内进入反应器的反应物料总体积或质量与催化机床层体积之比。在指定反应条件下，空速越大，表示反应器处理反应物料的能力越大，因而反应器生产能力越高。
催化专版有专门的帖子讨论过！
6．接触时间
接触时间为空速的倒数，其单位为h，而实际中更常采用min、s。
7．氢溢流
氢溢流可以看作是吸附物种在表面（甚至浅体相中）的迁移或运动的形式之一，或者可以看作质子传递的一种特殊形式。其大小通过H2吸附量来衡量。
氢溢流现象是Khoobier在1964年首次观察到的，后被Sierfelt和Teicher试验验证——检测气体中氢气组分的一个传统方法是将该气体通673K以上的WO3粉末（黄色），如果该粉末变成蓝色，则说明有氢气组分存在，这时反应形成了氢与WO3的非化学计量配合物，HxWO3（x=0.35）。他们发现，在室温下，用H2和纯WO3或WO3/Al2O3时，没有反应发生，但若用H2+WO3/Pt-Al2O3则反应迅速发生，黄色的粉末变成蓝色。他认为：H2在Pt上被解离化学吸附成活性的原子态氢，而后通过表面迁移与WO3反应。
氢溢流发生的条件：
（1） 能够产生原子态氢（如要求催化剂能够解离吸附氢）
（2） 原子态氢能够顺利迁移运动（如固体粒子的间隙和通道，或质子传递链）。
也存在氢反溢流现象，即氢溢流的逆过程，储存在载体上的原子态氢迁移到表面金属粒子然后以分子态氢排出。
题外话：既然存在H2溢流，当然有理由相信也存在其它气体的溢流现象，知道的虫友不防提供一些见解。
8．金属-载体强互作用
金属-载体强互作用（SMSI）表现在不同载体对表面金属粒子催化反应活性上的影响，其本质上是在一定反应条件下的化学变化和几何结构变化的综合效应，这对催化剂催化活性的影响可能好也可能不好，但传统观点认为：低温还原的催化剂活性好。
9．催化剂失活
催化剂失活指催化剂在使用中会因各种因素而失去活性的现象，催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。
1、中毒引起的失活
(1)暂时中毒(可逆中毒)
毒物在活性中心上吸附或化合时,生成的键强度相对较弱可以采取适当的方法除去毒物,使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质,这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒。
(2)永久中毒(不可逆中毒)
毒物与催化剂活性组份相互作用,形成很强的的化学键,难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复,这种中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。
(3)选择性中毒
催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力,但对别的反应仍有催化活性,这种现象称为选择中毒。在连串反应中,如果毒物仅使导致后继反应的活性位中毒,则可使反应停留在中间阶段,获得高产率的中间产物。
2、结焦和堵塞引起的失活
催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦[7]。由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积,造成孔径减小(或孔口缩小),使反应物分子不能扩散进入孔中,这种现象称为堵塞。通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去,所以结焦失活是个可逆过程。
3、烧结和热失活(固态转变)
催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。高温除了引起催化剂的烧结外,还会引起其它变化,主要包括:化学组成和相组成的变化,半熔,晶粒长大,活性组分被载体包埋,活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而流失等。
事实上,在高温下所有的催化剂都将逐渐发生不可逆的结构变化,只是这种变化的快慢程度随着催化剂不同而异。 烧结和热失活与多种因素有关,如与催化剂的预处理、还原和再生过程以及所加的促进剂和载体等有关。
10．吸附（化学吸附）
吸附可分为物理吸附和化学吸附，因为催化，尤其是多相催化说简单些就是固体表面化学，因此吸附对于催化十分重要。化学吸附:固体表面分子与被吸附的气体分子之间以化学健力相结合类似于发生化学反应.
一般认为在催化中真正起作用的是化学吸附，而化学吸附又可分为：解离吸附、缔合吸附。
当气体在催化剂表面吸附时，分子态的分子解离为原子态，
缔合化学吸附 associative chemisorption
分子态的化学吸附，气体分子化学吸附在过渡金属表面的另外一种方式。如：拥有π电子的分子(如乙烯)或孤对电子的分子(如一氧化碳)不仅能离解化吸还能缔合化学吸附在金属表面。
固体表面的物理吸附和化学吸附
http://www2.zzu.edu.cn/classware ... tent/chap2/2-2.htm#化学吸附
催化剂的再生
此外，还可分为活化化学吸附（activated chemisorption，需活化能，又称慢化学吸附）与非活化化学吸附（nonactivated chemisorption，不需活化能，又称快化学吸附）等。
11．瞬间应答法
瞬间应答法判断催化反应机理的四种常用方法之一——压力检定法、等效两步原理法、化学计算数法、瞬间应答法。
对于一个稳态体系施加某种微扰（浓度、温度、压力、流速），则这一体系在趋近新的稳态过程中物质浓度（催化剂的电导等）随时间的变化关系（又称瞬间应答曲线）因反应机理的不同而各具特征，根据在不同条件下测得的瞬间应答曲线可算得基元步骤的速率常数和表面中间产物相对浓度的定量数据，为判断催化反应机理提供可靠依据。
瞬间应答法对实验装置的要求：
Quote:
（1） 反应器最好使用微分反应器、返混反应器
（2） 反应器应该附加有施加浓度突变作用的装置，如四通阀，或其他施加微扰得装置
（3） 分析仪器灵敏度高，能够进行连续、快速分析。
12．同位素效应
当用同位素代替对应的正常元素时，在化学吸附和反应过程中可以显示出与正常元素所不同的行为表现，其中原因可能是热力学的或动力学的，此即为同位素效应。
同位素效应可为催化反应机理的阐明提供可靠依据、可通过红外或拉曼光谱的同位素位移判断化学吸附、通过氧同位素的ESR精确分析催化剂的表面氧物种、氢同位素交换表征计量催化剂表面羟基等等。
13．量子催化
本意是指在量子水平理论上理解催化作用，但是目前的实验技术水平还很难达到这一要求。现在可行且广泛应用的是采用分子模拟和量子化学计算方法来阐述催化作用机理。因此，量子催化的现阶段含义主要指量子化学理论方法在催化中的应用。
14．选键催化
又称选控催化，指可以按照需要，通过催化作用实现指定旧键的活化或断裂以及指定新键的形成。其化学含义就是在催化剂的作用下，实现分子剪裁和选键反应，使化学反应沿着指定的反应途径进行。
虽然这些概念对催化专业来说极其基本，但是十分重要；
虽然这些概念在一般教科书上都能找到，但是为了方便各位虫友特意总结收集于此！
