催化剂的重要性

出于多种原因，催化剂至关重要。首先，它们显着加速化学反应，使工业过程更加高效且更具成本效益。如果没有催化剂，许多反应将发生得太慢或需要极高的温度和压力，从而使其不切实际或不经济。

其次，催化剂能够实现选择性反应，从而能够生产特定的化合物，而不会产生不需要的副产物。这种选择性对于药物、农用化学品和其他复杂分子的合成至关重要。

第三，催化剂有助于环境可持续性。它们促进更清洁的反应，减少浪费和能源消耗。此外，它们在污染控制方面发挥着关键作用，例如在消除汽车尾气中有害排放物的催化转化器中。

催化剂的类型

催化剂大致可分为两类：均相催化剂和非均相催化剂。

均相催化剂与反应物存在于同一相中。它们通常由溶解在液体溶液中的金属离子、酸或碱组成。均相催化剂具有高效性和选择性，但其从产品中的回收和分离可能具有挑战性。

另一方面，多相催化剂与反应物存在于不同的相中，通常以固体形式存在。它们具有易于分离和重复使用的优点。常见的例子包括金属表面、金属氧化物和沸石。然而，它们的活性和选择性可能受到多种因素的影响，例如表面积、粒径和温度。

催化剂的应用

催化剂在众多工业和自然过程中有着广泛的应用。

在化学工业中，催化剂用于生产氨、和聚合物等基本化学品。例如，将氮和氢转化为氨的哈伯-博世工艺依赖于铁基催化剂。

在石油工业中，催化裂化和重整是将原油精炼成汽油、柴油和其他石化产品的重要过程。沸石和铂基化合物等催化剂可分解较大的碳氢化合物分子，并将其重新排列成更有价值的产品。

在生物学中，酶充当天然催化剂，加速生物体中的生化反应。酶以卓越的效率和特异性促进消化、代谢和 DNA 复制等过程。

在环境保护方面，催化剂有助于减轻污染并促进可持续实践。汽车中的催化转化器将一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等有毒气体转化为危害较小的物质。此外，催化剂还用于废水处理和绿色能源技术，例如燃料电池和太阳能电池。

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摘要：这里系统地介绍了国内外多种催化剂新技术、新材料和新产品发展动态和发展趋势，针对我国催化剂技术发展现状，对催化剂行业的发展提出了自己的见解。

1.前言

催化剂的主要作用是降低化学反应的活化能，加快反应速度，因此被广泛应用于炼油、化工、制药、环保等行业。催化剂的技术进展是推动这些行业发展的有效的动力之一。一种新型催化材料或新型催化工艺的问世，往往会引发革命性的工业变革，并伴随产生巨大的社会和经济效益。

1913年，铁基催化剂的问世实现了氨的合成，从此化肥工业在世界范围迅速发展；20世纪50年代末，Ziegler－Natta催化剂开创了合成材料工业；20世纪50年代初，分子筛凭借其特殊的结构和性能引发了催化领域的一场变革；20世纪70年代，汽车尾气净化催化剂在美国实现工业化，并在世界范围内引起了普遍重视；20世纪80年代，金属茂催化剂使得聚烯烃工业出现新的发展机遇。目前，人类正面临着诸多重大挑战，如：资源的日益减少，需要人们合理开发、综合利用资源，建立和发展资源节约型农业、工业、交通运输以及生活体系；经济发展使环境污染蔓延、自然生态恶化，要求建立和发展物质全循环利用的生态产业，实现生产到应用的清洁化。

2.国外催化剂技术发展趋势

经过长期的发展，催化剂的应用领域已趋向如下局面：传统的石油化工技术基本趋于成熟，但需要新催化剂以满足原料性质变差、产品升级换代以及日趋苛刻的环保要求；天然气化工和煤化工在经济上还不能与石油化工竞争，所涉及的催化技术有很大的相似性；用于高附加值化学品和药物中间体合成为主的精细化工催化技术相对较为分散，发展迟缓，目前正在得到加强；以环境治理和环境保护为目的催化技术得到了广泛的重视。

?据统计，全世界石油加工的产值为940多亿美元，基本有机化工和精细化工分别520和480亿美元左右，虽然在产量上，后二者之和低于前者，但其产值已超过石油加工，而且呈上升趋势。新型催化剂、高效催化反应技术和催化新材料及催化剂制备共性技术的创新是推动这些产业发展的核心。其中，环保用催化工艺及相应的新型催化剂、催化剂制备精细化等的发展是关键，也是今后催化剂技术的主要发展方向。

2.1 新型催化剂的开发与应用发展迅速

2.1.1 炼油与化工催化剂

新型、高效催化剂的研制，是石油和化学工业实现跨越式发展的基础。近年来，国际上有关催化的研究中，近50%的工作围绕开发新型催化剂展开，且对其重视程度日益增加。另一显著特点，是新型催化剂的开发与环境友好密切联系，即要求催化剂及催化技术生产生活必须品的同时，从源头消除污染。固体酸催化剂是近年来国际上发展起来的一类新型催化剂，因其可在酯化、烷基化、异构化等重要反应中替代传统催化剂，并从源头杜绝污染，从而成为发展势头为强劲的一类新型催化剂。

均相碱催化在化学品合成中占有相当比例，如环氧化物开环加成合成表面活性剂、酯交换制备精细化学品等，但因严重的污染问题对环境造成恶劣影响。近年来，以固体碱替代传统氢氧化钠等液碱催化剂已成为必然的发展趋势。

由于对催化剂活性、经济、环保的要求，煤液化催化剂的研究重点已经集中在超细粒分散型铁基催化剂的制备与加入方式上，今后的研究课题仍需在用离子交换法引入催化剂的方式、直接浸渍方法的改进、纳米级氧化铁和改性(硫化)氧化铁的应用、低浓度的可促进铁基催化剂活性提高的金属的加入等方面做工作。

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2.1.2 汽车尾气净化催化剂

随着汽车发动机新技术的应用及环保法规的日益严格，汽车尾气转化催化剂将呈以下发展趋势。首先，为提高燃料燃烧效率和减少CO排放，汽车发动机将逐渐采用贫燃技术。据有关报道，该发动机比常规发动机的燃料经济性高出20%～25%。由于氧气过剩，因而将NOX还原脱除就成为一技术难题。目前正在研究的解决方案包括NOX捕集、选择性还原和电热催化剂等，该技术可望于近期在欧洲工业化。其次是设计发动机冷启动时能快速预热的催化剂。

在欧洲和北美，汽车排放污染物主要是在催化转化器预热之前的早期排放引起的。在今后数年中，美国、欧洲和日本将生效的更为严格的排放限制主要是针对启动前20～30s尾气的净化。此外，汽车尾气转化催化剂生产商正致力于减少催化剂中的贵金属含量。第三是消除H2S的排放。

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2.1.3 光催化剂

20世纪 70年代初的石油?；唤龃戳斯獾缁У难杆俜⒄?，而且引起了对光催化剂领域的广泛关注。近 30年来，由于在环境治理、太阳能转换、临床医学等诸多方面的潜在应用，光催化及其相关技术得到了快速发展，尤其在污水处理和太阳能转换方面得到了广泛研究。

从光催化剂应用的前景来看，目前主要应用领域：一是二氧化钛涂层的自洁净功能。将二氧化钛镀在建筑材料、交通工具、室内装修材料的外表，利用生活中的太阳光、照明灯光即能分解这些表层的污染物，雨水清洗即实现自洁功能。二是超亲水性能用于制备防雾设备。如涂有超亲水光催化性薄膜的玻璃遇到水气时表面形成了均匀的水膜，所以镜像保持清晰。三是空气和水资源的净化。

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试剂及用水规格

本标准所用试剂和水，在没有注明其它要求时，均使用分析纯试剂和符合GB/T 6682中规定的三级水。试验中所需标准溶液及制品在没有其它规定时，按GB/T 601、GB/T 603之规定制备。

外观

目测。

N·N-二乙基胺、伯胺和仲胺含量及水分含量的测定（气相色谱法仲裁法）

N·N－二乙基胺试样在气化室瞬间气化后通过色谱柱进行各组分的分离，用面积校正归一法进行计算。

仪器

——带有热导磁检测器的气相色谱仪；

——色谱柱：3mm×2m；

——填充物：GDX-502；

——记录系统：记录仪或色谱工作站；

——微量注射器：1μl或10μl；

色谱条件

——汽化室温度：270℃；

——柱温：240℃；

——检测器温度：250℃；

——载气（H2）流速：（60～80）ml/min；

——桥电流：（70～

——各峰保留时间：N·N－二甲基胺为0.590min，水分峰为0.132min。