和传统的金属催化剂相比 贵金属催化剂究竟好在哪里？科普中国

100多年前，瑞典化学家贝采里乌斯在家里宴请亲友时，偶然发现了催化作用和催化剂。他从实验室急忙赶回家，没来得及洗掉手上沾到的铂黑，便接过酒杯和客人饮酒，杯中香醇的蜜桃酒却变成了酸酸的“醋”。原来铂黑遇酒加快了酒精和空气中氧气发生化学反应，生成丁醋酸，人们把这一作用称为触媒作用（或者催化作用）。催化剂是在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质。化工生产中常用到催化剂，如合成氨生产采用铁催化剂、硫酸生产采用钒催化剂、乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等。贵金属催化剂是催化剂大家族里面的一种，可定义为含贵金属（金、银、铂、钌、铱、锇、钯、铑等）的催化剂材料，其工业研究起源于1831年英国的菲利普斯提出以铂为催化剂制造硫酸，并在随后的研究中成为热潮。

首先，贵金属在一般情况下不易发生化学反应，性质相对来说非常稳定（比如铝暴露在空气中很容易被氧化，变成氧化铝），常温下不易被氧化，高温下也不会自燃，一般酸碱无法腐蚀它，所以用贵金属催化剂制备以后，比一些普通金属催化剂要稳定，容易储存。

通常，贵金属催化剂可以在更低的温度下比一般金属催化剂拥有更高的性能（催化活性和选择性）。研究发现，纳米级别的贵金属粒子和载体之间的相互作用会改变其表面的性质（几何结构和表面电子），可以加速反应，呈现很高的催化活性。

最后，一些贵金属催化剂的合成条件温和、合成方法简单，且旧催化剂回收利用性能依然很好，成为目前研究最多的一类催化剂。贵金属催化剂主要应用于氢化反应和氧化反应，目前为止，其研究主要集中在制备方法、粒径大小及与载体（负载贵金属颗粒的物质）之间的相互作用上。贵金属催化剂虽然有种种优点，但我们也要意识到它不是万能的。在使用过程中，贵金属催化剂会因各种因素而失去活性，一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。

本文由中科院大学化学科学学院副研究员刘文超进行科学性把关。