活性組分被覆蓋而逐漸失活,是非性失活。如反應(yīng)過程產(chǎn)生的積碳,覆蓋了活性組分或堵塞了催化劑的孔道,使反應(yīng)物無法與活性組分接觸。這些覆蓋物通過一定的方法可以除去,如被積碳而失活可以通過燒炭再生而復(fù)活。
催化劑活性組分受某些外來成分的作用(中毒)而失去活性,往往是性失活。這些外來成分多是與催化劑的活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或離子交換而導(dǎo)致活性成分發(fā)生變化。如酸性催化劑被堿中和,貴金屬催化劑被硫化物或氮化物中毒等。催化劑中毒的失活往往表現(xiàn)為活性迅速下降?;钚越M分在使用過程中被磨損或升華造成丟失也導(dǎo)致性失活,這類失活往往難以簡單地恢復(fù)。
在資源利用、能源開發(fā)、醫(yī)藥制造、環(huán)境保護等領(lǐng)域,催化劑也大有作為,科學(xué)家正在這些領(lǐng)域探索適宜的催化劑以期在某些方面有新的突破。催化劑顯然是參加了反應(yīng),只是作為一個反應(yīng)中介,在反應(yīng)前后總量不變(注意,不是在反應(yīng)中總量不變),而使得加快或減緩反應(yīng)速度的一種物質(zhì)。
催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位,幾乎有半數(shù)以上的化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程里都采用催化劑。例如,合成氨生產(chǎn)采用鐵催化劑,硫酸生產(chǎn)采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產(chǎn)中,都采用不同的催化劑。
在化工生產(chǎn)、科學(xué)家實驗和生命活動中,催化劑都大顯身手。例如,硫酸生產(chǎn)中要用五氧化二釩作催化劑。由氮氣跟氫氣合成氨氣,要用以鐵為主的多分組催化劑,提高反應(yīng)速率。在煉油廠,催化劑更是少不了,選用不同的催化劑,就可以得到不同品質(zhì)的汽油、煤油?;ず铣伤嵝院蛪A性色可賽思催化劑。車尾氣中含有害的一氧化碳和一氧化氮,利用鉑等金屬作催化劑可以迅速將二者轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和氮氣。酶是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的蛋白質(zhì),生物體的化學(xué)反應(yīng)幾乎都在酶的催化作用下進行,釀造業(yè)、制藥業(yè)等都要用催化劑催作。
人們利用催化劑,可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率,這被稱為催化反應(yīng)。大多數(shù)催化劑都只能加速某一種化學(xué)反應(yīng),或者某一類化學(xué)反應(yīng),而不能被用來加速所有的化學(xué)反應(yīng)。催化劑并不會在化學(xué)反應(yīng)中被消耗掉。不管是反應(yīng)前還是反應(yīng)后,它們都能夠從反應(yīng)物中被分離出來。不過,它們有可能會在反應(yīng)的某一個階段中被消耗,然后在整個反應(yīng)結(jié)束之前又重新產(chǎn)生。