催化：調控反應速率的“魔法”

美麗科學

回顧歷史，人類對催化的應用最早可追溯到幾千年前的釀酒工藝。釀酒過程是對生物催化的應用，其催化劑是細胞內的各種酶，像糖水發酵、面包發酵等都屬于生物催化。生命體內發生的化學反應大部分也都是催化反應：在酶的協助下，這些反應可以在相對溫和的條件下進行，把食物轉化為能量和構建身體的營養物質。

一些化學反應在催化劑的作用下，反應速率會發生改變，而催化劑本身在反應過程中不被消耗。例如，雙氧水在常溫常壓下可以發生分解，不過反應速率很慢，幾乎無法察覺。但在二氧化錳催化劑的作用下，雙氧水可以快速分解，并產生大量氧氣氣泡，而二氧化錳本身并沒有被消耗。

對于現代社會，催化的意義不容小視：有大約80%的化工過程都需要使用催化劑;也正是因為催化的作用，我們才能夠生產足夠的化肥、燃料、化工原料以及生活材料（如塑料），以支撐現代社會的發展。

與此同時，我們也需要在催化研究領域取得新的突破，以解決人類在食品、能源、環境、氣候等方面面臨的危機。比如，全球每年的塑料產量已經超過1.5億噸。但塑料在給我們帶來諸多方便的同時，也帶來一個我們無法忽略的驚人事實：絕大多數塑料在使用后都無法回收，大部分塑料的最終命運是被掩埋，很多也會進入海洋，對陸地和海洋都會造成污染。對此，科學家正在研究可以把塑料（高分子材料）轉換為單體（構建高分子的小分子原料）的催化劑，希望實現塑料的高效化學回收，減少塑料造成的環境污染。