催化劑技術發展趨勢探討

張博 明永恒

摘 要：隨著現代化學工業不斷發展，催化劑在推動國民經濟進一步發展、保障社會公民身體安全和減少環境污染等方面發揮了極為重要的作用。當前催化劑已經被廣泛的應用到了各大化工生產行業，給化工生產打下了良好基礎。本篇文章對國內外常見的幾種催化劑技術、新產品、新材料以及發展趨勢等進行了全面介紹，同時針對我國當前催化劑技術的發展情況，提出了自己的見解，希望借此能夠為該行業進一步發展提供幫助。

關鍵詞：發展趨勢;催化劑技術;前景探析

1 組成結構

在工業領域中所使用的催化劑絕大多數為固體催化劑，并且其中絕大部分是多組元的固體催化劑。所謂多組元，即多種組分在經過各種結合之后所形成的一種混合體，按照不同組分發揮的作用可以把催化劑劃分為以下幾個部分，首先在催化劑中主催化劑為它的活性組分，倘若不存在主催化劑那么便無法實現催化作用;其次助催化劑的含量極少，它自身并不具備催化活性，它的作用往往是對副反應反應活性進行抑制;最后是載體，其可以使催化劑結構與形態等發生變化，而且對于主催化劑還有較為理想的支撐、黏合以及分散等作用。對于不同類型的催化劑而言，它們結構的差異通常表現在晶相結構以及孔結構不同。初級粒子、催化劑顆粒以及次級粒子是催化劑中三個不同級別的組成粒子，另外按照孔半徑還可以劃分成微孔、中孔以及大孔等，其中孔徑不超過1nm的為微孔，而孔徑處于1-25nm的則稱之為中孔，當孔徑超過25nm即大孔。

2 催化劑技術在國內外的發展趨勢

在經過了一段時間發展之后，當前催化劑的應用情況得到了極大轉變，原本在傳統的石油化工行業中所使用的催化劑技術逐漸走向成熟，但是隨著使用標準的提升，仍舊需要借助新型的催化劑與技術等解決因材料性質變差所造成的種種阻礙。現階段，就經濟角度來看，天然氣與煤化工和石油化工領域之間還存在有較大的差距，但是三者之中應用的催化技術卻有著一定相似性。與此同時，在具有高附加值的化學合成以及藥物中間體的合成過程中所使用到的催化技術在現階段依舊處在一個較為分散的狀態，同時整體發展的速率也較低，但是隨著科學技術的發展，此類催化技術在現階段也得到了一定完善。

據相關機構統計，目前國際石油的加工產值共計950億美元左右，而精細以及基本有機化工產值則分別為520億美元以及480億美元。雖然后者之和在產量方面不及前者，但是二者產值總量卻要遠大于石油化工，并且仍舊呈現快速上升的趨勢。現階段，創新現有的制備技術、研發新型的催化材料與催化劑是相關領域得以進一步發展的基礎，而想要在此基礎上滿足環保要求，實現制備工藝、催化工藝以及相關催化劑精細化是不可或缺的一個環節，而且這還是催化劑今后發展的一個必然趨勢。

2.1 催化劑技術的發展和開發

2.1.1 化工及煉油催化劑

當前石油化工行業想要得到進一步發展，研發高效的新型催化劑是至關重要的一個環節。僅近些年世界上與催化存在一定關系的項目中，50%及以上的工作都是將開發新型的催化劑作為核心而進行的展開，與此同時世界各國對于催化劑給予的關注也愈來愈強。

由上述分析可知，催化劑在近些年得到了飛速發展，而固體催化劑作為其中的佼佼者更是受到了相關企業廣泛的關注。對于固體催化劑來說，它可以在烷基化、異構化和酯化等諸多化學反應當中取代原本所使用的硫酸催化劑，而且還可以在源頭處避免污染出現，因此它成為了現階段最受歡迎且發展前景極為廣闊的一類催化劑。

除此之外，由于種種因素制約（例如催化劑活性和經濟等）因此當前煤液化催化劑的研究重點逐漸轉向了超細粒分散性的鐵基催化劑加入的方式以及制備形式，并且在未來研究過程中依舊需要于通過離子交換法進行催化劑引入的方式、納米級的氧化鐵與改性氧化鐵實際的應用、直接浸漬方案優化等諸多方面開展相應的工作。

2.1.2 光催化劑

在上個世紀七十年代初期發生的石油危機除了讓光電化學得到了飛速發展之外，同時也使得光催化劑這一領域得到了社會各界廣泛的關注。光催化技術在近些年間被廣泛應用到了太陽能轉化、臨床醫學以及環境治理等諸多領域，而它自己也憑借著廣泛的應用實現了前所未有的發展，尤其是對污水處理領域進行了極為深入的研究。

現階段凈水技術種類極為豐富，但是絕大多數都是以化學與光化學兩種方案為基礎。通過光催化及相關技術開展污水治理工作具有以下幾個優點：

①二氧化鈦是當前研究較為普遍的一種高活性的光催化劑，它對于太陽光的吸收率達到了4%-5%，并且穩定性較為出色，同時無毒和廉價也是它最為顯著的特點;②除自然存在與空氣中的樣之外，無需再次添加其他類型的能夠溶于水的氧化劑就可實現有機污染物高效分解，在理論層面也無需使用其他的化學藥劑;③能夠實現氧化和還原兩個過程同步進行。

就光催化劑在現階段應用的實際情況來看，其在今后應用的主要區域應當是利用它所具有的良好的親水性來制作一些高質量的防霧裝置。除此之外還可以借助光催化劑來凈化空氣以及水資源。雖然光催化劑具有諸多優點，但是在當前想要讓它變成一種實用型技術仍舊存在諸多難點，例如反應速率過慢以及量子效率偏低等，尤其需要對污染物自身特征和可能造成的一些有害副產品進行深入研究。倘若想要由根源處解決掉上述問題，優化催化劑自身性能是關鍵環節。為此，對可見光催化劑和高效催化劑進行研究與開發變成了目前光催化項目中較為核心的一個研究課題。

2.2 催化新材料與制備共性工藝等開發得到了廣泛關注

想要讓催化劑具體性能得到進一步強化和完善，實現催化劑精細化的制備時首要措施。而新型催化劑材料恰好是更新和豐富催化劑種類最為基本的一個途徑自上世紀八十年代之后，世界各國便對此領域的研究投入了大量資源。例如聯碳公司研發出的金屬磷氯分子篩、磷鋁以及銠催化體系中的磷配體、英國埃克森研發的雙與多金屬的簇團以及法國杜邦的白鎢礦結構氧化物等等。

由于催化劑行業開始應用納米技術，因此新研制出的催化劑效能得到了極大的提升。借助該原理，能夠于3至4埃區間內對微孔的尺寸進行精確調整。將新材料的研究與開發作為工作進行的基礎，通過對精細化的催化劑制作技術進行合理應用，能夠快速且有效的調節催化劑的形貌、晶粒的尺寸、催化劑的孔結構還有催化劑的孔分布等，而且在該過程中還能夠利用催化劑活性組分控制分析法，來最大程度的提高催化劑在實際應用過程中的性能與效率。除此之外，因為對分子篩結構進行精準控制可以讓它的結構更為多樣化，從而在工業領域的應用過程中取得一些較為突出的成就，所以人們對精細化的制備工藝與新型的催化材料等給予了高度重視，而在這種發展背景下，催化劑技術在未來必將實現質的飛躍。

3 結束語

總而言之，催化劑和它的催化作用可以有效降低工業生產所需的成本，從而最大程度的減少不必要的能源消耗。而在目前對環境污染給予高度關注的時代背景下，催化劑給環境催化帶來了無限可能，它可以讓污染物實現有機轉化從而有效減少污染物的排放，進而實現節約資源以及環境保護等目標。現階段，強化催化劑技術的研究是催化劑未來進一步研究與開發的主要方向，而催化劑作為諸多化學反應過程的技術要點，其與自身催化過程的進一步開發將會推動社會大量行業實現前所未有的發展，相信隨著我國對催化劑技術不斷的研究催化劑技術在未來必然會取得質的飛躍，最終占據相關行業的制高點。

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