催化：调控反应速率的“魔法”

美丽科学

回顾历史，人类对催化的应用最早可追溯到几千年前的酿酒工艺。酿酒过程是对生物催化的应用，其催化剂是细胞内的各种酶，像糖水发酵、面包发酵等都属于生物催化。生命体内发生的化学反应大部分也都是催化反应：在酶的协助下，这些反应可以在相对温和的条件下进行，把食物转化为能量和构建身体的营养物质。

一些化学反应在催化剂的作用下，反应速率会发生改变，而催化剂本身在反应过程中不被消耗。例如，双氧水在常温常压下可以发生分解，不过反应速率很慢，几乎无法察觉。但在二氧化锰催化剂的作用下，双氧水可以快速分解，并产生大量氧气气泡，而二氧化锰本身并没有被消耗。

对于现代社会，催化的意义不容小视：有大约80%的化工过程都需要使用催化剂;也正是因为催化的作用，我们才能够生产足够的化肥、燃料、化工原料以及生活材料（如塑料），以支撑现代社会的发展。

与此同时，我们也需要在催化研究领域取得新的突破，以解决人类在食品、能源、环境、气候等方面面临的危机。比如，全球每年的塑料产量已经超过1.5亿吨。但塑料在給我们带来诸多方便的同时，也带来一个我们无法忽略的惊人事实：绝大多数塑料在使用后都无法回收，大部分塑料的最终命运是被掩埋，很多也会进入海洋，对陆地和海洋都会造成污染。对此，科学家正在研究可以把塑料（高分子材料）转换为单体（构建高分子的小分子原料）的催化剂，希望实现塑料的高效化学回收，减少塑料造成的环境污染。