催化剂技术发展趋势探讨

张博 明永恒

摘 要：随着现代化学工业不断发展，催化剂在推动国民经济进一步发展、保障社会公民身体安全和减少环境污染等方面发挥了极为重要的作用。当前催化剂已经被广泛的应用到了各大化工生产行业，给化工生产打下了良好基础。本篇文章对国内外常见的几种催化剂技术、新产品、新材料以及发展趋势等进行了全面介绍，同时针对我国当前催化剂技术的发展情况，提出了自己的见解，希望借此能够为该行业进一步发展提供帮助。

关键词：发展趋势;催化剂技术;前景探析

1 组成结构

在工业领域中所使用的催化剂绝大多数为固体催化剂，并且其中绝大部分是多组元的固体催化剂。所谓多组元，即多种组分在经过各种结合之后所形成的一种混合体，按照不同组分发挥的作用可以把催化剂划分为以下几个部分，首先在催化剂中主催化剂为它的活性组分，倘若不存在主催化剂那么便无法实现催化作用;其次助催化剂的含量极少，它自身并不具备催化活性，它的作用往往是对副反应反应活性进行抑制;最后是载体，其可以使催化剂结构与形态等发生变化，而且对于主催化剂还有较为理想的支撑、黏合以及分散等作用。对于不同类型的催化剂而言，它们结构的差异通常表现在晶相结构以及孔结构不同。初级粒子、催化剂颗粒以及次级粒子是催化剂中三个不同级别的组成粒子，另外按照孔半径还可以划分成微孔、中孔以及大孔等，其中孔径不超过1nm的为微孔，而孔径处于1-25nm的则称之为中孔，当孔径超过25nm即大孔。

2 催化剂技术在国内外的发展趋势

在经过了一段时间发展之后，当前催化剂的应用情况得到了极大转变，原本在传统的石油化工行业中所使用的催化剂技术逐渐走向成熟，但是随着使用标准的提升，仍旧需要借助新型的催化剂与技术等解决因材料性质变差所造成的种种阻碍。现阶段，就经济角度来看，天然气与煤化工和石油化工领域之间还存在有较大的差距，但是三者之中应用的催化技术却有着一定相似性。与此同时，在具有高附加值的化学合成以及药物中间体的合成过程中所使用到的催化技术在现阶段依旧处在一个较为分散的状态，同时整体发展的速率也较低，但是随着科学技术的发展，此类催化技术在现阶段也得到了一定完善。

据相关机构统计，目前国际石油的加工产值共计950亿美元左右，而精细以及基本有机化工产值则分别为520亿美元以及480亿美元。虽然后者之和在产量方面不及前者，但是二者产值总量却要远大于石油化工，并且仍旧呈现快速上升的趋势。现阶段，创新现有的制备技术、研发新型的催化材料与催化剂是相关领域得以进一步发展的基础，而想要在此基础上满足环保要求，实现制备工艺、催化工艺以及相关催化剂精细化是不可或缺的一个环节，而且这还是催化剂今后发展的一个必然趋势。

2.1 催化剂技术的发展和开发

2.1.1 化工及炼油催化剂

当前石油化工行业想要得到进一步发展，研发高效的新型催化剂是至关重要的一个环节。仅近些年世界上与催化存在一定关系的项目中，50%及以上的工作都是将开发新型的催化剂作为核心而进行的展开，与此同时世界各国对于催化剂给予的关注也愈来愈强。

由上述分析可知，催化剂在近些年得到了飞速发展，而固体催化剂作为其中的佼佼者更是受到了相关企业广泛的关注。对于固体催化剂来说，它可以在烷基化、异构化和酯化等诸多化学反应当中取代原本所使用的硫酸催化剂，而且还可以在源头处避免污染出现，因此它成为了现阶段最受欢迎且发展前景极为广阔的一类催化剂。

除此之外，由于种种因素制约（例如催化剂活性和经济等）因此当前煤液化催化剂的研究重点逐渐转向了超细粒分散性的铁基催化剂加入的方式以及制备形式，并且在未来研究过程中依旧需要于通过离子交换法进行催化剂引入的方式、纳米级的氧化铁与改性氧化铁实际的应用、直接浸渍方案优化等诸多方面开展相应的工作。

2.1.2 光催化剂

在上个世纪七十年代初期发生的石油危机除了让光电化学得到了飞速发展之外，同时也使得光催化剂这一领域得到了社会各界广泛的关注。光催化技术在近些年间被广泛应用到了太阳能转化、临床医学以及环境治理等诸多领域，而它自己也凭借着广泛的应用实现了前所未有的发展，尤其是对污水处理领域进行了极为深入的研究。

现阶段净水技术种类极为丰富，但是绝大多数都是以化学与光化学两种方案为基础。通过光催化及相关技术开展污水治理工作具有以下几个优点：

①二氧化钛是当前研究较为普遍的一种高活性的光催化剂，它对于太阳光的吸收率达到了4%-5%，并且稳定性较为出色，同时无毒和廉价也是它最为显著的特点;②除自然存在与空气中的样之外，无需再次添加其他类型的能够溶于水的氧化剂就可实现有机污染物高效分解，在理论层面也无需使用其他的化学药剂;③能够实现氧化和还原两个过程同步进行。

就光催化劑在现阶段应用的实际情况来看，其在今后应用的主要区域应当是利用它所具有的良好的亲水性来制作一些高质量的防雾装置。除此之外还可以借助光催化剂来净化空气以及水资源。虽然光催化剂具有诸多优点，但是在当前想要让它变成一种实用型技术仍旧存在诸多难点，例如反应速率过慢以及量子效率偏低等，尤其需要对污染物自身特征和可能造成的一些有害副产品进行深入研究。倘若想要由根源处解决掉上述问题，优化催化剂自身性能是关键环节。为此，对可见光催化剂和高效催化剂进行研究与开发变成了目前光催化项目中较为核心的一个研究课题。

2.2 催化新材料与制备共性工艺等开发得到了广泛关注

想要让催化剂具体性能得到进一步强化和完善，实现催化剂精细化的制备时首要措施。而新型催化剂材料恰好是更新和丰富催化剂种类最为基本的一个途径自上世纪八十年代之后，世界各国便对此领域的研究投入了大量资源。例如联碳公司研发出的金属磷氯分子筛、磷铝以及铑催化体系中的磷配体、英国埃克森研发的双与多金属的簇团以及法国杜邦的白钨矿结构氧化物等等。

由于催化剂行业开始应用纳米技术，因此新研制出的催化剂效能得到了极大的提升。借助该原理，能够于3至4埃区间内对微孔的尺寸进行精确调整。将新材料的研究与开发作为工作进行的基础，通过对精细化的催化剂制作技术进行合理应用，能够快速且有效的调节催化剂的形貌、晶粒的尺寸、催化剂的孔结构还有催化剂的孔分布等，而且在该过程中还能够利用催化剂活性组分控制分析法，来最大程度的提高催化剂在实际应用过程中的性能与效率。除此之外，因为对分子筛结构进行精准控制可以让它的结构更为多样化，从而在工业领域的应用过程中取得一些较为突出的成就，所以人们对精细化的制备工艺与新型的催化材料等给予了高度重视，而在这种发展背景下，催化剂技术在未来必将实现质的飞跃。

3 结束语

总而言之，催化剂和它的催化作用可以有效降低工业生产所需的成本，从而最大程度的减少不必要的能源消耗。而在目前对环境污染给予高度关注的时代背景下，催化剂给环境催化带来了无限可能，它可以让污染物实现有机转化从而有效减少污染物的排放，进而实现节约资源以及环境保护等目标。现阶段，强化催化剂技术的研究是催化剂未来进一步研究与开发的主要方向，而催化剂作为诸多化学反应过程的技术要点，其与自身催化过程的进一步开发将会推动社会大量行业实现前所未有的发展，相信随着我国对催化剂技术不断的研究催化剂技术在未来必然会取得质的飞跃，最终占据相关行业的制高点。

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