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催化劑及助劑

催化劑指在化學(xué)反應(yīng)中能改變反應(yīng)速度而本身的組成和質(zhì)量在反應(yīng)后保持不變的物質(zhì)。催化劑使反應(yīng)加快的稱為正催化劑(Positive Cata-lyst)，減慢的稱為負(fù)催化劑(NegativeCatalyst)或緩化劑。一般所說催化劑是指正催化劑。這類催化劑在工業(yè)上特別是有機(jī)化學(xué)工業(yè)上用得較多，具有重大的意義，如接觸法制硫酸、合成氨、酯和多糖的水解，油脂氫化等都需用催化劑。常用的催化劑主要有金屬、金屬氧化物和無機(jī)酸等。若催化劑為固體，反應(yīng)物為氣體，形成多相的催化反應(yīng)，這種催化劑，有時(shí)叫做觸媒或接觸劑。催化劑一般具有選擇性，它只能使某一反應(yīng)或某一類反應(yīng)加速進(jìn)行。但有些反應(yīng)可用多種催化劑，如氫化反應(yīng)常可用鉑、鈀、鎳，應(yīng)慎重選擇。在催化反應(yīng)中，往往加入催化劑以外的物質(zhì)，稱為助催化劑，以增強(qiáng)催化劑的催化作用。例如鐵是合成氨工業(yè)的催化劑，加入少量氧化鉀和氧化鋁能增強(qiáng)鐵的催化作用。催化劑和助催化劑的組成和重量在反應(yīng)前后不變。以上均為無機(jī)催化劑。酶屬蛋白質(zhì)，是很重要的有機(jī)催化劑。
催化劑的種類繁多，按催化劑和反應(yīng)體系的相態(tài)來分，有均相與非均相兩類催化劑。非均相催化劑應(yīng)用最廣，有氣體、液體、固體3種狀態(tài)，以固態(tài)催化劑的品種與應(yīng)用最多。固體催化劑為金屬(鎳、鉑、鈀、鉻、鈷、鈦、釩等)或金屬氧化物(氧化銅、五氧化二釩、氧化鉛等)制成的細(xì)顆粒，或被分散沉積在載體上，以便獲得良好的分散效果，增加比表面積。對(duì)催化劑要求有可靠的活性、穩(wěn)定性、選擇性、長(zhǎng)工作壽命、不易中毒和過燒、容易再生。為了提高催化效率，將單純金屬催化劑制成合金催化劑 (如鎳-鋁合金) 和復(fù)合催化劑 (ZieglerNatta催化劑)。復(fù)合催化劑由主催化劑與助催化劑組成。在新型高效催化劑中還要添加其他組分。高效催化劑的產(chǎn)生和發(fā)展，推動(dòng)了高分子材料的發(fā)展，產(chǎn)生了許多新一代高性能和高附加值的高分子功能與結(jié)構(gòu)材料。
隨著催化劑的廣泛應(yīng)用和一些新型催化劑的出現(xiàn)，可以使許多新的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，以提供日益增多的化工產(chǎn)品;也可使一些原有的化工反應(yīng)的條件得到改善，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，充分利用資源。不斷選擇和研制新一代更多更好的催化劑，一直是現(xiàn)代化學(xué)化工研究領(lǐng)域中的重要課題。但催化劑的作用對(duì)人類并非都有利，如超音速噴氣燃料的燃燒產(chǎn)物作為一種催化劑可以引起同溫層(10～50公里高空)中臭氧的分解，使大氣層對(duì)太陽(yáng)紫外線的吸收減弱，致使某些地區(qū)皮膚癌患者增多。正在研制新的超音速噴氣燃料，要求其燃燒產(chǎn)物不會(huì)成為引起同溫層中臭氧分解的催化劑。
助劑是指在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是化工生產(chǎn)中，為改善生產(chǎn)過程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，或者賦予產(chǎn)品某種特有的應(yīng)用性能，通常需要添加一些輔助化學(xué)品。它是化工生產(chǎn)中一大類重要的輔助原材料，能賦予產(chǎn)品以特殊的性能，改進(jìn)成品用途;能加速化學(xué)反應(yīng)速度，提高產(chǎn)品收率;能節(jié)約原料，提高加工效率。廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)，特別是有機(jī)合成、合成材料后加工及石油煉制、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、涂料等工業(yè)部門。按用途可分為合成用助劑和加工用助劑。在樹脂、纖維、橡膠等單體合成和聚合中所用的各種輔助藥劑，叫做合成用助劑，包括催化劑、引發(fā)劑、溶劑、分散劑、乳化劑、阻聚劑、調(diào)節(jié)劑、終止劑等。在由生膠制造橡膠、塑料制品加工以及化學(xué)纖維紡絲和紡紗等過程中所使用的輔助化學(xué)藥劑，叫做加工用助劑，包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、潤(rùn)滑劑、脫模劑、硫化劑、促進(jìn)劑、軟化劑、防焦劑、表面活性劑、油劑、填充劑等。在這些助劑中，不少是化學(xué)危險(xiǎn)物品，如合成用的過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、過氧化氫—亞鐵藍(lán)、烷基鋁、氯化鈦等引發(fā)劑、催化劑均為易燃易爆物品，應(yīng)按《化學(xué)危險(xiǎn)物品安全管理?xiàng)l例》的有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行儲(chǔ)存、運(yùn)輸、經(jīng)營(yíng)和使用。
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