催化科学的诞生与发展

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    催化科学的诞生与发展

     催化科学的诞生与发展

    催化科学的发展可以追溯到公元前,我国很早就利用发酵方法酿酒和制醋,这是生物催化剂(biocatalyst)在古代最重要的应用,生物酶催化的方法就其基本原理而言至今还在应用。将催化剂用于化工产品的生产始于18世纪。1746年诞生了铅室法制硫酸的过程,以氮氧化物作为催化剂,这是工业上使用催化剂的开始。18世纪末到19世纪初期又出现了许多使用催化剂的化学过程。如1782年瑞典化学家 Scheele用无机酸作为催化剂用于乙醇和乙酸的酯化反应。1820年,德国的Dbereiner发现铂粉可促使氢和氧的化合,氢和氧的混合气可以长期储存在玻璃瓶中,不发生任何化学反应。然而一旦向其中投入一个大表面积的铂丝网,生成水的反应立即进行。1831年,英国的philips 等发现SO2在空气中氧化时可使用铂为催化剂,这是接触法生产硫酸的开始。1836年,Berzelius根据所出现的诸多催化现象,提出了除了人们早已知道的亲和力之外尚有所谓催化力(catalysis)一词,此词源于希腊文,意思是下来减少”和松开。那时,人们只知道亲和力是化学变化的驱动力,尚不知道从分子水平去理解反应速率。在催化力概念出现之后,借助催化手段进行的反应过程不断大量出现。1838年实现反应NO+H→2NH3,1863年Debus实现硝基乙烷在铂黑存在时氢解生成乙醇和NH3,1874年Dewilde提出不饱和烃类催化加氢反应,1896年Sabatie总结了更多有催化物质参加的化学反应,标志着凭借化学力的作用实现特定的化学反应已经相当普遍了。1895年德国化学家ostwald 指出:应该把起催化作用的物质(催化剂)看成是可以改变化学反应速率,而又不存在于产物中的物质。1906年lewis和von Falkenstein指出:对于可逆反应,催化剂同时加速正向反应和逆向反应。

    至于催化作用成为一门科学则是近百年的事,特别是化学热力学及化学动力学的理论,为催化科学的形成奠定了基础。作为一门科学,需有其基本原理和理论基础以及有力的研究手段。20世纪陆续出现的许多化学实验事实以及由此派生的一些基本概念,如反应中间物种的形成与转化、晶格缺陷、表面活性中心、吸附现象以及早期出现的许多实验研究方法等,对于探索催化作用的本质、改进原有催化剂和研究新的催化过程都起到了一定的推动作用,对催化科学的诞生也十分重要。

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