카탈루션

Catalysis
"촉매"가 여기로 리디렉션된다.기타 용도는 촉매(동음이의)를 참조하십시오.
신진대사의 단계는 격변증을 참조하라.
저온 산화 촉매를 활용하여 실온에서 일산화탄소를 독성이 적은 이산화탄소로 변환하는 공기 필터.그것은 또한 공기에서 포름알데히드를 제거할 수 있다.

촉매(/k/tæləsɪs/)는 촉매로 알려진[1][2] 물질(/ (kætəlɪst/)을 첨가하여 화학 반응의 속도를 높이는 과정이다.촉매들은 반응에서 소비되지 않고 그 후에도 변하지 않는다.반응이 빠르고 촉매가 빠르게 재활용된다면, 아주 적은 양의 촉매가 충분할 때가 많다;[3] 혼합, 표면적, 온도가 반응 속도의 중요한 요소들이다.촉매들은 일반적으로 하나 이상의 반응 물질과 반응하여 최종 반응 제품을 제공하는 매개체를 형성하며, 그 과정에서 촉매의 재생이 이루어진다.

카탈루션은 반응제와 동일한 위상(일반적으로 기체 또는 액체)에 분산된 균질한 성분 또는 같은 위상이 아닌 이질 성분으로 분류할 수 있다.효소와 다른 생체 촉매들은 흔히 제3의 범주로 간주된다.

촉매변환술은 모든 종류의 화학 산업에서 어디서나 볼 수 있다.추정치는 상업적으로 생산된 모든 화학제품의 90%가 제조 과정에서 어느 단계에서 촉매와 관련이 있다는 것이다.

"촉매"라는 용어는 "루센" 또는 "untie"를 의미하는 그리스어 καταλεννννν, 카탈루오에서 유래되었다.촉매의 개념은 화학자 엘리자베스 풀하메에 의해 발명되었는데, 그녀의 산화 감소 실험에 관한 새로운 연구에 바탕을 두고 있다.[4][5]

통칙, 일반원칙

삽화

과산화수소가 물과 산소에 불균형한 것이 예시된다.

22 HO22 → 2 HO2 + O

이 반응은 반응 제품이 출발 물질보다 안정적이기 때문에 계속된다.분석되지 않은 반응은 느리다.사실 과산화수소의 분해는 너무 느려서 과산화수소 용액을 상업적으로 구할 수 있다.이 반응은 이산화망간이나 유기체의 과산화효소 같은 촉매에 의해 강하게 영향을 받는다.소량의 이산화망간을 더하면 과산화수소가 빠르게 반응한다.이 효과는 산소의 분출로 쉽게 알 수 있다.[6]이산화망간은 반응에서 소비되지 않기 때문에 변하지 않고 회복되어 무기한 재사용될 수 있다.따라서, 이산화망간은 이 반응을 촉진시킨다.

단위

촉매의 촉매 활성도를 측정하기 위한 SI 유도 단위는 카탈로, 초당 점수로 정량화된다.촉매의 생산성은 회전수(또는 TON)와 시간 단위당 TON인 턴오버 주파수(TOF)에 의한 촉매 활성으로 설명할 수 있다.생화학적 등가물은 효소 단위다.효소 촉매의 효율성에 대한 자세한 내용은 효소에 대한 기사를 참조하십시오.

촉매 반응 메커니즘

주요 기사: 촉매 사이클

일반적으로 화학 반응은 촉매의 존재에서 더 빨리 발생한다. 왜냐하면 촉매는 비분석 메커니즘보다 낮은 활성화 에너지를 가진 대체 반응 경로 또는 메커니즘을 제공하기 때문이다.촉매 메커니즘에서, 촉매는 보통 중간을 형성하기 위해 반응하며, 그 후에 프로세스에서 원래의 촉매를 재생한다.[7]

촉매들은 일반적으로 하나 이상의 반응 물질과 반응하여 이후 최종 반응 제품을 제공하는 중간 물질을 형성한다.이 과정에서 촉매가 재생된다.원칙적으로 반응 속도를 높이기 위해서는 소량의 촉매만 필요한 경우가 많다.그러나 실제로 촉매들은 때때로 느리거나 심지어 2차 과정에서도 소비된다.촉매는 종종 속도 방정식에서 나타난다.[8][9][10]

기체상에서의 간단한 예로, 질소산화물을 첨가하여 반응 2 SO2 + O2 → 2 SO를3 촉매화할 수 있다.반응 메커니즘은 두 단계로 이루어진다.

2 NO + O2 → 2 NO2 (느림)
NO2 + SO2 → NO + SO3 (고속, 2회)

전체 반응은 첫 번째 방정식에 두 번째 반응의 두 배를 더하여 NO 촉매가 재생되어 순 반응에 참여하지 않는다.전체 속도는 느린 단계의[10] 속도다.

v = 2k1[NO][2O2]

이산화티타늄(TiO2, 또는 티타니아) 표면에서 산소와 수소가 결합하여 물을 생산할 때 표면에서 이질적인 촉매작용을 위한 상세한 메커니즘의 예로서,터널링 현미경을 스캔한 결과 분자는 반응하기 전에 흡착, 분리, 확산 등의 과정을 거쳤다.중간 반응 상태는 HO2, HO22, HO 및 최종32 반응 제품(물 분자 조광기)이었으며, 그 후 물 분자가 촉매 표면에서 탈착된다.[11][12]

리액션 에너지

Z를 주기 위한 가상의 발열 화학 반응 X + Y에서 촉매의 효과를 나타내는 일반적인 전위 에너지 다이어그램.촉매의 존재는 낮은 활성화 에너지로 다른 반응 경로(빨간색으로 표시)를 연다.최종 결과와 전반적인 열역학도 동일하다.

촉매들은 다른 전환 상태와 낮은 활성화 에너지를 포함하는 (대체) 메커니즘을 제공함으로써 작동한다.결과적으로, 더 많은 분자 충돌은 전환 상태에 도달하는 데 필요한 에너지를 갖는다.따라서 촉매는 운동 장벽에 의해 차단되거나 느려질 수 있는 반응을 가능하게 할 수 있다.촉매는 반응률 또는 선택성을 증가시키거나 낮은 온도에서 반응을 활성화할 수 있다.이 효과는 에너지 프로파일 다이어그램을 통해 설명할 수 있다.

촉매화된 초등 반응에서 촉매들은 반응의 범위를 바꾸지 않는다. 즉, 전방 반응과 역방향 반응의 비율이 모두 영향을 받기 때문에 반응의 화학적 평형에는 영향을 미치지 않는다(열역학 참조).[13]열역학 제2 법칙은 촉매가 반응의 화학적 평형을 바꾸지 않는 이유를 설명한다.평형을 바꾼 그런 촉매가 있었다고 가정해보자.시스템에 촉매를 도입하면 에너지를 생산하면서 새로운 평형으로 이동하는 반작용이 발생할 것이다.깁스 자유에너지가 생산되어야만 반응이 자발적이고, 에너지 장벽이 없다면 촉매제가 필요 없기 때문에 에너지의 생산은 필요한 결과물이다.그런 다음 촉매를 제거하면 반작용이 일어나 에너지를 생성하게 된다. 즉, 추가와 그 역과정인 제거는 둘 다 에너지를 생성하게 된다.따라서 평형을 바꿀 수 있는 촉매는 열역학 법칙과 모순되는 영구 운동 기계일 것이다.[14]따라서 촉매는 평형 상수를 바꾸지 않는다.(그러나 촉매는 후속 단계에서 반응하여 평형 농도를 변화시킬 수 있다.그런 다음 반응이 진행되면서 소비되고, 따라서 반응물질이기도 하다.적용은 에스테르의 염기성 가수분해로서, 생성된 카복실산은 즉시 염기성 촉매와 반응하여 반응 평형이 가수분해 쪽으로 이동한다.)

촉매는 시동 물질을 안정시키는 것보다 전환 상태를 더 안정시킨다.시작 물질과 전환 상태의 에너지 차이를 줄여 운동 장벽을 감소시킨다.시작 재료와 제품(열역학적 장벽)의 에너지 차이나 사용 가능한 에너지(이것은 환경에 의해 열이나 빛으로 제공됨)를 바꾸지 않는다.

관련개념

소위 촉매라고 불리는 몇몇은 정말로 선행 촉매다.전방 촉매들은 반응에서 촉매로 변환한다.예를 들어, 윌킨슨의 촉매 RhCl(PPH3)3은 실제 촉매 사이클에 들어가기 전에 트리페닐인산 리간드 하나를 손실한다.전방 촉매들은 보관이 용이하지만 현장에서 쉽게 활성화된다.이 사전 활성화 단계 때문에 많은 촉매 반응에는 유도 기간이 수반된다.

협동 촉매에서 촉매 활성도를 개선하는 화학 종을 코코촉매 또는 촉진제라 한다.

탠덤 촉매에서 두 개 이상의 서로 다른 촉매들이 1-pot 반응으로 결합된다.

자가투석에서는 촉매가 전체 반응의 산물이며, 이 글에서 고려된 다른 모든 유형의 촉매와는 대조적이다.자가투석의 가장 간단한 예는 A형 + B → 2 B형, 1단계 또는 여러 단계로 이루어진 반응이다.전체적인 반응은 A → B에 불과하므로 B는 상품이다.그러나 B도 반응물질이기 때문에 속도방정식에 존재하여 반응율에 영향을 줄 수 있다.반응이 진행됨에 따라 B의 농도는 증가하며 촉매로서 반응을 가속시킬 수 있다.실제로, 반응은 스스로 가속하거나 자동 분석된다.아스피린과 같은 에스테르가 카르복실산, 알코올에 가수분해되는 것이 그 예다.추가된 산성 촉매가 없을 때 카복실산 제품은 가수분해를 촉진한다.

진정한 촉매는 희생적인 촉매와 함께 작동할 수 있다.진정한 촉매는 초기 반응에서 소비되어 비활성화된 형태로 변한다.희생 촉매는 다른 사이클을 위해 진정한 촉매를 재생한다.희생 촉매는 반응에 소비되고, 따라서 실제 촉매가 아니라 시약이다.예를 들어 오스뮴 테트로크시드(OsO4)는 디히드록시화에 좋은 시약이지만 독성이 강하고 가격도 비싸다.업존 다이히드록시화에서는 희생촉매 N-메틸모르폴린 N-산화물(NMO)이 OsO를4 재생성하고, OsO의4 촉매 수량만 있으면 된다.

분류

강직은 동종 또는 이종 중 하나로 분류될 수 있다.균질 촉매란 반응물질의 분자와 동일한 위상(일반적으로 기체 또는 액체)에 성분이 분산된 것을 말한다.이질적인 촉매변환이란 반응 구성요소가 동일한 단계에 있지 않은 것을 말한다.효소와 다른 생체 촉매들은 흔히 제3의 범주로 간주된다.유사한 기계론적 원칙이 이질적, 동질적, 생물학적 분석에 적용된다.

이질 촉매

주요 기사:이질 촉매
Zeolite ZSM-5의 미세 분자 구조는 정제소에서 사용되는 촉매에 이용된다.
제올라이트는 촉매 원자로에서 다루기 쉬운 펠릿으로 압출된다.

이질적인 촉매들은 반응물질과는 다른 단계에서 작용한다.대부분의 이질적인 촉매들은 액체나 기체 반응 혼합물에서 기판에 작용하는 고체들이다.중요한 이질적인 촉매로는 제올라이트, 알루미나,[15] 고차 산화물, 그래피티 탄소, 전이 금속 산화물, 수소화를 위한 래니 니켈 등의 금속, 소위 접촉 과정에 의한 삼산화황으로의 이산화황 산화를 위한 바나듐(V) 산화물 등이 있다.[16]

흡착 방법(랑무이르-힌셀우드, 엘리-리데알, 마르스-반 크레벨렌)에 따라 표면에서의 반응에 대한 다양한 메커니즘이 알려져 있다.[17]고체의 총 표면적은 반응율에 중요한 영향을 미친다.촉매 입자 크기가 작을수록 주어진 입자 질량의 표면적이 커진다.

이질적인 촉매에는 활성 부위가 있는데, 이 부위는 반응이 실제로 일어나는 원자나 결정 면이다.메커니즘에 따라 활성 부위는 평면 노출 금속 표면, 불완전한 금속 용기의 결정 가장자리 또는 둘의 복잡한 조합일 수 있다.따라서 체적의 대부분뿐만 아니라 이질적인 촉매의 표면도 촉매적으로 비활성화될 수 있다.활성 사이트의 특성을 알아내기 위해서는 기술적으로 어려운 연구가 필요하다.따라서 카탈루션을 위한 새로운 금속 조합을 알아내기 위한 경험적 연구가 계속되고 있다.

예를 들어, 하버 과정에서는 잘게 쪼개진 철이 질소와 수소로부터 암모니아를 합성하는 촉매 역할을 한다.반응 가스는 철 입자의 활성 부위로 흡착한다.일단 물리적으로 흡착되면, 시약들은 흡착된 원자 종으로 분리되는 화학적 흡착을 겪게 되고, 그 결과 생긴 파편들 사이의 새로운 결합은 부분적으로 그들의 근접성 때문에 형성된다.[citation needed]이렇게 하면 질소의 특히 강한 삼중 결합이 깨지는데, 이는 높은 활성화 에너지로 인해 가스 단계에서 극히 드물 것이다.따라서 전체 반응의 활성화 에너지가 낮아지고 반응 속도가 증가한다.[citation needed]이질적인 촉매제가 적용되는 또 다른 장소는 황산 생산을 위한 바나듐(V) 산화물에서의 이산화황 산화에 있다.[16]

이질적인 촉매들은 전형적으로 "지지"되는데, 이는 촉매가 효과를 높이거나 비용을 최소화하는 두 번째 물질에 분산된다는 것을 의미한다.지지대는 소형 촉매 입자의 응집 및 소음을 방지하거나 최소화하여 더 많은 표면적을 노출시키므로 촉매의 지지대 특정 활성(그램당)이 더 높다.때때로 지지대는 표면적을 증가시키기 위해 촉매가 펼쳐지는 표면일 뿐이다.서포트와 촉매가 상호 작용하여 촉매 반응에 영향을 주는 경우가 더 많다.지지대는 촉매의 개별 분자가 화학적으로 결합할 수 있는 부지를 제공함으로써 나노입자 합성에도 사용될 수 있다.지지대는 표면적이 높은 다공성 물질로, 가장 흔히 알루미나, 제올라이트 또는 다양한 종류의 활성탄이다.전문 지원으로는 이산화규소, 이산화티타늄, 탄산칼슘, 황산바륨 등이 있다.[citation needed]

슬러리 반응에서 이질적인 촉매들은 용해됨으로써 상실될 수 있다.

많은 이질적인 촉매들은 사실 나노물질이다.효소 모방 활동을 하는 나노물질 기반 촉매들을 총칭하여 나노형이라고 부른다.[18]

전기 촉매

주요 기사:전기 촉매

특히 연료 전지 공학에서 전기 화학의 맥락에서, 다양한 금속 함유 촉매가 연료 전지를 구성하는 반작용의 속도를 향상시키기 위해 사용된다.일반적인 유형의 연료전지 전기 촉매 중 하나는 약간 더 큰 탄소 입자에 지지되는 백금 나노입자를 기반으로 한다.연료전지의 전극 중 하나에 접촉할 때, 이 백금은 물이나 수산화물이나 과산화수소에 대한 산소 감소율을 증가시킨다.

균질 촉매

주요 기사:균질 촉매

동질 촉매들은 반응제와 같은 위상에서 기능한다.일반적으로 균일한 촉매들은 기판과의 용매에 용해된다.동질 촉매의 한 예는 아세트산과 메탄올에서 아세테이트가 형성되는 것과 같은 카복실산 에스테르화에 H의+ 영향을 포함한다.[19]균일한 촉매가 필요한 대량 공정에는 하이드로폼화, 하이드로실화, 하이드로사이아화가 포함된다.무기 화학자들에게 있어서 균질 촉매는 유기 촉매와 동의어인 경우가 많다.[20]그러나 많은 균일한 촉매들은 유기농법적이지는 않다. 이는 p-자일렌과 테레프탈산의 산화를 촉진하는 코발트 염의 사용에 의해 설명된다.

조직투석

주요 기사:조직투석

전환 금속은 때때로 촉매의 연구에서 대부분의 주의를 끌기도 하지만 금속이 없는 작은 유기 분자도 촉매 성질을 나타낼 수 있는데, 이는 많은 효소들이 전환 금속을 결여하고 있다는 사실에서 명백하다.일반적으로 유기 촉매에는 전환 금속(-이온) 기반 촉매보다 더 높은 부하(반응물질 단위 당 촉매 양, 물질의 몰%로 표현)가 필요하지만, 이러한 촉매들은 일반적으로 대량으로 상용화되기 때문에 비용 절감에 도움이 된다.2000년대 초반에 이러한 유기촉매들은 "신세대"로 여겨졌고 전통적인 금속(-이온) 함유 촉매에 경쟁력이 있다.유기 촉매들은 예를 들어 수소 결합과 같은 비협동적 상호작용과 같이 금속이 없는 효소와 유사하게 작동하도록 되어 있다.부문별 유기투석은 선호 촉매-하향 결합 및 상호작용을 참조하는 공밸런트(예: 프롤라인, DMAP)와 비공밸런트(예: 티우레아 유기투석) 유기촉매의 적용에서 각각 구분된다.노벨 화학상 2021은 벤자민 리스트와 데이비드 W.C.가 공동으로 수상했다.맥밀런 "비대칭적 장기투석 개발용"[21]

광촉매

주요 기사:광투석

광투석이란 촉매가 빛을 받아(가시광선 등) 흥분 상태로 승진한 다음 시동 물질과 시스템 간 교차 과정을 거치면서 소모되지 않고 지면 상태로 돌아오는 현상을 말한다.그러면 시작 재료의 흥분 상태는 직접 조명이 켜지면 일반적으로 할 수 없는 반응을 겪게 된다.예를 들어, 싱글릿 산소는 보통 광촉매에 의해 생성된다.광촉매도 염료감응형 태양전지의 주성분이다.

효소 및 생체 촉매

주요기사 : 효소촉진

생물학에서 효소는 신진대사와 카타볼리즘에서 단백질에 기반한 촉매다.대부분의 생체 촉매들은 효소들이지만, 다른 비단백질 생물 분자 종류들 역시 리보임과 합성 디옥시리보임을 포함한 촉매적인 성질을 보인다.[22]

생물 촉매들은 동종 촉매와 이종 촉매 사이의 중간 촉매라고 생각할 수 있지만 엄밀히 말하면 수용성 효소는 동종 촉매이고 막 결합 효소는 이질적이다.온도, pH, 효소 농도, 기질 및 제품을 포함한 효소(및 기타 촉매)의 활성도에 영향을 미치는 요인은 몇 가지다.효소 반응에서 특히 중요한 시약은 많은 결합 형성 반응과 많은 결합 파괴 공정에서 반응제의 산물이다.

생체투석에서는 고과당 옥수수 시럽과 아크릴아미드를 포함한 많은 일반 화학물질을 준비하기 위해 효소가 사용된다.

결합 대상이 화학 반응의 전환 상태와 유사한 안정적인 분자인 일부 단핵 항체는 활성화 에너지를 낮추어 화학 반응에 대한 약한 촉매로 기능할 수 있다.[23]그러한 촉매 항체는 때때로 "아비메스"라고 불린다.

의의

왼쪽: 부분 카라멜화 큐브 설탕, 오른쪽: 촉매로 재를 사용하여 큐브 설탕을 태운다.
">File:TiCrPt micropump3.webm미디어 재생
Ti-Cr-Pt 튜브(길이 약 40μm)는 과산화수소에 (촉매 분해를 통해) 담그면 산소 거품을 방출해 마이크로 펌프를 형성한다.[24]

추정치는 상업적으로 생산된 모든 화학제품의 90%가 제조 과정에서 어느 단계에서 촉매와 관련이 있다는 것이다.[25]2005년에 촉매 공정이 전세계적으로 약 9,000억 달러의 제품을 생산했다.[26]2014년 전 세계 촉매 수요는 약 335억 달러로 추산되었다.[27]촉매변환술은 너무 만연해 있어서 아군은 쉽게 분류되지 않는다.특히 집중도가 높은 일부 지역은 아래에서 조사한다.

에너지 처리

석유정제는 알킬화, 촉매 균열(긴 사슬 탄화수소를 작은 조각으로 쪼개기), 나프타 개혁 및 증기 개혁(탄화수소를 합성 가스로 변환하기 위해 촉매제를 집중적으로 사용한다.화석연료 연소로 인한 배기가스조차도 촉매 처리를 통해 처리된다.일반적으로 백금과 로듐으로 구성된 촉매변환기는 자동차 배기가스의 더 해로운 부산물을 분해한다.

22 CO + 2 NO → 2 CO2 + N

합성 연료와 관련하여, 오래되었지만 여전히 중요한 프로세스는 합성 가스에서 탄화수소를 Fischer-Tropsch 합성한 것으로, 그 자체는 철에 의해 촉매된 수 가스 이동 반응을 통해 처리된다.바이오디젤과 관련 바이오 연료는 무기질 및 생체 촉매 모두를 통한 처리가 필요하다.

연료 전지는 양극과 음극 반응 모두를 위한 촉매에 의존한다.

촉매 히터는 가연성 연료의 공급으로부터 무염열을 발생시킨다.

벌크 화학물질

가장 큰 규모의 화학물질 중 일부는 촉매 산화를 통해 생성되며, 종종 산소를 사용한다.예를 들어 질산(암모니아로부터), 황산(접촉 프로세스에 의해 삼산화황에서 황산까지), p-자일렌의 테레프탈산, 프로필렌이나 프로판의 아크릴산, 프로판과 암모니아의 아크릴로니트릴 등이 있다.[28]

암모니아 생산은 가장 규모가 크고 에너지 집약적인 공정 중 하나이다.하버 공정에서 질소는 산화철 촉매 위에 수소와 결합된다.[29]메탄올은 일산화탄소나 이산화탄소로 제조되지만 구리-진크 촉매를 사용한다.

에틸렌과 프로필렌에서 파생된 벌크 폴리머는 지글러-나타 카탈루션을 통해 제조되는 경우가 많다.폴리에스테르, 폴리아미드, 이소시아네이트 등은 산성 염기 카탈루션을 통해 유도된다.

대부분의 카보닐화 과정에는 금속 촉매가 필요하며, 예를 들어 몬산토 아세트산 과정과 하이드로폼화가 포함된다.

정제 약품

많은 미세한 화학 물질들은 촉매제를 통해 제조된다; 방법에는 중공업의 화학 물질뿐만 아니라 대규모로 엄청나게 비쌀 수 있는 더 전문적인 과정도 포함된다.헥 반응, 프리델-크래프트 반응 등이 대표적이다.대부분의 생체활성화성분들은 치랄이기 때문에 항항체 촉매제(촉매 비대칭합성)에 의해 많은 약물이 생산된다.(R)-1,2-프로판디올은 항균 레보플록사신의 전구로서 노요리 비대칭 수소화를 이용하여 히드록시세톤으로부터 효율적으로 합성할 수 있다.[30]

levofloxaxin synthesis

식품 가공

카탈루션의 가장 분명한 적용 중 하나는 니켈 촉매를 사용하여 마가린을 생산하기 위해 지방을 수소화(수소 가스로 반응)[31]하는 것이다.다른 많은 식품은 생체투석을 통해 준비된다(아래 참조).

환경

카탈루션은 산업 공정의 효율성을 높여 환경에 영향을 미치지만, 카탈루션은 환경에서도 직접적인 역할을 한다.눈에 띄는 예는 오존 파괴에서 염소 활성산소의 촉매역할이다.이러한 활성산소는 클로로플루오로카본(CFCs)에 대한 자외선의 작용에 의해 형성된다.

Cl·2 + O → ClO3· + O
ClO·· + O → Cl·2 + O

역사

일반적으로 말해서 공정의 비율을 높이는 것은 모두 '촉매'로, 그리스어 greekα."ακα."νν에서 유래한 말로, '무효' 또는 '풀다' 또는 '채운다'는 뜻이다.[32]촉매의 개념은 화학자 엘리자베스 풀하임(Elizabeth Fulhame)에 의해 발명되어 1794년 책에 묘사되었는데, 그녀의 산화 감소 실험에 관한 신작을 바탕으로 한 것이다.[4][33]촉매를 이용한 유기화학에서 최초의 화학반응은 1811년 산성으로 전분을 포도당으로 전환하는 것을 발견한 Gottlieb Kirchhoff에 의해 연구되었다.카탈루션이라는 용어는 1835년[34] 욘스 야콥 베르젤리우스가 반응 후에도 변하지 않는 물질에 의해 가속되는 반응을 설명하기 위해 사용하였다.베르젤리우스를 앞지른 풀하임은 감량 실험에서 금속과 반대로 물을 가지고 작업을 했다.[35]카탈루션에 종사했던 다른 18세기 화학자들은 그것을 접촉 과정이라고 언급한 에일하르트 미첼리히와[36] 접촉 행동을 말한 요한 볼프강 d베라이너였다[37][38]. 그는 수소를 기반으로 한 라이터, 백금 스펀지 등을 개발한 뒤베라이너의 램프를 개발했고, 이 램프는 1820년대에 상업적으로 성공을 거두고 오늘날에 이르고 있다.Humphry Davy는 촉매에 백금 사용을 발견했다.[39]1880년대에 라이프치히 대학의 빌헬름 오스왈드는 산과 염기의 존재에 의해 촉매된 반응에 대한 체계적인 조사를 시작하였고, 화학반응은 유한한 비율로 발생하며, 이러한 비율들은 산과 염기의 강도를 결정하는 데 사용될 수 있다는 것을 발견했다.이 작품으로 오스왈드는 1909년 노벨 화학상을 받았다.[40]블라디미르 이파티에프는 과점화의 발견과 상용화, 수소화를 위한 촉매의 개발 등 초기 산업 규모 반응을 일부 수행했다.[41]

억제제, 독극물 및 촉진제

비율을 낮추는 첨가 물질을 가역성이 있는 경우 반응 억제제, 되돌릴 수 없는 경우 촉매 독이라고 한다.[1]촉진제는 스스로 촉매제가 아님에도 촉매 활성도를 높이는 물질이다.[42]

억제제는 반응률을 떨어뜨리기 때문에 때때로 "음극 촉매"라고 불린다.[43]그러나 억제제라는 용어는 활성화 에너지가 높은 반응 경로를 도입하여 작동하지 않기 때문에 선호된다. 이는 비분석 경로에 의해 반응이 계속 발생하기 때문에 비율을 낮추지 않는다.대신 촉매를 비활성화하거나 활성산소와 같은 반응 매개체를 제거하여 작용한다.[43][7]이질적인 촉매에서 코킹은 촉매를 억제하며, 이는 중합체 사이드 제품에 의해 보호된다.

억제제는 비율에 추가하여 선택성을 수정할 수 있다.예를 들어, 알키네스에 대한 수소화에서 팔라듐(Pd) 촉매는 부분적으로 납과 함께 "독성"된다.II) 아세테이트(Pb(CHCO32))2를 사용할 수 있다.[44]촉매의 비활성화가 없다면 생산되는 알켄은 알칸에 수소를 더 첨가하게 될 것이다.[45][46]

억제제는 예를 들어 특정 유형의 활성 사이트만 선택적으로 중독시킴으로써 이러한 효과를 발생시킬 수 있다.또 다른 메커니즘은 표면 기하학의 수정이다.예를 들어, 수소화 운영에서, 불포화산염의 수소를 촉매하는 부지는 작은 반면, 금속 표면의 큰 면은 수소 분해 촉매의 부위로 기능한다.따라서 무작위로 표면을 덮는 독은 오염되지 않은 대형 평면의 수를 줄이되 상대적으로 더 작은 부위는 자유롭게 남겨두는 경향이 있어 수소화 대 수소 분해 선택성이 변화한다.많은 다른 메커니즘들도 가능하다.

프로모터는 코크스 매트의 생산을 막기 위해 표면을 덮거나 심지어 적극적으로 그러한 물질(예: 플랫폼화의 백금 위의 레늄)을 제거할 수 있다.촉매 물질의 분산을 보조하거나 시약에 결합할 수 있다.

참고 항목

참조

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