2、我國古代以發(fā)酵的方法釀酒和制醋,成為人類利用生物催化劑或催化劑的開始。直到18世紀,才出現(xiàn)了有關非生物催化的應用與研究。1740年,英國醫(yī)生Ward,J.用硫磺和硝石(鉀)一起燃燒制硫酸;1746年,Roebuck,J.用鉛室代替玻璃容器,對Ward的方法進行了改進,這是工業(yè)上采用CO催化劑的開始;1806年,法國的Clement,N.和Des-ormes,C.B.闡明了在氧化氮作用下,SO2轉化成SO3的機理;1816年,英國化學家Davy,H.發(fā)現(xiàn)鉑能促進甲烷和醇蒸汽在空氣中的氧化。 1836年,貝采尼烏斯(J.J.Berzelius)提出了"催化"和"催化劑"的概念,于是人們對催化現(xiàn)象的觀察和系統(tǒng)研究也于19世紀開始了。1895年奧斯特瓦爾德(W.Ostwald)從理論上推斷出了"在可逆反應中,催化劑僅能加速化學反應,而不能改變化學平衡"而獲得了1909年度的諾貝爾化學獎。20世紀初,催化合成氨技術的工業(yè)化,使催化原理的研究出現(xiàn)了一個高峰,也可以說是催化化學中的里程碑。 1913年哈伯(F.Haber)等人利用天然磁鐵礦,發(fā)明了雙促進熔鐵氨合成催化劑,利用原料氣循環(huán)使用的流程,實現(xiàn)了合成氨的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。在此后的半個多世紀,多相催化工業(yè)技術經(jīng)歷了40年代末至50年代初的石油煉制技術的大發(fā)展(如催化裂化、加氫裂解、催化重整和異構化等);70年代至80年代,是石油化工的大發(fā)展階段(如新型擇形ZSM-5分子篩催化劑用于異構化、歧化和芳烴烷基化過程等);特別是進入90年代以后,出現(xiàn)了環(huán)境催化技術的大發(fā)展,例如催化氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、可揮發(fā)/有機組分(VOCs)的催化氧化。 汽油車排氣催化凈化/能的提高和柴油車排氣及黑煙微粒的催化,氯氟烴類(CFCs)的催化分解和催化合成代用品,CO2的催化合成利用、催化傳感器、燃料電池以及臭氧在低層大氣中的催化等。因而,我們可以看到,催化技術在解決當前上普遍關心的地球環(huán)境問題將發(fā)揮著重要的作用,并且催化研究也將從初的"以獲取有用物質為目的的石油化工催化"的時期,而逐漸地轉向了"以有害物質為目的的新的能源環(huán)保催化"時期。
3、催化燃燒是典型的氣-固相催化反應,它借助催化劑降低了反應的活化能,使其在較低的起燃溫度200~ 300℃下進行無焰燃燒,有機物質氧化發(fā)生在固體催化劑表面,同時產(chǎn)生CO2和H2O,并放出大量的熱量,因其氧化反應溫度低,所以大大地抑制了空氣中的N2形成高溫NOx。而且由于催化劑有選擇/催化作用,有可能限制燃料中含氮化合物(RNH)的氧化過程,使其多數(shù)形成分子氮(N2)。 與傳統(tǒng)的火焰燃燒相比,催化燃燒有著很大的優(yōu)勢: (1)起燃溫度低,能耗少,燃燒易達穩(wěn)定,甚至到起燃溫度后無需外界傳熱就能完成氧化反應。 (2)凈化效率高,污染物(如NOx及不完全燃燒產(chǎn)物等)的排平較低。 (3)適應氧濃度范圍大,噪音小,無二次污染,且燃燒緩和,運轉費用低,操作管理也很方便。
目前主要研究的催化劑基本上有兩大類:一類為貴金屬催化劑,這類催化劑的活/和穩(wěn)定/好,技術較為成熟,但由于貴金屬價格高,資源短缺,所以,未能將其產(chǎn)業(yè)化;另一類為非金屬催化劑,主要集中在過渡金屬氧化物催化劑、復氧化物催化劑(鈣鈦型復氧化物和尖晶石型復氧化物)的研究方面。目前,尋找來源豐富、價格低廉、/能相當?shù)姆琴F金屬催化劑,以替代傳統(tǒng)的貴金屬催化劑用于催化燃燒過程已成為了研究的一個重要方向。 催化燃燒對催化劑的基本要求是:既能抑制燒結、保持活/物質具有較大的比表面積及良好的熱穩(wěn)定/,又要具有一定的活/,可起到催化劑活/組分或助催化劑的作用。這在某種程度上是互相矛盾的,因為研究已經(jīng)證明氧化物的活/和熱穩(wěn)定/成反比。同時,需有高的機械強度以及對燃料中所含有高的耐腐蝕/。