[科普中国]-均相催化剂

催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸陛和碱性催化剂，可溶性过渡金属化合物(盐类和配合物)等。均相催化剂以分子或离子独立起作用，活性中心均一，具有高活性和高选择性。1

概述均相催化剂的工业应用比多相催化剂晚。例如1959年铂催化剂用于乙烯氧化制乙醛，以后在石油化工中得广泛应用，如丙烯氧化制丙酮、丁烯氧化制甲乙酬、乙烯和醋酸氧化制醋酸乙烯、乙烯转化为丙烯、乙烯和氯制氯乙烯等。除氯化钯外，醋酸钯、硝酸钯、有机钯配合物都可作为均相催化剂。

20世纪60年代末，又出现了用于甲醇低压羰基合成的铑配合物均相催化剂。从此，铑配合物作为均相催化剂用于石油化工，成为铑的一个重要用途，并进一步促进了均相配合催化工艺的发展。作为均相催化剂的铑基配合物主要是由羰基铑和三苯基膦、三苯氧基膦或三丁基膦形成的复合配合物。它大量应用于丙烯羰化制丁醇及辛醇、甲醇羰基化制醋酸等工业牛产中。此外，氯化铑及其他一些铑化合物也可作催化剂使用。某些铑催化剂均相配合催化的应用实例见表1。2

均相配合催化剂具有高活性、高选择性等优点，其业应用正在发展之中。为克服反应物和催化剂难分离的问题，已开展均相配合催化剂固体化的研究工作。

均相催化剂的分子分散均相催化是指催化剂与反应介质不可区分，与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。均相催化常用于液相反应。在发生催化反应的物料中，不论是反应原料还是催化剂，它们都溶于反应介质中，且是以独立的分子形态而分散的。3

催化基元反应在以过渡金属络合物为活性中心的均相催化反应中，催化活性的中间络合物能够分离出晶体，用x射线分析，可对活性中心周围的环境与反应底杨的作用状况进行详细了解，并用以对反应机理做出比较确切的描绘。通过对部分反应机理的彻底研究，可么认定均相络合催化的基元反应步骤都是在以金属为中心的配休球上进行的，反应过程构成了一个催化循环.催化剂的性能，易于通过配体的调变得以修饰和改善。故均相催化相对于多相催化来说，具有一些自身的优点:反应性能单一，具有特定的选择性;反应条件温和，有利于节能;因其作用机理较清楚明晰，易于精心设计调配研究和把握。故催化科学界普遍认同:均相催化体系花费5年的研究所得，较多相催化体系勃年的研究所得还要多。均相催化的主要缺点是稳定性差，与产物分离困难。目前研究发展的主攻方向之一是将均相催化剂固载化，固载化使用的载体有PS、PVC、离子交换树脂等有机高聚物类和Al2O3、SiO2、TiO2、分子筛等无机高聚物类。固载化方法是将活性组分金属原子锚定在这些离聚物上。3

均相催化的工业应用案例1、甲醇羰化合成乙酸

该合成反应是20世纪70年代推向工业化的，是均相络合催化的又一大成就，体现了均相催化的发展。该络合催化反应的重要意义是原料路线的非石油化。过程开发成功时，正值全球第一次石油危机，原油价格飞涨，石油资源短缺，促使人们惫识到能源和有机合成原料不能过多地依赖于石油，应该向多元化方向发展。3

2、乙烯直接氧化制取乙醛

这是20世纪60年代发明的Wacker过程，是化学工业中最突出的成就之一，其意义在于过渡金属一乙烯化学第一个实现了工业催化的氧化反应。乙烯化学取代了此前的乙炔化学，促进了石油化工的兴起和发展;其次，第一次指明贵金属在均相催化反应中可以很经济地用于国内工业生产，促进了过渡金属络合催化的研究。3

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学