金属氧化物催化剂与金属催化剂的区别有哪些

1. 金属氧化物催化剂与金属催化剂的区别有哪些

金属氧化物催化剂与金属催化剂的区别：
1、主要催化活性组分不同。
金属氧化物催化剂的主要催化活性组分是金属氧化物。金属催化剂的主要催化活性组分是金属。
2、作用及应用不同。
金属氧化物催化剂广泛用于氧化还原型机理的催化反应；主族元素的氧化物多数用于酸碱型机理的催化反应(见固体酸催化剂)，包括氧化、脱氢、加氢、氧化脱氢、氨化氧化、氧氯化等反应。
金属催化剂在选择和设计金属催化剂时，常考虑金属组分与反应物分子间应有合适的能量适应性和空间适应性，以利于反应分子的活化。然后考虑选择合适的助催化剂和催化剂载体以及所需的制备工艺，并严格控制制备条件，以满足所需的化学组成和物理结构，包括金属晶粒大小和分布等。除贵金属外，还原态的金属催化剂均极为活泼，易于被氧化。

2. 为什么金属催化研究的最多，它有何特性

随着二战的结束，之后的欧洲重建工作使得对于塑料和精细化工品的需求呈现爆炸性的增长，Walter Hafner就开始研究怎么从乙烯合成环氧乙烷，当时他的做法是把乙烯和氧气通过一个钯碳床，但是得到的一种具有刺激性气味的化学品--乙醛，后来这一方法得以商品化，并被称为Wacker process，这一反应，奠定了钯在有机合成中重要催化剂的地位。事实上，Hafner也是第一个分离钯-烯丙基配位化合物的化学家，他的这一发现也为20世纪最伟大科学发现之一提供了灵感：钯催化交叉偶联反应。钯并非是第一个用于偶联反应的过渡金属，下图显示了金属催化的偶联反应发现和发展时间线（Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5062 – 5085）随后对于钯的研究热潮可以分为三个部分，第一波热潮是1968年到1976年，1968年的时候，Heck（致天国的Heck）第一个发现了钯可以用于催化偶联反应。他在2006年发了篇Synlett，详细讲述了他的心路历程（Synlett 2006(18): 2855-2860)。他把醋酸苯基汞，四氯钯酸锂丢在乙腈里面搅，通入乙烯，0度下很快就得到产物了。这个反应报道后，很多研究团队相继报道了用四氯钯酸锂催化的烯烃偶联反应，但是汞都是必不可少的，我们知道汞的毒性是很大的，于是Mizoroki和Heck等相继发展了无需汞的二价钯催化的偶联反应。

3. 为什么金属催化研究的最多，它有何特性？

同一时期比较重要的钯催化偶联反应还包括1978年的Stille Reaction（有机锡化合物和不含β-氢的卤代烃在钯催化下发生的交叉偶连）、1988年的Hiyama Reaction（钯催化的芳基、烯基、烷基卤化物或拟卤与有机硅烷之间的交叉偶联）、1993年的Miyaura Borylation（钯催化硼烷化反应）、1995年的Buchwald–Hartwig Coupling（钯催化和碱存在下胺与芳卤的交叉偶联）等，可谓是百家争鸣、百花齐放。第三波就是2000年左右到现在了，主要是新配体和新反应类型的引入。严格的说，其实第三波的钯催化主要是对现有反应类型，也就是上面说的几个人名反应的补充研究，但是依然不能低估这些工作的重要性，钯催化的深度和广度在这一时期得到了飞速的发展，无数新的定位基，官能团，底物，配体都被一一发现，同时应用于天然产物全合成（参见P. Baran的C–H functionalization logic in total synthesisw，Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 1976–1991）和大规模工业化生产（参见氯沙坦钾、圆皮海绵内酯、格列卫等药的生产）也使得钯催化的意义不仅仅停留在纸面上，而进一步投入到了国民生产和建设社会主义这种利国利民的伟大事业中去了。

4. 为什么许多贵金属是优秀的催化剂，有什么共性的地方？

我觉得化学学好了，说起催化剂这一点还是很容易理解的，很多贵金属是优秀的催化剂，催化剂能做什么呢，我们来分析一下。
贵金属催化剂的主要性能指标

“活性”是衡量催化剂效能大小的标准。工业上通常以单位体积(或重量)催化剂在一定条件下，单位时间内所得到的产品数量来表示。“选择性”是指催化剂作用的专一性，即在一定条件下，某一催化剂只对某一化学反应起加速作用。“稳定性”是指催化剂在使用过程中保持其活性及选择性不变的能力，通常以使用寿命来表示。催化剂的良好性能不仅取决于活性金属的固有特性，而且取决于其结晶构造、粒子大小、比表面积、孔结构及分散状态等因素。
共性方向

能作为催化剂的金属一定是具有空d轨道，可很好地形成配位键参与反应。电子云密度高，易成键。原子半径大，其外围可以形成的配体数目多。但是其实很多时候理论上的分析并不一定能指导实际的催化性能，很多时候催化方式和活性起决定作用的其实是与金属配位的配体，而且配体的结构稍微改变，其性能就会发生天翻地覆的变化。
应用贵金属做催化剂

贵金属的氧化膜与其他金属的氧化膜不同的是，贵金属的氧化膜是很难检测到的。就是这极微量的氧化物，就具有神奇的催化作用，也是贵金属为优秀的催化剂的原因。因为用贵金属做催化剂，消耗极少，甚至人们认为贵金属做催化剂没有消耗。
总结：贵金属作为催化剂有很大的优势。

5. 为什么许多贵金属是优秀的催化剂，有什么共性的地方？

虽然是现在所在的课题组是做过渡金属催化的，但在本科和硕士期间从事全合成，对过渡金属了解不多。不过也可以解答该问题，若有错误望指证。
首先贵金属的催化能力强大并不是因为它“贵”。诸如Ag、Au、Pd、Pt等金属作为单质而言，虽然价格高昂，但其却很少应用到催化反应中。但作为催化剂和配体配位后，他们就可以很好地体现催化作用了。它的根本上便是空d轨道的原因，可很好地形成配位键参与反应。可以说催化剂的反应活性与其参与配位的d电子所占比例呈正比。就最常见的Pd催化剂（70%以上的催化反应都是Pd催化的）而言，其d电子所占比例在0.4以上，可以说是过渡金属中top级别的，因此有着很高的反映活性。其他热门的催化剂如Ru、Rh、Pt、Ir原子中这部分d电子所占比的比例都在0.4以上。其二，是与吸附能力有关，容易脱附在某些基团，但这应是属于界面化学的内容了，我对此不太了解。
如KetoneWho所说可由小分子催化剂(e.g.Amino acid, Brønsted acid, organic Lewis acid)（我们研究所的Benjamin List在这方面做了不少工作），生物酶，和一些廉价和安全（毒性小）的金属（Cu和Fe）。
说到预测，化学的神奇就在它的不可预测性，就如我以前的老板push我们时候说的“你问我这个反应能不能成，你不去试试（不去好好搬砖）怎么知道呢。” 和他评论做计算的人的时候说的“我给他们一个反应，让他们去算算，要是算出来可以做的成，那么这反应真的就成了吗？”

6. 非金属催化相比较于金属有哪些优点

　　非金属系合成高分子催化剂是指所有具有催化活性，但不含金属原子或金属离子的聚合物。
　　名称：非金属系合成高分子催化剂;non-metallic synthetic polymeric catalyzator
　　如各种离子交换树脂酸碱催化剂、高分子光化学催化剂、高分子相转移催化剂、高分子路易斯酸催化剂、高分子水解和脱羰基催化剂等。高分子化的非金属催化剂多数是将同类型的小分子催化剂通过高分子化过程制备的，所用的载体多为有机聚合物或者无机固体材料。高分子化后可以简化反应过程，有利于催化剂的回收。

7. 所有的金属都可以当催化剂吗？如果不是，为什么那些特定的金属可以

晚上好，这个问题很有意思，也有很多人问过我为啥有的可以有的不行并且还有的是单质不管用而有机形态却可以云云。其实很简单，这取决于此种金属电子云结构易于失电子还是易于得电子，「催化剂」的本质是为标的产物提供转换中的电场及能级加速，比如我们常见的辛酸亚锡、四乙基锡、氯化亚锡等等有机锡可以作为有机交联催化剂，而你直接扔进去一个锡块儿或者撒进去锡粉就木有卵用——有机盐往往是极性金属与非极性碳链组成的共价键，它们本身并不牢靠，在催化过程中分解并参与交联从而起到加速功能（简单例子，碳酸钠分解出二氧化碳来简单的不得了，氯化钠除非依靠大电流的电解硬掰开，一般化学反应很难直接分离出氯的，结合键能非常大），比如锡、锌、铟等金属共通特性之一就是都处于第四、五和六周期的金属与非金属过渡区间处于失电子的不稳定态，而钠、钾和锂等活泼金属处于强还原性序列，它们对于具备电子迁移的交联聚合都具有重要意义（还原或者氧化），中间一大堆中不溜儿的用途就比较少。同时，特定的金属也只能在特定能级的电子迁移中起到催化作用，比如191不饱和聚酯中催化相是环烷酸钴，众所周知，钴和镍是一对儿好兄弟，它可以为聚酯和过氧化物交联提供加速电子迁移的功能（乙烯基交联）——但如果你把环烷酸钴加到酚醛或者UF里去，就什么加速能力都没有了机理完全不同。写的有点繁杂，请参考。

8. 有关催化剂的说法正确的是（　　）A．催化剂就是二氧化锰B．催化剂能增加生成物的质量C．没有催化剂过氧

A、二氧化锰不是在任何反应中都可以作催化剂，催化剂不一定就是二氧化锰，其它的物质也可以作催化剂，故选项说法错误．B、催化剂只能改变化学反应速率，对生成物的质量无影响，使用催化剂不能增加产物的质量，故选项说法错误．C、没有催化剂过氧化氢也能分解，只不过反应速率较慢，故选项说法错误．D、催化剂能够改变化学反应速率，既可加快反应速率，也可以减慢反应速率，故选项说法正确．故选：D．