Katalizatory

Katalizatory to substancje lub zestawy substancji, które przyspieszają reakcje chemiczne bez ulegania trwałemu zużyciu. Działają poprzez obniżenie energii aktywacji, co zwiększa prawdopodobieństwo zajścia reakcji. Mogą być homogeniczne (reakcja zachodzi w jednej fazie z katalizatorem i reagentami), heterogeniczne (katalizator w innej fazie, najczęściej stałej) oraz biokatalizatory (enzymy).

Najczęściej spotykane są katalizatory chemiczne metaliczne (Pt, Pd, Ni), katalizatory zeolitowe oraz inne materiały wspierane na nośnikach. Mechanizm działania obejmuje adsorpcję reagentów na aktywnych miejscach, przebieg reakcji na powierzchni, a następnie desorpcję produktów. Biokatalizatory, czyli enzymy, pracują w warunkach zbliżonych do środowiska naturalnego i wykazują wysoką specyficzność.

W przemyśle katalizatory przyspieszają syntezę chemiczną i procesy petrochemiczne, a także produkcję amoniaku w procesie Haber-Bosch przy użyciu żelazowych katalizatorów. W motoryzacji stosuje się katalizatory samochodowe (katalizatory trójkatalizatorowe) redukują emisję CO, węglowodorów i NOx poprzez przemianę do CO2, H2O i N2; działają w wysokich temperaturach i pod wysokim przepływem gazów.

Wyzwania obejmują deaktywizację przez sintering i zatrucie, wysokie koszty materiałów, a także poszukiwanie trwałych katalizatorów i zrównoważonych źródeł surowców. Rozwój obejmuje katalizatory o większej selektywności, mniejszym zużyciu metali szlachetnych oraz zastosowania w zielonej chemii i energetyce.