katalizörleri

Katalizörler, kimyasal reaksiyonların hızını artıran, ancak reaksiyon sonunda kendileri tükenmeyen maddelerdir. Reaksiyona katıldıklarında aktivasyon enerjisini düşürerek geçiş durumunun enerji bariyerini azaltır ve böylece reaksiyon yolunu değiştirir. Bu süreçte katalizörler çoğunlukla orijinal kimyasal formunu geri kazanır ve tekrar kullanılabilir.

Katalizörler temel olarak iki ana gruba ayrılır: heterojen (katı fazda çalışan) ve homojen (çözelti halinde bulunan). Ayrıca biyolojik bağlamda, enzimler olarak bilinen biyokatalizörler de önemli bir sınıf oluşturur.

Endüstriyel ve teknik uygulamalarda çeşitli katalizör tipleri bulunur. Örneğin Haber-Bosch süreci ile amonyak üretimi demir bazlı katalizörler kullanır; Kontak süreci ile sülfürik asit üretimi vanadyum oksit katalizörleri ile gerçekleştirilir. Hidrojenasyon ve hidrokarbon dönüşümleri çoğunlukla nikel, platin veya paladyum gibi metallerin üzerindeki katalizörlerle gerçekleştirilir; metanol üretimi Cu/ZnO/Al2O3 sistemleriyle desteklenen katalizörlere dayanır.

Çevresel ve enerji açısından önemli uygulamalardan biri otomobil katalitik konvertörleridir. Üç yönlü katalizörler (Pt, Pd, Rh) karbon monoksiti, hidrokarbonları ve azot oksitlerini azaltır. Katalizörler ayrıca enerji yoğun süreçleri daha verimli hale getirir ve sera gazı emisyonlarının azaltılmasına katkıda bulunur.

Katalizörler zamanla çalışmayı kaybedebilir. Zehirlenme (örneğin kükürt veya karbondioksit içeren safsızlıklar), aşınma, tozlanma veya sinterleme gibi etkenler aktiviteyi düşürebilir. Performans kaybı çoğunlukla yeniden aktive edilerek veya yeniden üretimle giderilir.

Geliştirme alanları arasında nanoölçekli katalizörler, destek malzemelerinin önemi (zeolitler, grafit, silika) ve metal–organik çerçeveler gibi yapılar yer alır. Bu gelişmeler, katalizörlerin daha yüksek verim, daha iyi seçicilik ve daha uzun ömür elde etmesini hedefler.