katalyttiset

Katalyttiset viittaavat ilmiöihin ja rakenteisiin, joissa kemiallinen reaktio nopeutuu katalyytin vaikutuksesta ilman, että katalyytti kuluu käytön aikana. Katalyys tarjoaa reitin, jossa aktivointienergia alenee, mikä nopeuttaa reaktiota verrattuna ilman katalyyttiä tapahtuvaan prosessiin. Katalyysiin liittyvää tutkimusta käytetään laajasti sekä perusluonteisissa tieteellisissä kysymyksissä että teollisissa sovelluksissa.

Katalyyttiset järjestelmät jaetaan yleisesti homogeenisiin ja heterogeenisiin. Homogeenisessa katalyysissä katalyytti on samaa faasia kuin reagoidut aineet, esimerkiksi liuoksessa. Heterogeenisessä katalyysissä katalyytti on kiinteä faas, ja sen pinnalla tapahtuu reaktioita; tällöin aktivointi on usein määritelty pinnan ominaisuuksien mukaan. Katalyttiset aktiiviset paikat (active sites) ovat reagoivan osa-alueen atomien järjestäytyneitä paikkoja, joissa substraatit sitoutuvat ja reaktiot tapahtuvat.

Esimerkkejä ovat biokatalyytit, kuten entsyymit, joiden aktiivinen kohta sijaitsee proteiinirakenteessa ja mahdollistaa substraatin liittymisen ja kemiallisen muutoksen. Epäorgaanisissa katalyyteissä aktiiviset paikat voivat koostua metallien atomeista tai niiden yhdisteistä pintarakenteineen; yleisiä materiaaleja ovat platina-, palladium-, rauta- ja nikkelipohjaiset järjestelmät sekä hiili- ja oksidi-pohjaiset katalyytit. Katalyysistä käytetään muun muassa energian tuotannossa, kemianteollisuudessa ja ympäristötekniikassa.

Katalyytin suorituskyky mitataan usein turnover frequencylla (TOF) ja turnover-numberilla (TON), sekä valikoivuudella. Katalyytin deaktivoituminen voi johtua myrkytyksestä, sinteröitymisestä tai likaantumisesta, mikä vähentää aktiivisten paikkojen määrää. Katalyys on keskeinen ala, jolla parannetaan prosessien tehokkuutta, vähennetään energiankulutusta ja minimoidaan päästöjä.