催化剂的反应效率是否存在上限？

一个催化循环，包括

反应物在体系中的扩散 -->

反应物在催化剂活性位上吸附 -->

反应物化学键断裂，生成中间体 -->

中间体结合出新的化学键，生成产物 -->

产物从催化剂活性位上脱附 -->

产物在体系中的扩散

大部分多相催化剂（反应在溶液或气体里，催化剂是固体），限制住 TOF 的通常都是扩散和表面吸脱附过程。你可以想象加油站，一大堆车等着排队进去加油，加完油还要等着排队出来。

精细有机合成里面常用的均相催化剂（催化剂本身在溶液里），因为不存在表面吸脱附过程，其扩散速率要大得多。但是分子在溶液中仍旧要扩散的。极限情况是扩散瞬间完成，那这时候旧化学键的断裂、新化学键的生成速率将决定 TOF。对于给定的催化反应和催化剂，其反应机理是固定的，因此这个速率应该是上限，不可能更快了。

(1)三元催化剂的净化途径

近年来,新生产的汽车多安装了含贵金属的三元催化剂。三元催化剂是通过铂的氧化作用净化HC、CO,通过铑的还原作用净化NOx

的催化剂。

(2)三元催化剂的组成

汽车尾气净化催化剂主要由3部分组成:载体和活性组分和添加剂。

载体:催化剂载体由于其结构的不同,大致可分为整块型和颗粒型两大类。载体通常利用陶瓷或不锈钢材料制成。整块型载体一般使用堇青石(2MgO--2Al2O3+5SiO2),它的耐热性好,并且膨胀系数小,所以耐热冲击。颗粒型载体一般采用化学性能和物理性能比较好的高纯氧化铝(Al2O3),而且它的晶相是过渡型的,并且比表面积较大。

活性组分:活性组分一般使用反应效率较高的铂族金属(贵金属)和难熔无机氧化物的混合浆料,但是反应的选择性则因各种元素而不同,所以要取决于使用的目的和条件来确定活性组分的成分和用量,难熔无机物一般采用Al2O3、SiO2、MgO等。氧化催化剂一般使用铂、钯和各种比例的铂-钯系,也有使用铂-铑系。铂和钯对CO和HC具有大致相同的氧化活性,但是钯的耐热性和铂的耐中毒性都比另一方要强,所以多采用两者的混合物。三元催化剂一般使用铂-钯-铑系,铑对氮氧化物有清除作用。

添加剂:向催化剂中添加各种成分是为了提高催化剂的性能。多采用适量的起稳定作用的金属氧化物及弥散在活性组分内的具有催化活性的金属组成。由于催化剂长时间暴露于高温气体中,加入添加剂的目的是为了提高它的稳定性,使活性氧化铝稳定化,避免发生热解,一般选用的助剂有氧化锆(ZrO)、氧化钛(TiO)、氧化钙(CaO)等,近年来,选用稀土金属氧化物(如铈、镧的氧化物)较多。