按阿倫尼烏斯方程k=Ae-E/RT(式中A為指前因子;R為氣體常數(shù);T為熱力學(xué)溫度),以反應(yīng)速率常數(shù)k表示的反應(yīng)速率主要決定于反應(yīng)活化能E,若催化使反應(yīng)活化能降低ΔE,則反應(yīng)速率即提高e-ΔE/RT倍。催化反應(yīng)一般能降低活化能約10千卡/摩爾,若反應(yīng)在300K下進(jìn)行,則反應(yīng)速率可增加約1.7×10倍。
多相催化是工業(yè)上應(yīng)用多的,這種催化作用在催化劑表面上進(jìn)行,因此,固體催化劑的表面性質(zhì)對催化作用就會有很大影響。催化劑比表面積大,表面上活化中心點多,表面對反應(yīng)物吸附能力強(qiáng),這些都對催化活性有利,因為化學(xué)吸附能降低反應(yīng)活化能。表面孔隙度大和孔徑大小合適對催化劑的選擇性有利,例如分子篩催化劑的的選擇性,就是由于它的孔徑尺寸只能允許某種分子進(jìn)入孔內(nèi),到達(dá)催化劑表面而被催化。
助催化劑:本身不具有催化活性,但加入后(加入量一般低于催化劑量的10%)可顯著提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。一種工業(yè)催化劑往往要加入幾種助催化劑,才能使催化劑的活性、選擇性和壽命都達(dá)到預(yù)定要求。例如,合成氨用的雙促進(jìn)催化劑鐵-三氧化二鋁-氧化鉀中的三氧化二鋁和氧化鉀就是助催化劑。