催化：調(diào)控反應(yīng)速率的“魔法”

美麗科學(xué)

回顧歷史，人類對(duì)催化的應(yīng)用最早可追溯到幾千年前的釀酒工藝。釀酒過(guò)程是對(duì)生物催化的應(yīng)用，其催化劑是細(xì)胞內(nèi)的各種酶，像糖水發(fā)酵、面包發(fā)酵等都屬于生物催化。生命體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)大部分也都是催化反應(yīng)：在酶的協(xié)助下，這些反應(yīng)可以在相對(duì)溫和的條件下進(jìn)行，把食物轉(zhuǎn)化為能量和構(gòu)建身體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

一些化學(xué)反應(yīng)在催化劑的作用下，反應(yīng)速率會(huì)發(fā)生改變，而催化劑本身在反應(yīng)過(guò)程中不被消耗。例如，雙氧水在常溫常壓下可以發(fā)生分解，不過(guò)反應(yīng)速率很慢，幾乎無(wú)法察覺(jué)。但在二氧化錳催化劑的作用下，雙氧水可以快速分解，并產(chǎn)生大量氧氣氣泡，而二氧化錳本身并沒(méi)有被消耗。

對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)，催化的意義不容小視：有大約80%的化工過(guò)程都需要使用催化劑;也正是因?yàn)榇呋淖饔茫覀儾拍軌蛏a(chǎn)足夠的化肥、燃料、化工原料以及生活材料（如塑料），以支撐現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展。

與此同時(shí)，我們也需要在催化研究領(lǐng)域取得新的突破，以解決人類在食品、能源、環(huán)境、氣候等方面面臨的危機(jī)。比如，全球每年的塑料產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)1.5億噸。但塑料在給我們帶來(lái)諸多方便的同時(shí)，也帶來(lái)一個(gè)我們無(wú)法忽略的驚人事實(shí)：絕大多數(shù)塑料在使用后都無(wú)法回收，大部分塑料的最終命運(yùn)是被掩埋，很多也會(huì)進(jìn)入海洋，對(duì)陸地和海洋都會(huì)造成污染。對(duì)此，科學(xué)家正在研究可以把塑料（高分子材料）轉(zhuǎn)換為單體（構(gòu)建高分子的小分子原料）的催化劑，希望實(shí)現(xiàn)塑料的高效化學(xué)回收，減少塑料造成的環(huán)境污染。