فناوری کاتالیز به عنوان یک ستون اصلی در صنایع شیمیایی مدرن، تبدیل انرژی و حاکمیت محیطی عمل می کند. به عنوان هسته عملکردی کاتالیزورها، مکانهای فعال، مکانهایی هستند که تمام واکنشهای کاتالیزوری در آنها انجام میشود و به طور مستقیم بر فعالیت، انتخابپذیری و پایداری کاتالیزور حاکم است. حامل حجیم و چارچوب یک کاتالیزور به سختی در واکنش های شیمیایی شرکت می کند. آنها عمدتا از اجزای فعال پشتیبانی می کنند، ذرات فلز را پراکنده می کنند و انتقال جرم را تسهیل می کنند. فقط نواحی ریز خاصی روی سطح یا داخل کانال های منفذی می توانند واکنش دهنده ها را فعال کرده و پیوندهای شیمیایی را بازسازی کنند و این مناطق بحرانی به عنوان مکان های فعال تعریف می شوند.
مکانهای فعال تنها مناطق عملکردی هستند که واکنشهای کاتالیزوری را هدایت میکنند. ساختار سطحی منحصربهفرد و حالت الکترونیکی آنها انرژی فعالسازی واکنشهای شیمیایی را کاهش میدهد و باعث میشود واکنشهای سخت در شرایط عملیاتی خفیف ادامه پیدا کنند. چرخه کاتالیزوری به طور مداوم تکرار می شود: اول، مکان های فعال، مولکول های واکنش دهنده را جذب می کنند و پیوندهای شیمیایی داخلی را تضعیف می کنند. سپس پیوندهای قدیمی را می شکنند و اوراق جدیدی را برای تولید محصولات هدف تشکیل می دهند. در نهایت، محصولات از سایت ها دفع می شوند و ساختار اصلی سایت های فعال را برای چرخه های واکنش بعدی بازیابی می کنند.
کاتالیزورهای مختلف دارای سایت های فعال متمایز هستند. برای کاتالیزورهای فلزی، مکانهای فعال بیشتر اتمهای لبه و گوشهای روی ذرات فلز هستند که به طور گسترده در واکنشهای هیدروژناسیون و اصلاح به کار میروند. کاتالیزورهای اسید جامد مانند غربالهای مولکولی برای شکستن نفت سنگین و ایزومریزاسیون هیدروکربنها به محلهای اسیدی متکی هستند. کاتالیزورهای اکسید و سولفید در نقاط خالی و محل های رابط متمرکز هستند که معمولاً برای گوگردزدایی از گازهای دودکش و نیترات زدایی در حفاظت از محیط زیست استفاده می شود.
عملکرد کاتالیست به طور کامل توسط وضعیت سایت های فعال تعیین می شود. مقدار سایتهای فعال، کارایی تبدیل واکنش را کنترل میکند، در حالی که قدرت سایت، انتخابپذیری را برای تولید محصولات هدف تعیینشده تنظیم میکند. در طول عملیات صنعتی، پوشش رسوب کربن، مسمومیت با ناخالصی، پخت{2}در دمای بالا و آسیب ساختاری، سایتهای فعال را غیرفعال میکند، که اساساً منجر به کاهش و خرابی کاتالیزورها میشود.
هدف اصلی تحقیق و توسعه کاتالیزور فعلی تنظیم کمیت، ساختار و ریزمحیط سایتهای فعال از طریق روشهای آمادهسازی علمی است. این مواد کاتالیزوری با فعالیت بالاتر، گزینش پذیری عالی و عمر مفید طولانی تر تولید می کند و واکنش های صنعتی را با-بازده بالا، سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه{3}}به دست می آورد.