催化劑

催化劑（英文名：catalyst）又稱觸媒，它泛指能夠改變化學反應速率而本身的組成和性質在反應前后保持不變的元素或化合物。根據IUPAC在1981年提出的，催化劑是一種物質，它能夠加速反應的速率而不改變該反應的標準吉布斯（Gibbs）自由焓[hán]變化。

中國在幾千年前就通過發酵法即現今的酶催化法來釀制酒和醋。最早記載“催化現象”的資料可以追溯到16世紀末德國的《煉金術》一書，但當時“催化作用”還沒有被作為一個化學概念。1746年約翰·羅巴克（J·Roebuck）在鉛室法制造硫酸時，用NO作氣相催化劑促使SO₂氧化成SO₃，才實現xxx個現代工業催化過程。1781年安德烈·帕門蒂埃（Parmentier）發現無機酸可使淀粉催化水解成糖，1785年狄克曼（Diemann）用粘土使乙醇脫水，1817年漢弗里·戴維（Davy）用鉑絲使礦井氣燃燒。在之后的1832年，菲利普（Philips）發現可用鉑作SO₂轉化成SO₃的多相催化劑，并實現工業化。直至1835年，瑞典化學家延斯·雅各布·貝澤利烏斯（J．J．Berzelius）才在其著名的“二元學說”的基礎上，把觀察到的零星化學變化歸結為是由一種“催化力”所引起的，并引入了“催化作用”一詞。從此，對于催化作用的研究才廣泛地開展起來，其進展推動著整個化學工業的發展，特別是對石油化工、煤化工、精細化工等產生了深遠影響。1857年，狄肯（Deacon）法以CaCl₂作催化劑使HCI氧化成氯，這是工業催化的一個重要里程碑。1877年傅瑞德爾-克拉夫茨（Friedel-Crafts）用AICI₃使烴類縮合。在20世紀之前，工業催化劑還處在萌芽階段，在化學工業生產中尚未顯露出重要作用。進入20世紀后，工業催化劑才有了真正的發展。1902年諾曼（Normann）實現了用鎳催化劑使脂肪加氫制硬化油的工業化生產。1905年弗里茨·哈伯（Haber）發現金屬鋨[é]、鈾[yóu]及碳化鈾對氨合成具較高催化活性，但鋨易揮發而失活，鈾則易被含氧化合物中毒。1909年卡爾博施（C.Bosch）選用鐵為催化劑，經米塔希（AMittasch）改進后，終于在1913年在德國奧堡的BASF公司建廠，由氮與氫合成氨。1909年，德國化學家威廉·奧斯特瓦爾德（Wilhelm Ostwald）因對催化作用的研究工作和對化學平衡以及化學反應速率的基本原理的研究獲得諾貝爾化學獎。xxx次世界大戰期間，德國因缺乏鉑而又急需硝銨[ǎn]炸藥，由米塔希（AMittasch）開發出鐵鉍催化劑代替鉑作氨氧化催化劑，曾在BASF的奧堡工廠建造50座氧化爐。隨著技術發展，為了減少對環境的破壞，環保催化劑開始研制，首先開發出排煙脫硫脫硝催化劑、硝酸尾氣中NO_x選擇性與非選擇性還原催化劑、內燃機排氣及焚燒爐排氣處理催化劑，1970年開發出汽車尾氣處理的貴金屬催化劑；1980年以后，工業催化劑達到成熟階段，90%的化工過程都使用催化劑，催化劑也由使用廠商自行開發制造轉向由專業公司承擔，對催化劑性能要求更高；20世紀80年代起，催化劑生產公司間競爭日趨激烈，相互兼并之事時有發生。按不同的催化劑應用領域，少數大型催化劑生產公司控制了大部分世界催化劑市場份額。2021年，德國化學家本亞明·利斯特（Benjamin List）和美國化學家戴維·麥克米倫（David Mac Millan）因對不對稱有機催化的研究獲得諾貝爾化學獎。

最早定義催化劑的是德國化學家威廉·奧斯特瓦爾德（Ostwald），他認為催化劑是一種可以改變化學反應速度，而不存在于產物中的物質。在20世紀50年代以前，由于發現了一些物質可以終止自由基反應，有的物質可以降低催化劑的催化效應，因此有人提出了“負催化劑”的概念。化學發展的事實表明這種提法是不妥的。可以終止自由基反應的物質，往往是一種可以跟自由基結合或本身變成穩定自由基的物質。這種物質在反應前后的結構和性質都發生了改變，現在把它稱為自由基的淬[cuì]滅劑或抑制劑。美國《不列顛百科全書》中關于催化劑和催化反應也有如下表述：能增加反應速率而其本身并不消耗的物質。為降低化學反應的速率向反應中添加的另外物質稱為抑制劑，這種作用稱為抑制或阻滯作用，有時也稱為負催化反應。但因不被國際純粹與應用化學聯合會所接受。因此，20世紀60年代以后在科學界已經基本不再討論“負催化劑”了。1981年，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC，International Union of Pureand Applied Chemistry）對催化劑的定義為：催化劑是一種物質，它能夠改變化學反應的速率，而不改變該反應的標準吉布斯自由焓變化。現代對催化劑的定義是：催化劑是一種能夠改變一個化學反應的反應速度，卻不改變化學反應熱力學平衡位置，本身在化學反應中不被明顯地消耗的化學物質。催化作用是指催化劑對化學反應所產生的效應，涉及催化劑的反應稱為催化反應。催化劑之所以具有如此大的實用性和適用性，是因為其具有最為重要的兩個屬性：

• 催化劑加速化學反應速度，使許多化學反應得以按工業規模進行，或顯著改善了反應裝置的溫度和壓力條件，從而提高了化工生產的經濟效果。至于控制反應方向，本質上也是加速某一方向上的化學反應速度。
• 催化劑保持自身的化學性質不變，則使它在生產過程的一段期限內能不斷地起催化作用，從而進一步提高了催化工業的經濟效果。因此，提高催化劑加速化學反應速度的效能，延長催化劑實際使用的期限，始終是研制工業催化劑和設計催化反應工業裝置的重點。

催化劑在無機化學領域、石油煉制領域、食品領域及環境保護領域中，催化劑已獲得廣泛應用。

基礎無機化學工業產品，品種不多，但產量相當大。其中以硫酸xxx代表性，它是世界產量xxx的合成化學品之一，1993年其世界產量約為1.37億噸。硫酸的生產是以釩為催化劑氧化SO₂而制得。硝酸的現代生產方法是在鉑·佬催化劑的作用下，用氨的催化氧化法。合成氨工業對于世界農業的發展有重大意義，合成氨工業所用催化劑目前已有多種，包括加氫、脫硫、一段轉化、二段轉化、中溫變換、低溫變換、甲烷化及氨合成等8種以上不同過程的催化劑。

在石油煉制過程中，有許多催化加工過程，例如催化裂化、催化重整、加氫裂化、加氫精制、烷[wán]基化、異構化、烯烴疊合等，都是在特定的催化劑的作用下進行的。這些過程的產品收率、質量以及工藝技術、經濟指標等都與催化劑的性能密切相關。這些過程的改進和發展，在一定程度上也與催化劑的改進和發展密切相關。

食品酶制劑是用于食品加工，具有特殊催化功能的生物催化劑。它與一般的食品添加劑不同，作為一種加工助劑，僅在食品加工過程中起作用，加工過程中一旦完成其使命就消失或失去活力。由于食品酶制劑具有催化效率高、高度專一性、作用條件溫和、降低能耗、減少化學污染等特點，隨著食品工業的快速發展，食品酶制劑在食品工業中的應用越來越深入、廣泛，在提升食品產業技術水平、促進新產品開發以及提高產品質量等方面發揮了重要作用。

催化劑在環境保護領域中的應用隨著世界人口的迅速增加和人類生產活動的日益強化，人類向地球排放的污染物已達到嚴重威脅人體健康的程度。環境保護問題已受到世界各國的普遍重視。由于催化方法能有效地保護環境，所以近年來在環境保護工程中，脫硫催化劑、經類氧化催化、氮氧化物凈化催化劑、汽車尾氣凈化催化劑以及凈化污水的酶（存在于微生物體內）催化劑等正在日益廣泛地受到重視和應用。

催化劑在反應前后雖然數量和化學性質沒有變化，但常常發現它的物理性質是變化了的，如粉末變成了塊狀、晶體大小的變化等。這說明催化劑是以某種形式參與了化學反應，形成能量較低的不穩定中間產物，然后再由中間產物進一步反應或本身分解，重新釋放出催化劑并形成產物，改變了反應歷程，降低了化學反應的活化能。下面以一個簡單的化合反應為例，考察催化劑的作用機制。首先A和M化合，生成不太穩定的中間產物AM，然后AM和B進一步反應，生成AB，同時M得到再生，這兩個反應的活化能分別為E_a1和E_a2。

在沒有使用催化劑時，反應的勢能曲線如下圖中曲線Ⅰ所示，反應的活化能是E_a。當加入催化劑M后，反應歷程發生改變，按照曲線Ⅱ分兩步進行。E_a1和E_a2均小于E_a，因此相比于原反應而言，這兩個反應都進行得非常快，總反應速率也顯著提高。

反應過程中的勢能變化

多相催化是指反應物料所處的相態與催化劑不同。如氣固催化、液固催化和氣液固三相催化體系，其中催化劑多為固相。工業應用的固相催化劑按其作用原理分為四種類型：固體酸堿催化劑、金屬催化劑、負載型過渡金屬催化劑、過渡金屬氧化物和硫化物催化劑。多相催化體系容易實現反應體系中催化劑的分離，工業生產中多采用固相催化劑。均相催化體系也有多相化的傾向。常見的多相催化劑有沸石、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、二氧化硅、石墨等。

分子篩催化劑

均相催化劑和所催化的反應物料處于同一種相態——固態、液態或氣態。均相催化劑主要包括Lewis酸、堿在內的酸堿催化劑和可溶性過渡金屬化合物（或絡合物）兩大類，也有少數非金屬分子作為均相催化劑，如I和NO等。均相催化劑在反應體系中以分子或離子的形式起催化作用。與多相催化劑相比，均相催化劑活性中心及其性質相對均一。如有機化合物的酸堿催化反應是通過正碳離子機理進行的。過渡金屬化合物催化劑是通過絡合作用使反應分子的基團活化，促進反應的進行。活性中心通過極化作用或形成絡合著的自由基，使反應分子在配位上進行反應，即絡合催化或配位催化。催化劑也可通過引發自由基產生而促進反應的進行。

加氫催化劑

生物催化是通過生物酶的作用，在生物體內實現新陳代謝和能量轉換。酶可在細胞內或細胞外起到催化作用。由此，酶經過培養和生成后可作為催化劑應用于特定的反應過程。生物酶催化劑的催化活性和選擇性遠高于化學催化劑。酶催化速率慢，針對特定反應過程的酶的培養和篩選，酶的生存環境等制約了酶的更大范圍、更廣領域的應用。生物催化劑所表現出來的良好性能，應對化學催化劑的研發起到啟發和示范作用。

超氧化物歧化酶的分子結構

光催化劑就是在光子的激發下能夠起到催化作用的化學物質的統稱。世界上能作為光催化劑的材料眾多，包括二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯、硫化鎬等多種氧化物和硫化物半導體，其中二氧化鈦因其氧化能力強、化學性質穩定、無毒，成為使用最廣泛的納米光觸媒材料。

二氧化鈦

電催化是使電極與電解質界面上的電荷轉移反應得以加速的催化作用，可視為復相催化的一個分支。它的主要特點是電催化反應速度不僅由電催化劑的活性決定，還與雙電層內電場及電解質溶液的本性有關。電催化劑與復相催化劑一樣，要求對特定的電極反應有良好的催化活性、高選擇性、還要求能耐受電解質的腐蝕，并有良好的導電性能。因此，在一段時間內，較為滿意的電催化劑僅限于貴金屬，如鉑、鈀及其合金。在開發與深入研究燃料電池的過程中，曾相繼發現并重點研究了雷尼鎳、硼化鎳[niè]、碳化鎢、鈉鎢青銅、尖晶石型與鈣鈦礦型半導體氧化物、各種晶間化合物、過渡金屬與卟啉、酞化菁的配合物等電催化劑。

鉑錠（左）和金錠（右）

催化劑的活性，又叫催化活性，是催化劑加快化學反應速率的一種量度。換句話說，催化劑活性是指有催化劑存在時的反應速率與無催化劑存在時反應速率之差。相比之下，無催化劑存在時，反應速率極小，可忽略不計，所以催化活性實際上相當于有催化劑存在時的化學反應速率。催化劑的活性在不同的使用場合，有不同的表示方法：

• 時空產率。時空產率也稱為催化劑的生產率，指在一定反應條件下，單位體積（或單位質量）的催化劑，單位時間內所得產品的量。

A表示催化劑的活性，kg產品/（h·kg催化劑）；W表示產品產量，kg；W_R表示催化劑質量，kg；T表示反應時間，h。

• 比活性。實驗室中用比活性評價不同催化劑的活性，其定義是：

As為催化劑的比活性，kg/（h·m）；S為催化劑的比表面，m/kg。

• 轉化率。為了方便，常以某種主要反應物（以A表示）在給定反應條件下的轉化百分率（簡稱轉化率）直接表示催化劑的催化活性：

• 收率（單程收率）。收率是指在一定的反應條件下，某一反應物總量中變為某種產品的百分率：
• 轉化頻率（Turnover Frequency，TOF）表示在一定溫度、壓力、反應物比例和一定的反應程度下，單位時間內、單位活性位點上發生催化反應的次數或生成目標產物的數目或消耗反應物的數目，是表示催化反應速率的重要指標參數，TOF數值可反映催化劑的本征活性。在均相電化學反應中，TOF僅代表在反應擴散層中靠近電極表面催化劑的活性，與主體電解液中的催化劑無關。

I為電流；α為生成一分子目標產物時轉移的電子數；F為法拉第常數；N為活性物質的摩爾數。

• 轉化數（Turnover Number，TON）表示在一定溫度、壓力、反應物比例和一定的反應程度下，單位活性位點上發生催化反應的次數或生成目標產物的數目或消耗反應物的數目，是光（電）催化劑穩定性的量度，即在完全失活前，活性位點可以維持的轉化數。

由于光催化劑的活性位點數通常難以確定，所以通常將反應電子數與光（電）催化劑原子數或光（電）催化劑表面原子數的比值用作TON的計算。反應電子數根據釋放出產物的量計算獲得。

催化活性，符號z，單位名稱katal（卡塔爾），符號kat。單位kat比較大，其實用的分數單位是mkat，μkat，nkat等。催化(活性)濃度，符號b，單位名稱katalpercubicmeter（卡塔爾每立方米），符號kat/m。常用單位名稱katalperlitre（卡塔爾每升），符號kat/L，其實用的分數單位是mkat/L、μkat/L、nkat/L等。質量催化活性，也稱比催化活性，符號z/m，單位名稱katalperkilogram（卡塔爾每千克），符號kat/kg，其實用的分數單位是mkat/g、μkat/g、nakat/g等。催化活性分數，符號zf，單位名稱one(一)，符號為1。至于酶活性的其他慣用單位，例如：AST，ACT有金氏單位、卡門氏單位等;堿性磷酸酶的“King-Armstrong”單位；ALP有金氏單位、鮑氏單位等——均應按與“U”的關系，先轉換為“U”，再轉換為“mol/s”，即“kat”。

若某反應物能同時發生幾個不同的反應時，催化劑的選擇性體現在某一種催化劑只能加速其中某一特定反應，而不能加速所有的反應。催化劑的選擇性，在工業上具有特別重要的意義。例如：

• 在工業上，水煤氣在不同的催化劑下進行合成反應，得到不同的產物：

• 乙醇可以進行二、三十個反應生成不同的產物，它既可以脫水生成乙烯，又可以脫氫生成乙醛，也可以同時脫氫脫水生成丁二烯：

• 乙烯在不同的催化劑下進行氧化反應，得到不同的產物：

催化劑選擇性的量度，通常用在一定條件下某種反應物的轉化總量中轉化為某種目的產品所用反應物的量占轉化總量的百分比來表示：

催化劑的選擇性與活性是有關聯但又相互獨立的，它們分別來量度催化劑加速化學反應的兩種不同效果，活性表示催化劑對提高產品產量的作用，而選擇性表示了對提高原料利用率的作用。

穩定性是標志催化劑在實際使用中活性衰退隨使用時間變化的速度。在催化劑研制階段，往往關心的是初活性和選擇性，但對催化劑而言，穩定性與使用壽命是至關重要的。催化劑的穩定性包括耐熱穩定性和抗毒穩定性兩方面。導致催化劑活性衰退甚至失活的主要因素有：

• 催化劑表面析炭。由于氫解，聚合，環化或氫轉移等反應而導致結焦，覆蓋了活性中心，進而堵塞了催化劑的孔道，使活性表面喪失。
• 活性表面因吸附原料中所夾帶的有害雜質。工業原料很難呈純凈的化學品，它們往往須經凈化處理后才能用于催化反應。但催化劑對某些毒物十分敏感，往往濃度僅為μg/g或ng/g級的毒物也會導致催化劑的xxx性中毒，特別是雙金屬負載型催化劑最易受選擇性吸附中毒的影響。
• 活性組分的揮發、流失，負載活性金屬燒結或微晶粒子長xxx使活性不可逆的衰退。通常操作溫度超溫至催化劑活性組分金屬或金屬氧化物熔點溫度T_m的0.3倍（即0.3T_m）時開始發生晶格表面的遷移，當溫度達到0.5T_m時開始發生晶格體相內的遷移。
• 化學物種對載體的侵蝕，以及載體孔結構的燒結導致孔道崩塌，催化劑強度喪失而失活。工業催化劑要求孔徑分布合理，大孔有利于反應物與生成物的傳質，而小孔有利于活性組分的均勻分散。

催化劑可由單一物質組成，也可由多種組分組成。工業運用的固相催化劑一般由主催化劑、共催化劑或助催化劑和載體三部分組成。

主催化劑又稱為活性組分，是起催化作用的根本性物質。例如，在合成氨所用的催化劑Fe-K₂O/Al₂O₃中，若沒有K₂O和A₂lO₃，則Fe雖然具有催化活性，但是其活性小，壽命短。相反，如果催化劑中沒有Fe，則催化劑一點活性也沒有。因此，Fe是活性組分。

有的催化劑的活性組分不止一種，而且能同時起催化作用，這種催化劑稱為共催化劑（cocatalyst），又稱為協同催化劑。例如，合成甲醇所用的催化劑CuO-ZnO/Al₂O₃，中，單獨的CuO具有較好的活性，而單獨的ZnO的活性則很小，但把兩者組合起來卻可制成活性很高的催化劑，所以ZnO是CuO的共催化劑，CuO是活性組分。

助催化劑又稱為助劑，是提高活性組分的活性、選擇性以及改善催化劑的耐熱性、抗毒性、機械強度和壽命等性能的組分。助催化劑是本身不具活性或活性很小的物質，但只要添加少量到催化劑中，即可明顯達到改進催化劑性能，根據助催化劑作用不同，通常可以分為結構助催化劑、電子助催化劑、晶格缺陷助催化劑以及選擇性助催化劑。

載體（Support）是活性組分的基底或黏合劑，它在催化劑中的主要作用有：改善催化劑的強度；改善導熱和熱穩定性；增大活性組分表面積和提供適宜的孔道結構；減少催化劑用量；為提供活性中心做出貢獻；與活性組分發生強相互作用。

一般而言，催化劑表面積越大，其上所含有的活性中心越多，催化劑表面積大小直接影響催化活性高低。為了獲得較高催化活性，常將催化劑制備成高度分散的多孔性顆粒，從而提供巨大的表面積。因此表面積是催化劑性質的重要表征指標之一，不僅要求催化劑表面積大，而且要求表面積穩定性高。通過比表面的測定，可預示出催化劑的催化活性，了解催化劑失活情況，判斷活性衰退的可能原因是熱燒結還是中毒。

固體催化劑大多是多孔性物質，內部含有很多微孔，催化劑的催化性能和孔結構密切相關，主要表現在以下幾個方面：

• 直接影響反應速率。
• 影響反應物和產物在孔中的擴散情況，催化劑表面利用率受到影響，影響反應速率。
• 影響到一系列的動力學參數以及選擇性。
• 影響催化劑的選擇性、壽命、機械強度、耐熱性能等。因此，研究催化劑的孔結構對改善催化劑的性能、提高產率和選擇性、改進催化劑應用有重要意義。

催化劑孔隙率是催化劑孔隙體積與整個顆粒體積之比。孔隙率大小決定著孔徑和比表面大小，一般情況下，催化劑活性隨孔隙率增大而升高，但機械強度隨之而下降，較理想的孔隙率應在0.4~0.6之間。

孔容是催化劑內所有細孔體積的加和。孔容是表征催化劑孔結構的參量之一，常用比孔容表示。比孔容為1g催化劑顆粒內部所具有的孔體積由顆粒密度的倒數與骨架密度的倒數之差，可得到比孔容。

孔徑的均勻分布會有效改善催化劑的活性和選擇性。其原因是由反應物與產物在微孔中的擴散，即內擴散的速率所導致的。比如對于孔隙一致的分子篩，由于孔徑分布均勻，內擴散速率相同，因此內擴散對速率的影響是一致的。但是絕大多數固體催化劑孔徑范圍分布非常廣，孔徑分布一般表示為孔體積對孔半徑的平均變化率與孔半徑的關系，也可表示成孔分布函數與孔半徑的關系。通常采用氣體吸附法測定中等孔范圍的孔分布，汞孔度計法測定大孔范圍的孔分布。對于孔徑分布曲線是平滑曲線的催化劑，其孔徑可用平均孔徑r來代表，此為統計參量，可通過實驗測定比孔體積V和比表面積S得到。

工業催化劑的制備方法很多。制備方法不同時，盡管選擇的原料和用量完全一樣，但所制得催化劑的性能仍可能差異很大。工業催化劑的制備方法主要有沉淀法、浸漬法、混合法、離子交換法、熔融法等。

沉淀法就是借助于沉淀反應，用沉淀劑（如堿類物質）將可溶性催化組分（金屬鹽類的水溶液）轉化為難溶化合物，再經分離、洗滌、干燥、焙燒、成型等工序制得成品催化劑。沉淀法是制備固體催化劑最常用的方法之一，廣泛用于制備高含量的非貴金屬、金屬氧化物、金屬類催化劑或催化劑載體。其中沉淀法也有很多種，主要為：單組分沉淀法；共沉淀法；均勻沉淀法；超均勻沉淀法。

浸漬法是將載體放入有活性組分的溶液中浸泡（稱為浸漬），浸漬平衡后取出載體，再經干燥、焙燒和活化，即可制得催化劑。浸漬法直接采用外購載體，處理量大，可以選擇合適的載體。負載組分多數情況分布在載體的表面上，利用率高，用量少，成本低。此法更適用于低含量貴重金屬負載型催化劑，但焙燒分解工序常產生廢氣污染。

混合法是工業上制備多組分固體催化劑常用方法。原理是將兩種或多種催化劑組分，以粉末粒子在球磨機或碾壓機上經機械混合后成型、干燥、焙燒、還原制得催化劑。混合的目的是促進物料間均勻分布，提高分散度。因此，在制備時應盡可能使各組分混合均勻。因為采取單純的機械混合，所以混合法中組分間的分散度仍不及其他方法。

離子交換法是利用載體表面存在著可以進行交換的離子，將活性組分通過離子交換負載在載體上，再經過洗滌、還原等制成負載型金屬催化劑。離子交換反應發生在載體表面固定而有限的交換基團與具有催化性能的離子之間，遵循化學計量關系，一般是可逆過程。離子交換法制得的催化劑的分散度較好、活性也較高。尤其適用于制備低含量、高利用率的貴金屬催化劑。均相絡合催化劑的固相化和沸石分子篩、離子交換樹脂的改性過程也常采用這種過程。

熔融法是在高溫條件下進行催化劑組分的熔合，使之成為均勻的混合體、合金固溶體或氧化物固溶體。在熔融溫度下金屬和金屬氧化物都呈流體狀態，有利于組分間的均勻混合，從而促使助催化劑組分在主活性相上的分布，無論在晶相內或晶相間都達到高度分散，并以混晶或固溶體形態出現。其耗電量大、對電熔設備要求高，工藝有較大的局限性，通用性不大。

低溫等離子體法在催化劑領域的應用主要表現在以下幾個方面：直接合成超細顆粒催化劑、催化劑再生、催化劑表面處理、將活性組分沉淀到基體等，它們給催化劑制備技術注入了新的活力。利用等離子體技術制備的催化劑具有很多優點，如大比表面積、高分散性、無晶格缺陷、穩定性好等。等離子體技術制備催化劑主要有兩種方式。其一為采用等離子體技術直接合成超細顆粒催化劑。另一種方式就是利用等離子體噴涂技術制備負載型催化劑。