촉매

촉매 (Catalyst)는 화학 반응에서 반응 속도를 변화시키지만, 자체는 소모되지 않는 물질이다. 촉매는 활성화 에너지를 낮추거나 반응 메커니즘을 변경하여 반응 속도를 증가시키거나, 특정 반응 경로를 선택적으로 활성화하여 원하는 생성물의 수율을 높이는 데 사용된다.

촉매는 크게 균일 촉매와 불균일 촉매로 분류된다. 균일 촉매는 반응물과 동일한 상(phase)에 존재하는 촉매이며, 불균일 촉매는 반응물과 다른 상에 존재하는 촉매이다. 예를 들어, 용액 내에서 반응을 촉진하는 산이나 염기는 균일 촉매이며, 고체 표면에서 기체 반응을 촉진하는 금속 촉매는 불균일 촉매이다.

촉매는 산업적으로 매우 중요하며, 암모니아 합성 (하버-보슈법), 석유화학 제품 생산, 자동차 배기가스 정화 등 다양한 분야에서 활용된다. 촉매의 성능은 활성, 선택성, 안정성 등으로 평가되며, 촉매 연구는 효율적인 화학 공정 개발에 필수적이다. 촉매 작용의 원리는 흡착, 표면 반응, 전자 전달 등 다양한 물리화학적 현상과 관련되어 있으며, 촉매 설계에는 재료 과학, 화학 공학, 양자 화학 등 여러 학문 분야의 지식이 필요하다.