话接上回，上次我们看了两个homogenouscatalyst（均相催化剂）的例子，这一期就接着来看两个heterogenouscatalyst（非均相催化剂）的例子。顾名思义，非均相催化剂的反应物和催化剂是两种不同的物理状态，而我们今天要看的两个催化剂都是固体，第一个的反应物在水溶液里，而第二个则是气体。
一：MnO2催化H2O2分解
哈哈哈哈哈哈，过氧化氢分解算得上是为数不多的全民方程式了，九年义务教育必学2H2O2==2H2O+O2！我们可以通过收集氧气的方法测定反应速率
这个反应有个很有趣的地方：从实验中得出的反应速率方程是关于过氧化氢的“一级”反应（firstorderreaction），但是在改变溶液中悬浮的MnO2浓度[三MnO2]或者过氧化氢浓度[H2O2]后会发现在[H2O2]/[三MnO2]比值很高的时候存在催化剂饱和现象（在比值较高时实际测得的速率下降），因此该反应还与悬浮的二氧化锰浓度有关，可以得出（1）和（2）两个等式[1]。
图片来源：[1]
我们可以看到如果将（2）带入（1），则悬浮二氧化锰浓度在最后的速率方程中被消掉了，所以最后过氧化氢分解的速率方程是仅关于过氧化氢浓度的“一级”反应。
从反应机理来看，这个反应是自由基链式反应，也因此这个反应有很多不同的路径（在不同pH下）（真复杂）
令人拍案叫绝的一点是：在确认反应路径的过程中需要检验无色的过氧化氢负离子（HOO-）和超氧根离子（·O2-），文献作者采用羟胺和α-萘胺（a-naphthylamine）。羟胺被超氧根离子或过氧化氢负离子氧化成亚硝酸根离子后，与α-萘胺形成重氮盐（diazoniumsalt），接着再与剩余的α-萘胺形成有颜色的偶氮化合物，最后通过可见光光谱检测其在nm的特征吸收波长[1]。而检测过氧化氢浓度使用的是同一个设备！
二：哈伯法合成氨
N2+3H2==2NH3
这几乎是每个高中生或多或少都听过的反应。人工合成的氨大部分都被用在了制造化肥，而化肥的产量（蓝色）与人口（绿色）密切相关。目前，人工合成氨每年消耗超过1%的世界总能量产出[2]，可见其产量之高。
图片来源：ReproducedfromV.Smil,Nature,,,withpermissionCopyright?ScientificAmerican,Inc.Allrightsreserved.
这个反应是个熵减放热反应，目前生产通常在度（保持反应最大速率和提供活化能）和-个大气压（避免熵减阻止反应）下进行。因为该反应需要很高的压力，并且是放热反应，因此建造体量较大的反应设备（增压）和热交换设备（加热反应物，冷却产物）来增加各方面效率就显得很有必要，在这个方面大型工厂比小型工厂更有优势，也因此全球氨的生产都大规模集中在几百个工厂里[3]。
最开始哈伯使用单质铁作为这个反应的催化剂[4]（这也是CAIE化学教的），可是在目前实际生产中没有人会这么做！单质铁的催化性能不算出众，而且需要更高的反应温度和压力，准保你的工厂赔的精光底掉。实际生产中我们使用，通常含有54%～68%的Fe2O3和29%～36%的FeO，另外还含有Al2O3，K2O，CaO，SiO2等来提高催化剂性能，减缓催化剂失活（中毒）。此外还有使用钌化合物作催化剂，反应条件更加温和（度），不过对反应的控制技术要求较高[3][5]
目前对铁催化剂的研究还是比较多的（毕竟是元老级的/手动狗头）。我脑袋里忽然蹦出来了一个词叫：“吸附-削弱-释放模式”来描述催化的过程，还是由于过渡金属的d轨道可以与反应物轨道很好地重合，从而使反应物吸附于催化剂表面来削弱反应物本身的共价键（covalentbond），生成产物后释放。
反应能量图（单质铁催化），图中*表示被吸附在催化剂表面
图片来源：ReprintedwithpermissionfromHinrichsen,O.Catal.Today,53,–.
另外一张机理，元素符号上带*表示被吸附在催化剂表面，单独的*表示催化剂表面可以吸附的空位
图片来源：[3]
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等等，Bobby还有话要说！
这似乎是这个