綠色化學(xué)要求化學(xué)品的生產(chǎn)最大限度地合理利用資源，最低限度地產(chǎn)生環(huán)境污染和最大限度地維護生態(tài)平衡。它對化學(xué)反應(yīng)的要求是：（1）采用無毒、無害的原料；（2）在無毒無害及溫和的條件下進行；（3）反應(yīng)應(yīng)具有高的選擇性；（4）產(chǎn)品應(yīng)是環(huán)境友好的。這四點要求之中，有兩點涉及到催化劑，人們將這類催化反應(yīng)稱為綠色催化反應(yīng)，其使用的催化劑也就稱之為綠色催化劑。

         隨著人們對環(huán)保的日益重視以及環(huán)氧化產(chǎn)品應(yīng)用的不斷增加，尋找符合時代要求的工藝簡單、污染少、綠色環(huán)保的環(huán)氧化合成新工藝顯得更為迫切。20世紀90年代后期綠色化的興起，為人類解決化學(xué)工業(yè)對環(huán)境污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了有效的手段。因此，新型催化劑與催化過程的研究與開發(fā)是實現(xiàn)傳統(tǒng)化學(xué)工藝無害化的主要途徑。

        大量催化劑的開發(fā)和應(yīng)用，使化學(xué)工業(yè)得到了快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計約有85%的化學(xué)品是通過催化工藝生產(chǎn)的，過去在研制催化劑是只考慮其催化活性壽命、成本及制造工藝，極少顧及環(huán)境因素。近年來以清潔生產(chǎn)為目的的綠色催化工藝及催化劑的開發(fā)，已成為21世紀的熱點。因為只有采用這種工藝及新催化劑才能實現(xiàn)科技創(chuàng)新與綠色環(huán)保相結(jié)合，才能帶來企業(yè)的高效益和社會高效益的同步增長，與此同時，將昭示一種新資源觀念和環(huán)保觀念，即人類對自然資源可以進行重復(fù)多次的利用，從而使有限的資源構(gòu)成一個多次生成過程，這種既能多次重復(fù)利用資源又能保護環(huán)境的綠色科技產(chǎn)業(yè)，將使我國傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)完成由“夕陽產(chǎn)業(yè)” 到“綠色產(chǎn)業(yè)”的革命性轉(zhuǎn)變。下面將重點對綠色催化劑的種類及應(yīng)用進行綜述。

1  分子篩催化劑

         分子篩，它是具有均一微孔結(jié)構(gòu)而能將不同大小分子分離或選擇性反應(yīng)的固體吸附劑或催化劑。是一種結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，有天然和合成兩種，其組成SiO₂與Al₂O₃之比不同，商品有不同的型號。在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)及其他部門，分子篩廣泛應(yīng)用于氣體和液體的干燥、脫水、凈化、分離、回收及催化裂化等石油加工過程的反應(yīng)。分子篩使用后可以再生。

        分子篩催化劑，又稱沸石分子篩催化劑，系指以分子篩為催化劑活性組分或主要活性組分之一的催化劑。分子篩具有離子交換性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，可制成對許多反應(yīng)有高活性、高選擇性的催化劑。

        分子篩熱穩(wěn)定性好，在900K時仍存在催化活性，因而用它制成蜂窩狀陶瓷，用于汽車尾氣的催化劑轉(zhuǎn)化的載體。另外，分子篩催化裂化在石油化學(xué)工業(yè)中已大量使用。催化裂化分子篩催化劑一般是稀土元素或高價金屬元素取代鈉元素的Y型分子篩。與普通硅鋁催化劑相比，具有活性高，熱穩(wěn)定性好的特點，可在較緩和條件下進行反應(yīng)，同時允許在630~680℃的高溫下再生以更好地恢復(fù)活性。此外，它抗中毒能力強，能加工某些含重金屬較多的劣質(zhì)原料。

2  雜多酸催化劑

          雜多酸是一類由中心原子（俗稱雜原子）和配位原子（多原子）按一定的空間結(jié)構(gòu)、借助氧原子橋聯(lián)成的含氧多元酸。是強度均勻的質(zhì)子酸，并有氧化還原能力，通過改變組成，可調(diào)節(jié)酸強度和氧化還原性能。水分存在時形成的擬液相也能影響其酸性和氧化還原能力。雜多酸有固體和液體兩種形態(tài)，是很強的布朗斯特酸（B酸），時含有B酸中心和路易斯（L）酸中心。作為酸催化劑，其活性中心既存在于“表相”，也存在于“體相”。雜多酸有類似于濃液的“擬液相”，這種特性使其具有很高的催化活性，既可以表面發(fā)生催化反應(yīng)，也可以在液相中發(fā)生催化反應(yīng)，雜多酸如前所述既是氧化催化劑，還是光電催化劑。十二鎢磷酸，用于催化丙烯水合制異丙醇，轉(zhuǎn)化率中等，選擇性很高，是成功應(yīng)用的典范。

           雜多酸具有的可調(diào)控酸性，它取代HF、硫酸、磷酸，以固體形式進行多相催化反應(yīng)，用雜多酸做催化劑可提高反應(yīng)的回收率。與沸石分子篩催化劑類似，它具有不腐蝕設(shè)備、資源利用充分、不污染環(huán)境、工藝簡便等優(yōu)點。雜多酸又因其兼具氧化、光電催化等功能，在化工生產(chǎn)尤其是石油化工生產(chǎn)中被廣泛采用。

3  固體超強酸催化劑

          超強酸是比100%硫酸還強的酸，其HO<11.93，而固體超強酸是一類固體超強酸的總稱。它主要又以下幾類：（1）負載型固體超強酸：這是以金屬氧化物作載體將液體超強酸負載起來的一類超強酸HF-SbF₃-AlF₃/固體多孔材料/SbF₃-Pt/石墨，SbF₃-Hf/F-Al₂O₃，SbF₃-FSO₃H/石墨。（2）混合無機鹽類：AlCl₃-CaCl₂，AlCl₃-Ti(SO₄)₃。（3）氟代磺酸離子交換樹脂(Nafion-H)。（4）硫酸根離子酸性金屬氧化物：SO₄^2-/ZrO₂，SO₄^2-/TiO₂，SO₄^2-/Fe₂O₃等。（5）負載金屬氧化物的固體超強酸如WO₃/ZnO₂，MoO₃、ZrO₂等。這些固體超強酸其酸度高于100%硫酸的103-104倍，它們易于制備和保存，不腐蝕反應(yīng)器，在500℃時仍具有催化活性，且能反復(fù)使用。其中以（3）（4）（5）三種不含鹵原子，不污染環(huán)境，可作優(yōu)良的質(zhì)子催化劑。

          固體超強酸在丙醇水合制異丙醇和異丙醚，甲醇和異丙烯制甲基叔丁基醚、醇酸酯化、烴的硝化、氧化氯代烴的還原等反應(yīng)中都體現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。

4  其他類型的綠色催化劑

    （1）光催化劑：這是一類借助光的激發(fā)而進行催化反應(yīng)的催化劑，如ZnO-CuO-H₂O₂，在紫外光作用下,可對染料廢水進行催化脫色,脫色率近100%。TiO₂光催化劑光解二氯乙酸、光的光解制氫、CO₂的光催化固碳都是為未來解決能源、人工光合作用的主要催化反應(yīng)。

   （2）電極催化劑：在這類電化學(xué)反應(yīng)中，電極既是電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物場所 也是供應(yīng)和接收電子的場所，故兼有催化和促進電子遷移的雙重功能。通過外部電路調(diào)控電極電位，可對反應(yīng)條件、反應(yīng)速率進行調(diào)控。

  （3）酶催化劑：酶催化劑可以說時一種真正的綠色催化劑，它是一種能加速特殊反應(yīng)的生物分子，有近乎專一的催化性能。例如可以苯為原料制乙二酸，原料苯是強致癌物質(zhì)，且整個操作過程在高溫、高壓下進行，所用硝酸對設(shè)備腐蝕嚴重，有毒性。生產(chǎn)成本高，投資大。

  （4）膜催化劑：膜催化劑是將催化劑制成膜反應(yīng)器，反應(yīng)物可選擇性的穿越催化膜并發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物也可以選擇性的穿過膜而離開反應(yīng)區(qū)域，從而有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度，這也是將膜技術(shù)和催化綜合的一種催化工藝。

        雖然綠色化工催化劑理論發(fā)展逐漸得到完善，但大多數(shù)催化劑仍停留在實驗階段，催化劑性能不穩(wěn)定，制備過程復(fù)雜，性價比低是制約其工業(yè)化應(yīng)用的主要原因，但從長遠角度考慮，采用綠色化工催化劑是實現(xiàn)生產(chǎn)零污染的一個必然趨勢。