合成氨的成功在很大程度上要归功于化学中的一种神秘物质——催化剂。
19世纪初化学家们发现一些金属有加速反应的作用，而自身并未发生变化，例如，金属铂可使氨发生分解，也可使一氧化碳与氧在室温时发生燃烧作用。这些金属似乎都有一种神秘的魔力使反应加速。1836年瑞典著名化学家柏采利乌斯总结了这些实验结果，首倡一个英语单词“catalysis”，提出了“催化现象”的概念，并创造另一个单词“catalyst”专指催化剂。柏采利乌斯的伟大功劳在于提出催化作用和催化剂的概念，并促进了对此现象的深入研究。使人感到十分钦佩的是，柏采利乌斯当时对催化剂所作出的定义是如此的精辟，以致人们一直沿用它来阐明催化现象。所谓催化剂，是能够提高化学反应达到平衡的速度、而在过程中不被消耗的物质；有催化剂参与的化学反应称为催化反应，催化剂加快化学反应速度的现象称为催化作用。由于这种作用是通过反应物与催化剂表面接触后发生的，因此又可称为接触催化作用。故催化剂另有别名“触媒”。
催化反应通常有下列4个特点：
（1）催化剂参与反应，而本身又在反应后恢复到原来的化学状态。因此可以设想，它周而复始地进行着循环过程。一方面催化剂以某种方式使反应物活化（或形成活化中间体，或使反应物发生化学变化），另一方面在反应的后继步骤中又被复原。也正是由于这一原因，在催化反应中催化剂的用量通常都很少。我们可以把催化反应画成一个循环图，如图2．1．3所示。
图2．1．3 催化循环示意(www.xing528.com)
（2）催化剂只是对热力学上可能进行的化学反应进行加速，不会对热力学上不可能进行的化学反应实现催化作用。例如，常温常压又无外来功的情况下，水是不能分解为氢和氧的，因此永远不可能找到一种催化剂在这种条件下实现分解反应。
（3）催化剂只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置。这是因为催化剂只是同时加速正反两个方向的反应速率，使平衡建立的时间缩短。
（4）催化剂具有敏感的选择性。对某一反应有极高催化活性的催化剂，对另一个反应可能完全没有催化性，因此利用不同的催化剂可以使反应有选择性地朝某一个所需的反应方向进行。例如，使用同一个原料，用不同的催化剂却可以得到截然不同的产物，如图2．1．4所示。
图2．1．4 催化剂的选择性
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