
在很多化學反應中,化學反應物不能很好的吸收微波,可利用某種強烈吸收微波的“敏化劑”把微波能傳給這些材料而誘發化學反應。這一概念已被用作誘發和控制催化反應的依據。如果選用這種“敏化劑”作催化劑或催化劑的載體,就可在微波輻照下實現某些催化反應,這就是所謂的微波誘導催化。區別于通常所說的由于微波熱效應而使反應加速的情況,微波熱效應沒有催化劑參與,而誘導催化則是微波通過催化劑或其載體發揮其誘導作用,即消耗掉的微波能用于誘導催化反應,所以稱其為微波誘導催化反應。
微波催化反應的基本原理可簡述如下:將高強度短脈沖微波輻照聚集到含有某種“敏化劑”(如鐵磁金屬)的固體催化劑表面上,由于固體表面點位(一般為金屬)與微波能的強烈相互作用,微波能將被轉化為熱能,從而使某些表面點位選擇性地被迅速加熱到很高溫度。盡管反應器中的任何有機試劑都不會被微波直接加熱,但當它們與受激發的表面點位接觸時卻可發生反應。
微波催化反應常用的催化劑有活性炭、金屬催化劑等。金屬的氧化物在微波場中的升溫行為及其與微波之間的相互作用情況不同,可把金屬氧化物分成3類:一是微波高損耗物質,為一些含有變價元素的金屬氧化物,如:Ni2O3、MnO2、CoO4等;二是微波升溫曲線有1個拐點的物質,這類物質微波場中輻照一段時間后才開始急劇升溫,包括Fe2O3、CdO、V2O5等;三是微波低損耗物質,它們在微波場中升溫很慢或基本不升溫,如Al2O3、TiO2、ZnO、PbO、La2O3、Y2O3、ZrO2、Nb2O5。
很顯然,最適宜作微波催化反應的催化劑是第1類金屬氧化物或某些復合氧化物,即微波高損耗物質。第2類可以選擇性的作為部分反應的催化劑或載體。