金属催化剂，属于一类重要的工业催化剂，是以金属作为主要活性组分的固体催化剂，其中主要涉及贵金属以及铁、钴、镍等过渡元素，它主要涵盖块状催化剂（像电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等），包括分散或者负载型的金属催化剂，还有金属互化物催化剂，合金催化剂（比如Cu-Ni合金加氢催化剂）以及金属簇状物催化剂。

一、金属催化剂的分类

1、按催化剂的活性组分是否负载在载体上分类

（1）非负载型金属催化剂

首先说的是那种不包含载体的金属催化剂，从组成方面来看，它能够被划分成单金属以及合金这两类。一般就以骨架金属这种催化剂的金属、金属丝网、金属粉末、金属颗粒、金属屑片，还有金属蒸发膜等形式来加以应用。所谓骨架金属催化剂，实际上就是把享有催化活性的金属与铝或者硅制作成合金，接着使用氢氧化钠溶液把铝或者硅给溶解掉，最终形成金属骨架。在工业领域当中，最为常用的骨架催化剂是骨架镍，它是在1925年由美国的M.雷尼发明出来的，所以又被称作雷尼镍。骨架镍催化剂在加氢反应里有着广泛的应用。除此之外，其他的骨架催化剂还有骨架钴、骨架铜以及骨架铁等。被视为典型的那种金属丝网催化剂，是铂网（可见于图中），以及铂 - 铑合金网，其应用于氨化氧化用以生产硝化的工艺之中。

（2）负载型金属催化剂

那负载着金属组分的载体之上的催化剂，其目的在于提升金属组分的分散程度以及热稳定状态，进而让催化剂具备适宜的孔结构、形状以及机械强度。多数的负载型金属催化剂，是把金属盐类溶液浸渍于载体之上，经过沉淀转化或者热分解之后再进行还原而制得的情况较多。制备负载型金属催化剂的关键要点之一，便是对于热处理以及还原条件的把控 。

2、按催化剂活性组分是一种或多种金属元素分类

（1）单金属催化剂

存在这样一种物质，它称单金属催化剂，其含义是仅含有一种金属组分的催化剂。举例来说，在1949年的时候，于工业领域首次得到应用的铂重整催化剂，它的活性组分是单一的金属铂，该金属铂负载于含有氟元素或者氯元素的η - 氧化铝之上。它有着诸多用途，像铑作为催化剂，可用于汽车工业废气排放的控制，还可用于磷配合物的合成，另外在加氢反应以及加氢甲酰化也就是羰基化过程中发挥作用。以铂作为催化剂的接触法制造硫酸，还有铂网催化剂用于氨氧化制硝酸等等 。

（2）多金属催化剂

在催化剂里头，其组分是由两种或者两种以上的金属构成的。就像那种负载在含有氯的γ - 氧化铝上面的铂 - 铼此类双（多）金属重整催化剂。它们跟前面所讲的仅仅含有铂的重整催化剂相比较，具备更为优越的性能。在这类催化剂当中，负载于载体之上的多种金属能够形成二元或者多元的金属原子簇，进而使得活性组分的有效分散度得到极大提高。金属原子簇化合物这个概念最初是从络合催化剂那里得来的，把它应用到固体金属催化剂里，可以认定金属表面也有几个、几十个或者更多个金属原子聚集成为簇 。

二、金属催化剂催化哪些类型的反应呢?

1、进行加氢操作时，存在多种情况，其中包括用于合成氨的熔铁催化剂（Fe-K2O-CaO-Al2O3），还有用于不饱和碳碳键还原的雷尼镍，以及Ni/Al2O3，另外也有用于腈基还原的Ni-Cu或Ni-Cr合金。

2、氧化：铂网氨催化氧化、电解银醇氧化；

3、甲烷化：Ni/Al2O3还原CO；

4、环氧化：Ag-刚玉；

5、氢醛化：Fe3（CO）12铁簇化物。

三、金属催化剂催化活性的经验规则

1、d带空穴与催化剂活性

首先，金属能带模型给出了d带空穴概念，接着，把它跟催化活性联系起来了。再者，d空穴数量越多，d能带里头未被占用的d电子或者空轨道便越多，而且磁化率将会越大。然后，磁化率跟金属催化活性有着某种关系，它会依据金属和合金的结构以及负载状况而有所不同。 从催化反应这个角度来讲，d带空穴的存在，让它具备了从外界接纳电子以及吸附物种并跟它们形成化学键的能力。然而，并非d带空穴越多，它的催化活性就越大。这是因为过多的话可能会导致吸附过于强烈，从而对催化反应不利。

举个例子来说，Ni对苯加氢从而制得环己烷进行催化，其催化活性是非常高的。Ni的d带空穴是0.6（此为与磁矩对应的数值，并非和电子对应的数值）。要是采用Ni - Cu合金，那么其催化活性会显著下降，这是由于Cu的d带空穴为零，在形成合金的时候，d电子从Cu流向Ni废铜催化剂，致使Ni的d空穴减少，进而造成加氢活性降低。再比如说，Ni对苯乙烯催化氢化来制备乙苯，有着较好的催化活性。倘若用Ni - Fe合金去替代金属Ni的话，加氢活性就会下降。不过Fe是d空穴较多的金属，其数量为2.2 。在形成合金之际，d电子由Ni朝着Fe进行流动，使得Ni的d带空穴得以增加。这表明d带空穴并非是越多便越好。

2、d%与催化活性

能够提供d%概念的是金属的价键模型。关于d%与金属催化活性的关系，通过实验研究弄清楚了，在各种不同金属催化同位素（H2和D2）交换反应时，其速率常数二者存在着这样的情况，那就是与对应的d%有着较好的线性关系。然而即便这样，d%主要还是作为一个经验参量的存在。

d% 不仅凭借电子因素关联金属催化剂的活性，而且还能够运用控制原子间距或者格子空间的几何因素来进行关联。 缘于金属晶格的单键原子半径跟 d% 存在直接的关系，电子因素不但影响原子间距，还会对其他性质产生影响。 通常 d% 可用来解释多晶催化剂活性的大小废铜催化剂，然而却无法说明不同晶面上活性的差别。