活化

在化学反应中，反应物之间要能发生化学反应，首先它们的分子等微粒间必须发生相互碰撞。实验证明，在无数次分子间的碰撞中，大多数的碰撞是无效的；只有其中少数分子间的碰撞才能引发化学反应。这种能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。发生有效碰撞的分子叫做活化分子。分子由于热运动而具有能量，所有分子具有的平均能量是较低的，部分分子由于种种原因而具有较大的能量，它们就是所谓活化分子。所以活化的过程就是在化学反应中添加催化剂，使整个化学反应中的活化分子增多，活化能降低的一个过程。

1、活化能

要使化学反应能发生，首先反应物分子必须发生碰撞，并在碰撞中使反应物分子中的化学键断裂，同时形成新的化学键。因此两个相碰撞的分子必须具有足够大的能量，否则就不能使旧键断裂，新键形成，因而就不能发生化学反应。例如对于反应：2HI―H2+I2，两个HI分子发生反应，总是首先发生碰撞，碰撞中两个HI分子中的H原子互相趋近，生成H2，这就要克服来自两方面的阻力：①H一I键断裂需克服其键能阻力；②两个H原子相互靠近结合具有一定的斥力，也需依靠一定的能量去克服。只有使两个HI分子碰撞时的能量大于以上需克服的阻力，反应才能发生。阿仑尼乌斯在对其经验公式的理论解释中，提出了活化能的概念，他指出：为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)必须吸收足够能量先变成活化分子，在此变化过程中所要吸收的最小能量称为活化能Ea。，化能的单位是J/mol。在一定温度下，活化能越大，反应就越慢。如图所示，对于一定的反应，活化能一定，若温度越高，反应就越快。能引起化学反应的碰撞称为有效碰撞，发生有效碰撞时形成的中间活化物分子称为活化分子，活化分子的平均能量E’与反应物分子的平均能量E之差称为化学反应的活化能Ea。

2、活化极化

活化极化主要是由于电化学反应的动力学阻力造成。燃料电池的阴极和阳极反应都必须克服一定的活化能垒，这种活化能垒导致了活化极化。活化极化是由一系列复杂电化学步骤中的速度控制步骤决定。通过Butler—Volmer方程在高电流密度状态下的表达形式可以来描述活化极化的大小：

式中R——气体常数；

T——操作温度；

α——传递系数；

Z——电化学反应中的电子数；

F——法拉第常数；

i——工作电流密度；

i0——交换电流密度。

优化电极的微结构可以降低活化极化，反应物、离子和电子的输运通道交汇处为三相界面(TPB)，它直接决定了电池内的电化学活性面积。三相界面越长，可以进行电化学反应的区域越多，活化极化就越小。TPB的长度可以通过调整电极的微结构或者使用电子-离子混合导体材料得到提高。

虽然中高温固体氧化物燃料电池的活化极化很小，电池的极化主要由欧姆极化造成，但是对于低温固体氧化物燃料电池来说，活化极化不可忽略，其中阴极的氧还原反应阻力是活化极化的主要贡献。因此，如何提高低温固体氧化物燃料电池的阴极电化学性能成为研究热点，研究人员开发出多种方法来降低阴极极化，如催化剂浸渍等。

3、中子活化反应

中子与原子核作用，若产生的余核是一种放射性核素，这种余核称为活化核，活化核按它固有的半衰期进行衰变，并放出β或γ粒子，这种反应称为中子活化反应。活化核衰变时放出的γ射线称为次生活化γ射线。

中子的活化反应可分为快中子活化反应和热中子活化反应。

快中子的活化反应主要是发射带电粒子如（n，p）、（n，α）等反应而形成的。在某些（n，p）、（n，α）反应中，生成的余核是放射性核素，这些反应就是快中子活化反应。在地球物理测井中，有实际意义的这类核反应主要有硅活化反应和铝活化反应。其反应截面较大，靶核元素在地层中的含量多。利用这两种活化反应可以测定地层中的硅含量和铝含量，从而判断地层中的岩性，确定地层泥质含量。这类反应的反应截面。（n，p）、δ（n，α）的大小一般来说随着中子能量的增加而增大，主要发生于高能中子。

热中子引起的活化反应主要是通过（n，γ）反应形成的，即在辐射俘获反应中，某些反应生成的余核是放射性的，活化核按它固有的半衰期进行衰变，并放出γ射线，这就是热中子的活化反应。在地球物理测并中，有实际意义的主要有钙活化反应和铝活化反应。

4、催化剂的活化

催化剂经长期使用后失去活性，这时候就需要通过可用下述方法进行活化。

1、只有5～8%活性指数的非活性催化剂，可用蒸气处理4小时，再用磺化酞菁钴浸渍，可得48%的活性。单用热水或蒸气处理4小时，只得9%或18%的活性，可再用浸渍法能得35%或39%的活性，但用热水处理后再用蒸气处理，然后再浸渍，则可得50%的活性指数。

2、将含硫0.0493%(重量)的煤油(颜色赛氏+22，沸点188～267℃)，通过固定床催化剂，同时通NaOH一甲醇溶液(16%甲醇，7%NaOH及77%水)及空气，反应温度38～60℃，常压，所得产品含硫3.0ppm，颜色赛氏15。经过250小时操作，硫含量逐渐由18ppm升至30ppm，这时停止操作，将催化剂用水在60℃下洗涤，然后用甲醇(95%)在60℃下洗4小时。重新开始脱硫醇反应，所得产品含硫17.5ppm，颜色赛氏21。

催化剂的活化保证了催化剂使用的长久性，在催化领域应用广泛。