La tecnología de catálisis sirve como pilar central en la industria química moderna, la conversión de energía y la gobernanza ambiental. Como núcleo funcional de los catalizadores, los sitios activos son los microlugares donde tienen lugar todas las reacciones catalíticas y que gobiernan directamente la actividad, selectividad y estabilidad del catalizador. El granelero y la estructura de un catalizador apenas participan en las reacciones químicas; soportan principalmente componentes activos, dispersan partículas metálicas y facilitan la transferencia de masa. Sólo microrregiones específicas en la superficie o dentro de los canales de los poros pueden activar reactivos y reconstruir enlaces químicos, y estas regiones críticas se definen como sitios activos.
Los sitios activos son las únicas zonas funcionales que impulsan reacciones catalíticas. Su estructura superficial única y su estado electrónico reducen la energía de activación de las reacciones químicas, lo que permite que reacciones difíciles-de-desencadenen en condiciones de funcionamiento suaves. El ciclo catalítico se repite continuamente: primero, los sitios activos adsorben las moléculas reactivas y debilitan los enlaces químicos internos; luego rompen viejos vínculos y forman otros nuevos para generar productos objetivo; finalmente, los productos se desorben de los sitios, restaurando la estructura original de los sitios activos para ciclos de reacción posteriores.
Los diferentes catalizadores presentan distintos sitios activos. Para los catalizadores metálicos, los sitios activos son en su mayoría átomos de bordes y esquinas de partículas metálicas, ampliamente aplicados en reacciones de hidrogenación y reformado. Los catalizadores ácidos sólidos, como los tamices moleculares, dependen de sitios ácidos para craquear el petróleo pesado e isomerizar los hidrocarburos. Los catalizadores de óxido y sulfuro se centran en vacantes de defectos y sitios de interfaz, comúnmente utilizados para la desulfuración y desnitrificación de gases de combustión en la protección ambiental.
El rendimiento del catalizador está totalmente determinado por el estado de los sitios activos. La cantidad de sitios activos controla la eficiencia de conversión de la reacción, mientras que la fuerza del sitio regula la selectividad para producir productos objetivo designados. Durante la operación industrial, la cobertura de deposición de carbono, el envenenamiento por impurezas, la sinterización a alta-temperatura y el daño estructural desactivarán los sitios activos, lo que fundamentalmente conduce al deterioro y falla de los catalizadores.
El objetivo principal de la investigación y el desarrollo actuales de catalizadores es ajustar la cantidad, la estructura y el microambiente de los sitios activos mediante métodos de preparación científica. Esto produce materiales catalíticos con mayor actividad, selectividad superior y vida útil más larga, logrando reacciones industriales de alta-eficiencia, ecológicas-y rentables-.