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催化剂的催化原理是降低反应所需要的条件，根据有效碰撞理论，分子之间的有效碰撞是发生化学反应的条件，而只有活化分子、原子或离子才能发生有效碰撞。因此，在发生化学反应之前，反应物需要吸收能量，由普通分子、原子、离子转变成活化分子、原子、离子，这种能量称为活化能。正催化剂可以使反应的活化能大大降低，使得一些原本需要激烈条件，如高温、高压等才能发生的反应在较温和的条件下即可发生，因此大大加快了反应速率。而负催化剂则通过提高反应的活化能使反应较难发生，降低了反应速率。
;催化剂硫化 ; 催化剂预硫化时，要避免金属氧化物被还原。预硫化时，关键的问题是要避免催化剂中的活性金属氧化物与硫化氢反应前被热氢还原。因为被还原生成的金属态钼、镍及其低价氧化物将会影响催化剂的性能。首先，金属态组分在进油初期其容易使烃类发生氢解反应，这将导致床层升温过热或生成过量焦炭，从而降低催化剂的初期活性及稳定性，有时甚至会损坏催化剂。其次是金属氧化物在硫化前被还原将损害催化剂的机械强度。而且，金属氧化物的硫化速度要比金属的硫化速度快得多。
钌催化剂在某些氧化反应中表现出优异的催化性能，因此也用于氧化催化。钌催化剂通常催化烷烃、烯烃和醇的氧化。钌配合物作为催化剂，醇类可被氧化生成醛类或酯类化合物。例如，以RuH 2 (PPh 3 ) 4为催化剂，通过正丁醇氧化合成丁酸丁酯，同时产生氢气。四氧化钌是一种强氧化剂，可用于醇、烯烃、芳香族化合物和脂肪烃的氧化。
氢溢流现象的研究，发现了另一类重要的作用，即金属、载体间的强相互作用，常简称之为SMSI（Strong-Metal-Support-Interaction）效应。当金属负载于可还原的金属氧化物载体上，如在TiO2上时，在高温下还原导致降低金属对H2的化学吸附和反应能力。这是由于可还原的载体与金属间发生了强相互作用，载体将部分电子传递给金属，从而减小对H2的化学吸附能力。受此作用的影响，金属催化剂可以分为两类:一类是烃类的加氢、脱氢反应，其活性受到很大的抑制；另一类是有CO参加的反应，如CO + H2反应，CO + NO反应，其活性得到很大提高，选择性也增强。这后面一类反应的结果，从实际应用来说，利用SMSI解决能源及等问题有潜在意义。研究的金属主要是Pt、Pd、Rh贵金属，目前研究工作仍很活跃，多偏重于基础研究，对工业催化剂的应用尚待开发。