催化剂的作用是加速化学反应，并引导反应朝着所需产品的方向进行，如生成一种含氧有机化合物而不是二氧化碳和水。表1列出了一些含钼催化剂。

表1 用作催化剂的钼化合物

       从表中可以看出，钼氧化物可用于大容量催化剂，硫化物催化剂衍生自氧化物。 从美国专利数据库中，可以看出人们对钼化合物用作催化剂的关注，见图 1，我们将日益受到关注的碳化钼和氮化钼纳入其中。

图1钼化合物用作催化剂，按化合物类型划分的美国专利。

       钼基催化剂在石油和塑料工业中有许多重要的应用。 主要用途是石油、石化产品和煤衍生液体的加氢脱硫 (HDS)。 该催化剂包括以氧化铝为载体、钴或镍为促进剂的二硫化钼，通过在氧化铝上使钴和钼的氧化物发生硫化反应来制备。 随着世界原油供应的进一步扩大和低硫原油供应的减少，钼基催化剂的使用量将增加。钼不仅可以实现经济的燃料精炼，而且还可以降低硫排放来改善环境。

       钼催化剂能够抗硫中毒，例如，废物热解产生的氢气和一氧化碳，在硫的存在下，被催化转化为醇，其反应条件会使贵金属催化剂中毒，而钼催化剂可抗硫中毒。同理，钼基催化剂已用于煤转化为烃类液体的催化反应。

       作为钼酸铋选择性氧化催化剂的一个组分，钼参与将丙烯、氨和空气等选择性氧化为丙烯腈、乙腈和其他化学品，这些化学品是塑料和化纤工业的原料。 类似地，钼酸铁中的钼催化了甲醇选择性氧化为甲醛的反应。


钼在加氢脱硫催化剂中的应用

       日益严格的法规要求将汽油和柴油中的含硫化合物去除，因为在燃烧过程中，硫化合物会氧化为二氧化硫，它是酸雨的来源。也会造成汽车尾气净化用催化剂中毒。采用催化加氢脱硫工艺——含硫化合物与氢的反应来脱硫，其中钼基催化剂是必不可少的。难降解的化合物是噻吩和苯并噻吩。噻吩与氢的反应通常为：

图2 噻吩的加氢脱硫

       如图3所示，催化剂包含以氧化铝为载体的钴(3%)和钼(8%)的硫化物。用七钼酸铵或二钼酸铵和硝酸钴（II）浸渍γ-氧化铝，然后干燥和煅烧。当催化剂预硫化或使用时形成钼和钴硫化物。

图3 Co-Mo/氧化铝催化剂：使用前-氧化物形式，使用后或预硫化后-硫化物形式。

       活性催化剂由二硫化钼的六角形板、二硫化钼层的截面组成，如图4所示。二硫化钼在催化反应中的用途源自二硫化钼的层状结构（对加氢脱硫起催化作用的二硫化钨也是如此）。催化位点位于板边缘（钴原子也位于此处，未显示）。反应物分子噻吩如图4所示，吸附在边缘位置附近，并与氢原子反应，最终生成丁烷和硫化氢。我们要求二硫化钼具有分解氢分子、吸附反应物分子和以硫化氢形式逆向释放硫的能力。活性成分为二硫化钼，见图4。添加钴（促进剂）以增加活性。氧化铝通过分散钴和钼提供表面积(ca250m2g-1)。

图4 二硫化钼催化噻吩加氢脱硫：Mo原子较浅，S原子较深

钼在选择性氧化催化剂中的应用

       甲醇氧化生成甲醛和丙烯生成丙烯醛和丙烯腈的重要反应如图 5 所示。

图 5 钼酸铁和钼酸铋催化作用下的选择性氧化。高亮部分显示了反应活性氢原子和产品中的取代原子

       在这些选择性氧化中，控制总反应速率并希望得到催化的缓慢步骤是第一个 C-H 键的活化。使用这些双组分催化剂，第一步，打破 C-H 键，是由偏碱性的氧化物如氧化铋催化的。钼参与下一步 - 激活第二个氢并将氧原子插入有机分子中。在这一步中，钼被还原。还原的钼被反应物料中的氧气再氧化。催化反应取决于氧钼配合物在释放和转移氧原子的过程中 在VI 和 IV 氧化态之间循环的能力：

Mo(VI)O2 Mo(IV)O + O

       注意插入的氧来自催化剂的晶格，有机化合物与氧分子之间没有直接反应。伴随着氧原子转移的钼还原 反应，也适用于氧钼酶如黄嘌呤氧化酶。