在化工与材料科学领域，催化剂是提升反应效率的核心，但传统催化剂多依赖铂、钯、铑等稀有贵金属。这些金属不仅价格昂贵，且多具毒性，供应链高度集中，给全球产业带来巨大风险。当前，行业正积极寻求基于铁、钴等廉价金属的可再生替代方案，以推动化学工业向绿色可持续方向转型。
催化剂在化学反应中虽不直接消耗，却决定了反应速率与选择性。传统工艺中，许多反应需依赖贵金属配合物来控制活性，但催化剂往往难以回收，导致资源浪费与环境污染。相比之下，绿色化学更青睐催化反应，因其副产物少、能耗低。例如，利用二氧化锰催化过氧化氢分解，催化剂可无限次回收使用，体现了理想催化体系的特征。
全球金属资源分布极不均衡。2011年英国地质学会发布的52种关键金属清单显示，中国是其中28种的最大生产国，而欧美则完全依赖进口。铂族金属中，75%产自南非，开采成本极高——生产一盎司铂金需处理10吨矿石，全球年产量不足一立方米。这种稀缺性推高了价格，也促使各国加速研发替代材料。
近年来，铁基与钴基催化剂取得显著突破。普林斯顿大学Paul Chirik教授团队发现，钴催化剂在生物柴油合成中的氢化反应效率优于传统铂氧化物。其独特电子构型使钴无需复杂配体即可高效催化烯烃，突破了贵金属需双位点结合的局限。此外，铁催化剂在硅烷化反应中展现出95%的选择性，且反应温度更低、速度更快，已引起Momentive等化工企业关注。
加拿大多伦多大学Robert Morris教授开发的铁基催化体系，利用廉价配体实现酮类氢化，反应后铁可氧化沉淀，便于分离回收。该系统有望用于生物质转化为生物燃料。同时，利用镍催化剂配合光吸收材料，已实现从水中制氢的可行路径，为清洁能源开发提供新思路。
对中国化工企业而言，这一趋势意味着在“双碳”目标下，应加大对非贵金属催化技术的研发投入，抢占绿色化学技术高地，同时优化供应链布局，降低对进口稀有金属的依赖风险。