在催化剂作用下有机物或无机物分子与氧结合，获得含氧产物的转化过程。广义的催化氧化还包括脱氢，添加卤素原子的反应。多相催化氧化催化剂多属于变价的过渡金属元素氧化物、氯化物或其盐类。如SO₂在V₂O₅上氧化为SO₃，NH₃在Pt-Rh网上氧化为硝酸，丙烯在MoBiFep催化剂上氨氧化为丙烯腈等。选择氧化与催化燃烧也属于催化氧化，是很重要的一大类催化反应。

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