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氢氧直接合成过氧化氢用钯基催化剂研究进展

2021-01-30张眉佳吴登峰许昊翔程道建

化工学报 2021年1期
关键词:催化剂

张眉佳,吴登峰,许昊翔,程道建

(北京化工大学化学工程学院,北京100029)

引 言

过氧化氢(H2O2)作为一种强氧化剂,在生产、生活的多个方面被广泛使用,例如杀毒消菌剂、漂白剂、聚合物引发剂、工业氧化剂和交联剂等。目前,过氧化氢主要通过蒽醌法生产得到,通过蒽醌法生产的过氧化氢分别占全球和国内产量的95%和99%[1]。蒽醌法采用依次氢化和氧化的间接工艺,在生产以及产物分离提纯过程中存在高能耗、高成本以及高污染的缺点。因此,工业及学术界一直在寻找能够替代蒽醌法的合成方法。其中,氢氧直接合成法是一种潜在工业化生产H2O2的方法,其具有污染小、操作简便等优点。此外,有别于只适用于大规模生产高浓度H2O2的蒽醌法,氢氧直接合成法可以根据需求合成任意浓度的H2O2产品。这个优势有利于氢氧直接合成法与下游烃类氧化工艺联合使用,如丙烯环氧化制环氧丙烷、Fenton 氧化工艺、甲烷氧化制甲醇、环己烷氧化制环己醇和环己酮等。然而,缺乏活性高、选择性优的催化剂是氢氧直接合成H2O2进一步工业化应用的瓶颈问题。因此,开发高效氢氧直接合成双氧水催化剂备受关注。

氢氧直接合成过氧化氢法的活性和选择性不理想,主要源自于合成过程中存在的较为严重的副反应,包括:氢氧直接合成水、过氧化氢的分解和加氢生成水。目前,可用于氢氧直接合成双氧水的催化剂主要分为Pd 基催化剂和非Pd 催化剂(例如Pt 、Au、Ag 等[2-4])。其中,金属Pd 在H2与O2直接合成H2O2反应中能展现出相较于其他金属催化剂更为优异的催化效果。……

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