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氢氧直接合成过氧化氢用催化剂的研究进展

2021-04-20梁海瑞王涖刘国柱

化工进展 2021年4期
关键词:催化剂

梁海瑞,王涖,刘国柱

(1 中海石油气电集团有限责任公司,北京100028;2 天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天津300072)

过氧化氢(H2O2)为无色透明液体,具有较强的氧化能力,氧化过程中,自身生成水,无其他副产物,是一种绿色无污染的强氧化剂[1]。由于工业对过氧化氢有较强的需求,过氧化氢被广泛应用于化学品的合成、印染造纸、污水处理等各个领域。过氧化氢的制备方法主要包括电化学法、蒽醌法、异丙醇法和氢氧直接合成法等[2]。目前,由于蒽醌法安全高效等优势,工业上95%过氧化氢生产方法为蒽醌法,但蒽醌法制备过氧化氢也存在着能耗、环境等问题。直接合成过氧化氢是指氢气和氧气直接反应产生过氧化氢,该反应一般由贵金属催化剂催化,过程的唯一副产物是水。相对于现有的复杂蒽醌工艺,该过程只需一步反应,避免了有害的反应条件、化学品和副产物,是一种清洁的工艺过程,因而在商业上有良好的前景。本文从催化直接合成过氧化氢反应途径、催化用金属、催化用载体等方面,主要总结了近五年来直接合成过氧化氢用催化剂的研究进展。

1 直接合成过氧化氢反应途径

直接催化合成过氧化氢的过程存在4种化学反应(见表1)。对比各反应的吉布斯自由能可看出,H2和O2直接生成H2O的反应、H2O2加氢反应、H2O2分解反应与生成H2O2的反应存在明显的竞争。

表1 直接合成过氧化氢过程中存在的反应

目前,贵金属催化剂是氢氧直接合成过氧化氢反应中使用最多的催化剂。……

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