过氧化氢催化分解研究进展

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过氧化氢（H 2O 2，又名双氧水）是一种“绿色”化工产品，广泛应用于化工、医药、环保、军工等行业[1]

。过氧化氢自身分解非常缓慢，但在杂质及外界条件的诱发下会发生分解反应，放出大量的热。当放出的热量足够高时，反应不可控会导致爆炸。自2004年以来，国内已发生十余起过氧化氢爆炸事故。事故原因主要是高温或混入杂质等因素导致过氧化氢快速分解爆炸。近年来，国内外学者对过氧化氢催化分解进行了大量实验及理论研究。本文对国内外研究成果进行归纳整理，以期为今后过氧化氢生产、使用及储运提供理论指导。

1 金属催化剂

金属催化剂具有较高的活性及选择性、容易重复利用、耐腐蚀及稳定性好的特点，自60年代末出现以来，便不断有学者对金属催化剂催化H 2O 2分解性能进行研究。

1.1 贵金属催化剂

贵金属中，除了对钌、铑、铱没有研究之外，金、银、钯、锇、铂都对过氧化氢分解反应具有催化作用。银与锇在碱性条件下是很活泼的催化剂[2]

。金是H 2O 2非均相分解典型催化剂，金的溶胶也具有催化活性。

Pt与Pd的催化活性非常相似。在Pd基催化体系中加入无机酸可抑制过氧化氢分解。这主要是因为质子的存在会使体系pH值降低，改变Pd基催化剂表面电荷分布，抑制H 2O 2在载体及活性位上的吸附，从而抑制过氧化氢分解。Br -与Cl -的存在会抑制Pd基催化剂催化活性，F -的加入会提高催化剂对分解反应的催化活性，I -的加入会造成催化剂失活。此外，在卤素离子与酸同时存在时的抑制作用明显大于单独使用的抑制作用，且金属Pd负载于亲水性载体时会促进过氧化氢分解反应的进行。在双氧水生产过程中为避免H 2O 2分解，酸化及卤素离子的使用是非常必要的。

1.2 主族金属催化剂

碱金属及碱土金属（Mg、Ca、Sr、Ba）都对H 2O 2分解具有催化活性。碱金属对过氧化氢的催化活性非常高。铅也是高性能非均相催化分解H 2O 2的物质之一。卤素中除氟

外，都对H 2O 2分解具有催化作用。

碳材料由于广泛用作Pd基与Pt基催化剂载体材料而获得广泛研究与关注。Voitko等[3]研究了水溶液中碳材料的物理及化学结构对过氧化氢催化分解的影响，发现不同形态的碳材料由于化学及物理结构不同，表面吸附活性与反应性均不同，对H 2O 2分解反应的催化活性及催化反应机理不同。活性炭对过氧化氢分解催化活性要比纳米级碳材料强。同时一些学者研究发现用酸对载体碳材料进行预处理后会在活性炭表面形成不同的酸性含氧官能团。形成的酸性官能团带负电荷，会降低载体材料的疏水性，抑制反应物到催化剂表面的吸附，从而抑制过氧化氢分解。含氧官能团酸性越强，H 2O 2分解速率越慢。

1.3 双金属催化剂

在钯基催化剂中添加第二活性金属，特别是Pb-Pt双金属催化剂，对过氧化氢分解的影响获得学者们广泛关注与研究。Li等[4]通过对Pt-Pd双金属催化剂的TEM图像进行分析发现：Pd与Pt在载体表面不是单纯的物理混合，可能是以合金的形式存在。Hasnat等研究了几种双金属催化剂、金属氧化物催化剂及金属催化剂对H 2O 2分解的催化活性。实验结果表明各种催化剂的催化活性为:Pt-Pd双金属催化剂> MnO 2 > K 2Cr 2O 7 > Au-Pc > Pt 基催化剂。

鉴于双金属催化剂的高效催化活性，许多学者不断对双金属催化剂高效催化性能成因进行探究。Li等提出：在双金属催化剂表面，Pd颗粒带正电荷。在Pd催化剂中添加带负电荷的第二活性金属（如Pt）会增加整个催化剂表面的负电荷区域，有利于过氧化氢分解反应进行。

1.4 其它金属催化剂

金属锰的催化活性非常高。不同价态的锰离子对过氧化氢分解的催化作用是不同的，Mn 2+不具有催化活性，可起助催化作用。但Mn 3+对过氧化氢分解具有强烈的催化作用。金属铬对H 2O 2分解反应的催化活性较弱，六价态的铬离子催化活性最高，可与H 2O 2发生氧化还原反应。铁与铁的各种络合物都对过氧化氢分解具有催化作用，铁对H 2O 2的催化分解与铁的氧化同时进行，不同价态的铁离子对过

过氧化氢催化分解研究进展

信云霞1 张帆2 贾学五2 吕志果1

1.青岛科技大学化工学院 山东 青岛 266042

2.中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 山东 青岛 266071

摘要：本文介绍了用于过氧化氢分解催化剂的研究进展情况。目前过氧化氢分解催化剂主要有负载型金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂以及非金属催化剂。本文简要概括总结了各种催化剂对双氧水分解反应的催化效果及催化影响因素，为过氧化氢生产及应用提供理论指导。

关键词：过氧化氢 分解 催化

Research progress of catalysts used for hydrogen peroxide decomposition

Xin Yunxia 1，Zhang Fan 2，Jia Xuewu 2，Lü Zhiguo 1

Qingdao University of Science & Technology ，Qingdao 266042，China

Abstract：This paper introduces the research progress of the catalysts used for hydrogen peroxide decomposition，which include supported metal catalysts，transition metal oxide catalysts and non-metal catalysts. In this paper，the catalytic effect and influential factors of various catalysts on the decomposition reaction of hydrogen peroxide are summarized，which provide theoretical guidance for the production and application of hydrogen peroxide.

Keywords：hydrogen peroxide； decomposition； catalysis