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H2/O2等离子体直接合成高纯H2O2

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H2/O2等离子体直接合成高纯H2O2
Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 8446-8449Hot Paper在线发表
 
  
过氧化氢(H2O2)是重要的绿色氧化剂,用途广泛。其中,高纯H2O2(电子级)作为电路板清洁剂等,对电子信息工业具有重要意义。然而,利用现有的工业生产方法蒽醌法以及当前正在热点开发的贵金属催化H2/O2直接合成法,都不能直接得到高纯H2O2产品。而通过提纯和浓缩生产高纯H2O2危险性大且能量消耗大。众所周知,通过H2/O2等离子体的自发气相自由基反应可生成高纯H2O2。然而,由于H2/O2混合物爆炸极限宽(O2浓度为6-96 mol%),等离子体化极易导致链式爆炸反应和副产物水的生成,因此长期以来等离子体法合成H2O2技术路线未受到重视。最近,精细化工国家重点实验室郭洪臣教授课题组针对可控H2/O2等离子体反应开展了研究,通过设计出一种自冷却双介质阻挡放电(DDBD)等离子体反应器,获得了电子密度低、电流脉冲弱、放电均匀及气体温度低的H2/O2等离子体,首次实现了在H2/O2混合物的爆炸限内安全高效合成H2O2。通过发射光谱和同位素示踪等研究弄清了电子活化H2/O2反应物的途径,电子能量大小及密度对H2/O2反应物活化的影响。发现基态O2分子与H原子通过链终止反应引发H2O2生成,活性氧(OO2*)通过加速支链反应和链传递反应导致副产物H2O的生成和氢氧爆炸,H2/O2等离子体直接反应安全合成H2O2的关键是降低O2的活化度。相关研究成果最近以Hot PaperAngew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 8446-8449)杂质上发表。目前,该课题组以O2浓度为15 mol%的H2/O2混合气为原料已成功进行了等离子体法直接合成高纯H2O2的初步放大合成和连续150小时的H2O2合成试验,H2O2的选择性达到60-70%,H2O2浓度达到65 wt%,杂质含量达到了电子级(SEMI Grade 1)标准。该成果在化学工程权威杂质AIChE Journal上发表。

 

 

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