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1、过氧化氢分解用镀银网催化剂研究 周星张炜杨栋揭锦亮朱慧王春华 ( 国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙，4 1 0 0 7 3 ) 摘要：采用电镀法制备了以不锈钢丝网和镍丝网为基体的镀银网催化剂，比较了它们对过 氧化氢分解的催化活性，并对催化刺进行了增重百分率、耐热性和表面形貌表征 主题词：过氧化氢，分解，镀银，催化活性 1 引言 高浓度过氧化氢以其高密度、低毒性和环境友好等特点，在航天及其他领域有着广泛的应用前景， 是近年来推进剂研究的热点之- - 1 。用于分解高浓度过氧化氢的催化剂主要有三类：银网催化剂，贵 金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂 2 】。银网催化剂，尤其是镀银网催化剂价格
2、便宜，且有较大的比 表面积，受到研究人员的广泛关注S e l l e r 0 1 在不同的电流密度下。对I n c o n e l 6 2 5 金属丝镀银。在低电 流密度下得到表面光滑、比表面较低的催化剂，在高电流密度下得到表面粗糙、比表面积较高的催化 剂 本文主要研究了镀银网催化剂对过氧化氢的催化活性和催化寿命 2 实验部分 2 1 催化剂的制备 镀银网催化剂是以不锈钢丝网、镍丝网为基体，采用无氰电镀法制备，电镀的装置如图l 所示。 对基体进行化学除油、酸洗和弱侵蚀等镀前预处理。以净化、活化表面，使镀层与基体有较好的结合 力I 按照图l 所示将处理好的基体进行电镀，通过控制镀液浓度、镀银时间
3、、电流等因素来控制镀银 效果镀好后清洗干净镀银网表面并干燥处理即得镀银网催化剂。 I 压电 啊 圈1 电镀银装置示意图 2 2 催化剂的表征 通过电镀前后丝网质量的变化计算得到增重百分率；将催化剂在马弗炉中加热至4 0 0 c - , 6 0 0 C 评价加热前后的催化活性，考察催化剂的耐热性；用J S M - 5 6 0 0 扫描电子显微镜( S E M ) 观测催化剂的 表面特性 2 3 催化剂活性评价 。 采用高锰酸钾标准溶液滴定法进行催化剂的活性评价将1 0 n d3 0 H 2 0 2 加入小烧杯中，电磁搅 拌，并以恒温水浴控制温度2 5 C 。加入一定量的镀银网，同时计时，每隔一定
4、时间取出反应液0 5 l m l ， 加入到装有2 5 m l 硫酸溶液( 体积比l ：5 ) 的容量瓶中井准确记录所取溶液体积，然后用标准高锰酸 钾溶液准确滴定其浓度，并做l n C t - 时间曲线由一级反应速率方程：I n t o - - l n C t = K t ( C o 为H 2 0 2 的 初始浓度，c t 为t 时刻的H 2 0 2 浓度) ，得到化学反应速率常数K ，K 值越大，催化活性越高 3 结果与讨论 图2 示出了4 0 目不锈钢丝两在不同的镀银液浓度、电流强度、镀银时间等条件下对过氧化氢催化 8 分解活性的影响，图2 的斜率的绝对值就是反应的速率常数K ，可以看出条
5、件( 9 的催化活性最高 田24 0 目不锈钢丝阿不同电镀条件的I n C t - 反应时同曲线 图3 为不同基体在各自最佳电镀条件下的反应速率常数与反应次数的关系，可以看出：镀银镍阿 的活性高于镀银不锈钢丝网，但是使用寿命小于不锈钢丝网 O 0 6 0 0 4 童 阐0 0 2 O 0 一 l O 实燃欣 圉3 最佳电镀条件下反应速率常数- 反应次数曲线 4 示出了不锈钢丝网和镍丝网在不同镀银条件下的增重百分率。由图可以看出：不锈钢丝网的增 重百分率普遍大子镶丝网，所以使用寿命长 图4 不同电镀条件下的增重百分率 表1 列出了加热煅烧1 小时后，镀银不锈钢丝网和镀银镍丝网对过氧化氢催化反应速
6、率常数的影 响由表1 可知煅烧后不锈钢镀银网的催化活性下降较大。 图5 和图6 分别为镀银镍网和镀银不锈钢阿的s E M 图，由图可以看出：( 1 ) 镍丝网表面银粒子粒 径较小，并有部分较大颗粒存在；不锈钢丝网表面银粒子较大，能与过氧化氢接触的银的表面积要小 一些，所以催化活性不如镍丝网。( 2 ) 镍丝网表面上较大的银粒子由于冲刷作用易流失，所以使用 寿命低于不锈钢丝网 9 圈54 0 目镀银镲网s E M 形貌 图64 0 目镀银不锈钢N $ E M 彤貌 4 结论 ( 1 ) 镀银网催化剂催化过氧化氢活性受镀银液浓度、电镀时间、电流大小、镀前预处理等因素 的影响； ( 2 ) 镀银镍丝
7、网对过氧化氢的催化活性高于镀银不锈钢丝网； ( 3 ) 镀银镍丝网的耐热性优于镀银不锈钢丝网： 4 ) 镀镊镍丝网对过氧化螽的簇化寿命僚于镀银不锈释 丝网 参考文献 1 】W e r n i m o n tEJe t - 1 In ：R u s e kJJe ta l ，P r o c e e d l n c so f2 n dh y d r o g e np e l = o x i d ep r o 口u lB i o no o r t f e t e n o e W e = tL i f e y = t t e ：P u r d u eU n i vP r e s s 19 9 94 5
8、， 2 】I J o r l a nPe ta I C a t a | y ! l tO e v e I o p m e n l Ef o rH y d r o g e nP 。r o x i d eR o c k e t I i n e s I MP a p e r9 9 - 2 7 4 0 ，1 9 9 9 c 3 】J J s 1 l r 札a t ，P r a c t i c a Ie x p e r i e n c e w i t h h y d r o g e n p d r o x i d ec = t aL y s t s 暑t h y d r o g e np e r o x i d eD r o p u I e l o n w o r k s h o p ，I J n i v e r s i f yo fs u r l e y - J u I y 2 9 - 3 1 ，1 9 9 8 1 0
