过氧化氢催化剂有哪些-不同物质催化效果差别很大

过氧化氢催化剂有哪些-不同物质催化效果差别很大

之前在实验室帮同学搭简易制氧装置的时候,翻资料折腾半天,才算摸清楚过氧化氢催化剂有哪些,好多东西随手就能找到,但催化出来的反应状态完全不一样,有的温和可控,有的一下子就冲出来,根本压不住。

最先上手试的是二氧化锰,这个算是最常听到的,粉末状的丢进双氧水里,气泡马上就密密麻麻往外冒,出氧速度快,短时间内能收集不少气体。那会儿没把控好用量,一次倒多了粉末,整个锥形瓶里面翻滚起来,水雾顺着导管喷出来,桌面上溅得到处都是稀释后的双氧水,擦了好久。它本身反应前后性质不变,理论上可以反复回收再用,只是粉末太细,过滤起来特别麻烦,很多时候做完实验就直接倒掉,很少有人耐心去收集。

后来又试了三氯化铁溶液,对比二氧化锰,它的节奏就舒缓很多。滴加进去之后,气泡慢慢持续释放,不会瞬间爆发,适合想要平稳出氧的场景。溶液本身带着黄褐色,反应完液体颜色变化不算明显,就是会混在过氧化氢里面,很难分开,想要纯净的氧气产物,选它就不太合适。金属盐类里像硫酸铜也能起到催化作用,只是催化活性弱上一截,放进去之后要等好一会儿,才能看到零星气泡,效率低很多。

还有一类是生物催化剂,也就是过氧化氢酶,新鲜猪肝、土豆块里面都含有。切一小块生土豆泡进过氧化氢里,慢慢冒出气泡,温度对它影响特别敏感,稍微加热一点,酶就失活不再起作用。那次拿猪肝研磨液测试,常温下反应速度介于三氯化铁和二氧化锰中间,优点是反应没有额外重金属杂质,缺点是没法长期保存,放半天活性就下降,不能存放起来反复使用。

红砖粉末也能催化。

偶然看到别人提这个,就敲碎红砖磨成细粉拿来试,催化能力偏弱,气泡稀稀拉拉的,要放比较多的粉末才能维持可观的产气速度。胜在材料随手可得,适合课堂上面做演示实验,不用专门买化学试剂,只是杂质太多,反应过程里容易悬浮大量浑浊固体,导管很容易堵。氧化铜、氧化钴这类金属氧化物也具备催化能力,只是日常很少用到,大多只在专项实验里面才会去对比它们的活性高低。

试过这几样之后慢慢意识到,没有一个万能的催化剂,选哪个全看想要什么样的反应节奏。追求快速制氧优先二氧化锰,想要平缓持续产气可以用铁盐溶液,只是不想引入化学试剂,才会考虑土豆、猪肝这类含酶材料。这只是我的个人感受,不是标准答案,不同浓度的过氧化氢、催化剂颗粒粗细,都会改变最终的反应表现,不能直接照搬我试出来的效果。

还要留心一个容易忽略的点,很多金属单质并不是催化剂,只是会和双氧水发生别的反应,消耗反应物,反应结束之后本身被消耗掉,不能归到催化剂里面,之前就踩过这个误区,把铁钉丢进去,看着有气泡就以为是催化,后面才明白原理完全两码事。

那天收拾台面的时候,剩下半瓶稀释的双氧水,混了一点残留的二氧化锰,还在慢慢往外吐小气泡,只能放在通风的角落放着,等它慢慢反应完,不敢随便密封,怕内部积攒气压。