受大自然启发的安全合成过氧化氢

过氧化氢是一种在大多数家庭中普遍存在的化学物质，用于从垂死的头发到治疗伤口的所有领域。它也是食品、纺织甚至半导体生产等许多行业的宝贵剂。

九州大学的研究人员在《美国化学学会杂志》上报道，开发了一种新工艺，利用受自然启发的新型均相催化剂合成这种化学物质。此外，该过程比传统方法安全得多。

科学家报道过氧化氢的合成已有两百多年的历史。今天的行业标准是一种称为“蒽醌法”的方法，这是一种可追溯到第二次世界大战的逐步和间接过程。然而，虽然过氧化氢或H2O2——本身相对无害，其生产有时则不是。

“目前的合成方法是浪费的。这是氢气和氧气混合物的高可燃性以及不同材料的要求的结果，“九州大学工程学院的Seiji Ogo教授解释说。

Ogo和他的团队一直在为H寻求更环保的方法。2O2生产，向大自然寻找灵感。他们特别关注一组称为“氢化酶”的酶。这些是在极端微生物中发现的酶 - 生活在极端恶劣环境中的生物，如海洋的最底部。

极端微生物活动的另一个地点是日本的温泉。这就是Ogo及其同事发现氢化酶S-77的地方。氢化酶显示出将电子从氢分子转移到氧分子的有希望的特性，这是合成过氧化氢的关键事件。

“氢化酶S-77是我实验室以前工作的灵感来源，我们在那里构建了一种铑基均相催化剂，”Ogo解释说。“催化剂的工作原理是促进电子从氢分子中取出，然后将它们捐赠给氧分子。然而，它的产量很差。

在他们的新研究中，通过在还原阶段掺入N-杂环卡宾配体来改进催化剂，这导致了周转数 - 反映了反应的效率 - 比以前的催化剂高250倍以上，并且是有史以来报道的最高均相催化剂之一。

此外，与传统的蒽醌方法不同，新的均相催化剂只需要一步，并且不需要从反应瓶中分离氢气和氧气。因此，随着更多的发展，新的催化剂可能会导致一种在工业水平上需要更少材料和降低成本的过程。

“新工艺是双氧水合成的理想反应，因为它涉及安全的反应混合物，在一个容器中反应以及仅使用氢气和氧气的直接合成，”Ogo总结道。“公司一直在寻求降低生产成本的方法。我们的催化剂可能是许多行业的重要资源。

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