過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種催化劑，尤其是過(guò)氧化氫制備氧氣教學(xué)實(shí)驗(yàn)的二氧化錳催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]在化學(xué)教科書中，介紹了氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，并在討論了實(shí)驗(yàn)室制法的選取原則和經(jīng)過(guò)多種方法的比較之后，選定了一種比較理想的常用方法，設(shè)置了演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理是:在二氧化錳的催化下，使過(guò)氧化氫分解。反應(yīng)的方程式
[0003]2Η202====2Η20+02 ?
[0004]由于該反應(yīng)的產(chǎn)物為氧氣和水，沒有污染，的確是一個(gè)比較環(huán)保，安全的好方法。但我們?cè)趯?shí)踐中，特別是在氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法和性質(zhì)的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，卻發(fā)現(xiàn)了諸多弊端:
[0005]1.二氧化錳是極細(xì)的黑色粉末，加入過(guò)氧化氫溶液后，開始時(shí)反應(yīng)速率很快，產(chǎn)生的氣流瞬間沖出，幾分鐘后反應(yīng)幾乎停止，產(chǎn)生的氣泡不均勻不連續(xù)，不利于氧氣的收集和檢驗(yàn)。
[0006]2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由于難以將其中質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有改變的催化劑——二氧化錳回收，學(xué)生們都將黑乎乎的液體倒入了廢液缸，一個(gè)年級(jí)的十幾個(gè)班，幾十個(gè)班做下來(lái)，廢液相當(dāng)可觀，最后不得已，廢液全部倒入了下水道，其中大量完全可以再利用的二氧化錳就這樣浪費(fèi)掉了，更可怕的是會(huì)給環(huán)境帶來(lái)極大的危害。
[0007]除此而外，該實(shí)驗(yàn)還存在一些小瑕疵如:不好控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，加進(jìn)去的藥品直至反應(yīng)完全才會(huì)停止；學(xué)生在取用粉末時(shí)多有灑落，不易擦拭干凈，污染試驗(yàn)臺(tái)，一個(gè)班的實(shí)驗(yàn)完成后，容器、試驗(yàn)臺(tái)不容易洗滌和擦拭干凈，影響美觀。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種使過(guò)氧化氫制備氧氣實(shí)驗(yàn)緩慢可控的二氧化錳催化劑，該催化劑使用過(guò)程安全干凈，又可以重復(fù)利用。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑，包括用瓊脂承載二氧化劑的催化劑本體，所述催化劑本體為圓柱形，圓柱體的中心設(shè)置通孔，圓柱形頂面和底面的通孔邊上均勻的設(shè)置相間隔的凸臺(tái)和缺口，所述凸臺(tái)和缺口大小相匹配。
[0010]將瓊脂與二氧化錳混合后的液體冷卻凝固后，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，質(zhì)地不軟不硬，制備好瓊脂二氧化錳固體材料后，加工通孔，制作凸臺(tái)和缺口，化學(xué)反應(yīng)中氧氣產(chǎn)生的速度不會(huì)太快，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，固體催化劑可以洗凈重新利用。圓柱體中心設(shè)置通孔，可以讓催化劑和溶液接觸的更充分；圓柱形頂面和底面的通孔邊上均勻的設(shè)置相間隔的凸臺(tái)和缺口，在需要反應(yīng)速度更快些的時(shí)候，可以將兩個(gè)催化劑本體上的凸臺(tái)相對(duì)放置，兩個(gè)催化劑本體之間產(chǎn)生較大空隙，使反應(yīng)速度快些。如果需要使反應(yīng)速度慢下來(lái)，則可以將上面的催化劑本體和下面的催化劑本體錯(cuò)開，是凸臺(tái)和缺口相交錯(cuò)。[0011 ] 所述缺口上設(shè)置小通孔。
[0012]所述催化劑本體上設(shè)置提拉繩。
[0013]將能二氧化錳粉末分散在不溶于水的載體中制成塊狀或片狀的固體且不影響該反應(yīng)的進(jìn)行，以上問(wèn)題就會(huì)迎刃而解，為此我們進(jìn)行了廣泛的探宄。在經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的失敗后，我們終于找到了一種理想的載體-------瓊脂。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn):
[0014](I)瓊脂不與過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)。對(duì)該反應(yīng)不會(huì)造成干擾。
[0015](2)將瓊脂與二氧化錳混合后的液體冷卻凝固后，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，質(zhì)地不軟不硬，可按需要很方便地用小刀切割成任意形狀。且該固體泡在水中或反應(yīng)后的溶液中，根據(jù)20天的觀察，無(wú)明顯的溶解、脫落現(xiàn)象。
[0016](3)由于瓊脂具有可以使離子自由通過(guò)的性質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)出現(xiàn)諸如用難溶性膠水粘合，使反應(yīng)受阻、反應(yīng)速率減慢或停止等問(wèn)題。多次的實(shí)驗(yàn)表明，該化學(xué)反應(yīng)能夠順利、持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)速率適中，效果良好，完全可以滿足演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求。
[0017]反應(yīng)后的液體依然清澈、透明，濾除固體后可直接排放，基本無(wú)污染。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]圖1是本實(shí)用新型的過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑的俯視圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑的立體圖。
[0021]圖3是兩個(gè)催化劑本體疊在一起時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑，包括用瓊脂承載二氧化劑的催化劑本體1，催化劑本體I為圓柱形，圓柱體的中心設(shè)置通孔2，圓柱形頂面和底面的通孔邊上均勻的設(shè)置相間隔的凸臺(tái)3和缺口 4，凸臺(tái)3和缺口 4大小相匹配。將瓊脂與二氧化錳混合后的液體冷卻凝固后，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，質(zhì)地不軟不硬，制備好瓊脂二氧化錳固體材料后，加工通孔2，制作凸臺(tái)3和缺口 4，化學(xué)反應(yīng)中氧氣產(chǎn)生的速度不會(huì)太快，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，固體催化劑可以洗凈重新利用。圓柱體中心設(shè)置通孔2，可以讓催化劑和溶液接觸的更充分；在需要反應(yīng)速度更快些的時(shí)候，可以如圖3所示將兩個(gè)催化劑本體上的凸臺(tái)3相對(duì)放置，兩個(gè)催化劑本體之間產(chǎn)生較大空隙，使反應(yīng)速度快些。如果需要使反應(yīng)速度慢下來(lái)，則可以將上面的催化劑本體和下面的催化劑本體錯(cuò)開，使凸臺(tái)3和缺口 4相交錯(cuò)。缺口 4上設(shè)置小通孔5。催化劑本體上設(shè)置提拉繩6。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以將催化劑本體I從燒杯中提出來(lái)，是反應(yīng)中斷。
[0023]以上所述，僅是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本實(shí)用新型方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑，其特征在于:包括用瓊脂承載二氧化劑的催化劑本體，所述催化劑本體為圓柱形，圓柱體的中心設(shè)置通孔，圓柱形頂面和底面的通孔邊上均勻的設(shè)置相間隔的凸臺(tái)和缺口，所述凸臺(tái)和缺口大小相匹配。
2.按照權(quán)利要求1所述的過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑，其特征在于:所述缺口上設(shè)置小通孔。
3.按照權(quán)利要求2所述的過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑，其特征在于:所述催化劑本體上設(shè)置提拉繩。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種過(guò)氧化氫制備氧氣的催化劑，包括用瓊脂承載二氧化劑的催化劑本體，所述催化劑本體為圓柱形，圓柱體的中心設(shè)置通孔，圓柱形頂面和底面的通孔邊上均勻的設(shè)置相間隔的凸臺(tái)和缺口，所述凸臺(tái)和缺口大小相匹配。缺口上設(shè)置小通孔。催化劑本體上設(shè)置提拉繩。將瓊脂與二氧化錳混合后的液體冷卻凝固后，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，質(zhì)地不軟不硬，可按需要很方便地用小刀切割成任意形狀，該化學(xué)反應(yīng)能夠順利、持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)速率適中，效果良好，完全可以滿足演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求，反應(yīng)后的液體依然清澈、透明，濾除固體后可直接排放，基本無(wú)污染。
【IPC分類】B01J35-02, C01B13-02, B01J31-32
【公開號(hào)】CN204395980
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520028009
【發(fā)明人】魯昱瑤, 王梓均
【申請(qǐng)人】魯昱瑤, 王梓均
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日