Sodobni pristopi proizvodnje vodikovega peroksidaLenarčič, Tomaž (Avtor) Plazl, Igor (Mentor) vodikov peroksidfotokatalizaelektrokatalizafotoelektrokemijaplazemska tehnologijaVodikov peroksid je zelo pomemben oksidant, ki se uporablja na različnih področjih, zato se ga proizvede več kot štiri milijone ton na leto. Trenutno se ga večina proizvaja po antrakinonskem postopku, ki zaradi velike porabe energije in organskih topil močno onesnažuje okolje. Zaradi tega se posveča vse več pozornosti raziskovanju novih, okolju prijaznejših pristopov. Proizvodnja s fotokatalizo je eden od pristopov, kjer je vir energije sončna svetloba. Sevanje povzroči vzbujeno stanje polprevodnika ali molekule, kar privede do ločitve naboja in nato poteka redoks reakcij na površini katalizatorja. Njegova izbira je zelo pomembna, saj mora favorizirati reakcijske poti ORR ali WOR, kjer je končni produkt H$_2$O$_2$. Med bolj obetavnimi fotokatalizatorji so TiO$_2$, gC$_3$N$_4$ ter katalizatorji iz skupin COF, MOF in polimerov brez kovin. Naslednji pristop, ki je trenutno najbolj raziskan, je elektrokataliza. Elektrolitsko celico sestavljajo vir električne napetosti, elektrolita in anoda, kjer poteka oksidacija ter katoda, kjer poteka redukcija. Katalizatorji so v večini primerov že sestavni del elektrode, njihov namen pa je favoritizirati 2e$^−$-ORR ali 2e$^−$-WOR, ki sta najboljši poti za sintezo H$_2$O$_2$. Načinov za pripravo ustreznega katalizatorja je veliko, kot so dopiranje, inženiring napak, modifikacija kristalnih ravnin in inženirstvo medfaz. Poleg kovinskih oksidov, ki so pokazali dobro učinkovitost, postajajo vse bolj aktualni tudi katalizatorji na osnovi ogljika, ki so cenovno dostopnejši od žlahtnih kovin. Fotoelektrokemijski pristop združuje lastnosti fotokatalize in elektrokatalize. Sistem je lahko sestavljen iz fotoanode ali temne anode ter fotokatode ali temne katode, kjer fotocelica zniža potrebno prednapetost sistema in s tem zmanjša porabo električne energije med procesom. Za razliko od fotokatalize, ki v večini potrebuje žrtvene reagente za učinkovito delovanje in elektrokatalizo, ki vsebuje elektrolite, plazemska tehnologija zahteva le kisik, vodo in katalizator. Za proizvodnjo H$_2$O$_2$ se uporablja sistem plin-tekočina-trdna snov z iniciacijo plazemske razelektritve z mehurčki kisika v vodo, obdano s suspenzijo trdnega katalizatorja. Plazemska tehnologija je pokazala boljše rezultate od fotokatalize in elektrokatalize, zahteva pa veliko večje količine električne energije od ostalih pristopov.20252025-09-10 09:05:00Diplomsko delo/naloga172627sl