A review on research progress in the direct synthesis of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen: Noble-metal catalytic method, fuel-cell method and plasma method

Catalysis Science and Technology

Volumn 6, Issue 6, 2016, Pages 1593-1610

  Yi, Yanhui ^a   Wang, Li ^a   Li, Gang ^a   Guo, Hongchen ^a  

^a DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSTS; HYDROGEN PEROXIDE; OXIDATION; PEROXIDES; PRECIOUS METALS;

APPLICATION PROSPECT; CATALYTIC METHODS; CELL METHODS; DEVELOPMENT DIRECTIONS; DIRECT SYNTHESIS; GREEN OXIDANTS; NOBLE METAL CATALYSTS; PLASMA METHODS;

FUEL CELLS;

EID: 84961393641     PISSN: 20444753     EISSN: 20444761     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5cy01567g     Document Type: Review

References (191)

1. J. M. Campos-Martin G. Blanco-Brieva J. L. G. Fierro Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 6962
2. C. Samanta Appl. Catal., A 2008 350 133
3. R. L. Myers, The 100 most important chemical compounds: A reference guide, Greenwood Publishing Group, Westport, CT, 2007
4. H. T. Hess, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Engineering, Wiley, New York, 1995, p. 961
5. J. Weitkamp and L. Pugge, Catalysis and Zeolites: Fundamentals and Applications, Springer, Berlin, 1996
6. R. Hage A. Lienke Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 206
7. M. C. Capel-Sanchez J. M. Campos-Martin J. L. G. Fierro et al. Chem. Commun. 2000 855
8. K. Kamata K. Yonehara Y. Sumida et al. Science 2003 300 964
9. R. Noyori M. Aoki K. Sato Chem. Commun. 2003 1977
10. B. S. Lane K. Burgess Chem. Rev. 2003 103 2457
11. T. A. Nijhuis M. Makkee J. A. Moulijn et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2006 45 3447
12. B. Pawelec R. M. Navarro J. M. Campos-Martin J. L. G. Fierro Catal. Sci. Technol. 2011 1 23
13. Y. H. Jia G. Li G. L. Ning C. Z. Jin Catal. Today 2009 140 192
14. J. Zhang A. J. Wang X. Li X. H. Ma J. Catal. 2011 279 269
15. Semiconductor Equipment and Materials International (SEMI), Specifications for hydrogen peroxide. SEMI Document C30-1110, 2010
16. Freedonia Group, Electronic Chemicals to 2008. Industry Study NO. 1852, 2004
17. N. S. Davis J. H. Keefe Ind. Eng. Chem 1956 48 745
18. Solvay, Solvay's position and strategy in hydrogen peroxide. London investors morning, http://www.solvay.com/EN/Investors/FinancialCalendarAndPresentations/Financial-Calendar/Calendar%20Documents/20100930-London-Morning.pdf
19. http://www.prweb.com/releases/hydrogen%20peroxide/bleaching%20pulp%20paper/prweb8067430.htm, 2015
20. X. Chen H. Hu B. Liu et al. J. Catal. 2003 220 254
21. Y. Cheng L. Wang S. Lu et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2008 47 7414
22. G. Goor, J. Glenneberg and S. Jacobi, Hydrogen Peroxide, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2007
23. R. Abejón A. Garea A. Irabien Comput. Chem. Eng. 2012 41 67
24. A. Ricardo G. Aurora I. Angel AIChE J. 2012 58 3718
25. R. Abejón A. Garea A. Irabien Chem. Eng. Res. Des. 2012 90 442
26. H. Henkel W. Weber (Henkel & Cie), US 1 108 752 Chem. Abstr. 1914 8 2463
27. T. Pospelova N. Kobozev Zh. Fiz. Khim. 1961 35 535
28. D. P. Dissanayake J. H. Lunsford J. Catal. 2003 214 113
29. S. Chinta J. H. Lunsford J. Catal. 2004 225 249
30. A. Staykov T. Kamachi T. Ishihara et al. J. Phys. Chem. C 2008 112 19501
31. R. Todorovic R. J. Meyer Catal. Today 2011 160 242
32. S. Yook H. Shin H. Kim M. Choi ChemCatChem 2014 6 2836
33. V. R. Choudhary A. G. Gaikwad S. D. Sansare Angew. Chem., Int. Ed. 2001 40 1776
34. D. P. Dissanayake J. H. Lunsford J. Catal. 2002 206 173
35. P. Landon P. J. Collier A. F. Carley et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003 5 1917
36. Q. S. Liu J. C. Bauer R. E. Schaak J. H. Lunsford Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 6221
37. P. Landon P. J. Collier A. J. Papworth et al. Chem. Commun. 2002 2058
38. G. Li J. Edwards A. F. Carley G. J. Hutchings Catal. Commun. 2007 8 247
39. L. Ouyang L. F. Tan J. Xu et al. Catal. Today 2015 248 28
40. B. Zhou and M. A. Rueter, US Pat., 2005/0014636, 2005
41. S. Kim D. W. Lee K. Y. Lee J. Mol. Catal. A: Chem. 2014 391 48
42. S. Kim D. W. Lee K. Y. Lee E. A. Cho Catal. Lett. 2014 144 905
43. T. Deguchi M. Iwamoto J. Phys. Chem. C 2013 117 18540
44. P. F. Tian L. Ouyang X. C. Xu et al. Chin. J. Catal. 2013 34 1002
45. J. K. Edwards G. J. Hutchings Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 9192
46. J. K. Edwards E. N. Ntainjua A. F. Carley et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 8512
47. S. J. Freakley M. Piccinini J. K. Edwards et al. ACS Catal. 2013 3 487
48. J. Li K. Yoshizawa Catal. Today 2015 248 142
49. V. Paunovic V. Ordomsky M. F. N. D'Angelo et al. J. Catal. 2014 309 325
50. J. K. Edwards J. Pritchard P. J. Miedziak et al. Catal. Sci. Technol. 2014 4 3244
51. J. K. Edwards S. J. Freakley A. F. Carley et al. Acc. Chem. Res. 2014 47 845
52. S. J. Freakley R. J. Lewis D. J. Morgan et al. Catal. Today 2015 248 10
53. F. Menegazzo M. Mznzoli M. Signoretto et al. Catal. Today 2015 248 18
54. D. Gudarzi W. Ratchananusorn I. Turunen et al. Catal. Today 2015 248 58
55. R. C. Tiruvalam J. C. Pritchard N. Dimitratos et al. Faraday Discuss. 2011 152 63
56. Y. Nomura T. Ishihara Y. Hata et al. ChemSusChem 2008 1 619
57. J. Li A. Staykov T. Ishihara K. Yoshizawa J. Phys. Chem. C 2011 115 7392
58. J. Li T. Ishihara K. Yoshizawa J. Phys. Chem. C 2011 115 25359
59. Q. S. Liu J. C. Bauer R. E. Schaak J. H. Lunsford Appl. Catal., A 2008 339 130
60. J. Xu L. Ouyang G. J. Da et al. J. Catal. 2012 285 74
61. E. N. Ntainjua S. J. Freakley G. J. Hutchings Top. Catal. 2012 55 718
62. L. Ouyang G. J. Da P. F. Tian et al. J. Catal. 2014 311 129
63. H. C. Ham G. S. Hwang J. Han et al. J. Phys. Chem. C 2009 113 12943
64. Y. F. Han Z. Y. Zhong K. Ramesh et al. J. Phys. Chem. C 2007 111 8410
65. J. K. Edwards J. Pritchard L. Lu et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 2381
66. A. Pashkova L. Greiner U. Krtschil et al. Appl. Catal., A 2013 464 281
67. T. Ishihara K. Shigeta Y. Ooishi et al. Catal. Sci. Technol. 2013 3 2971
68. L. Torrente-Murciano Q. He G. J. Hutchings et al. ChemCatChem 2014 6 2531
69. B. Z. Hu W. P. Deng R. S. Li et al. J. Catal. 2014 319 15
70. T. Ishihara R. Nakashima Y. Ooishi et al. Catal. Today 2015 248 35
71. T. Garcia S. Agouram A. Dejoz et al. Catal. Today 2015 248 48
72. K. Mori T. Araki S. Shironita et al. Catal. Lett. 2009 131 337
73. G. Li J. Edwards A. F. Carley G. J. Hutchings Catal. Today 2007 122 361
74. S. Q. Ma G. Li X. S. Wang Chem. Eng. J. 2010 156 532
75. S. Y. Park J. G. Lee J. H. Song et al. J. Mol. Catal. A: Chem. 2012 363-364 230
76. F. Menegazzo M. Signoretto M. Manzoli et al. J. Catal. 2009 268 122
77. V. R. Choudhary P. Jana J. Catal. 2007 246 434
78. S. Y. Park J. G. Seo J. C. Jung et al. Catal. Commun. 2009 10 1762
79. M. Teranishi S. I. Naya H. Tada J. Am. Chem. Soc. 2010 132 7850
80. E. N. Ntainjua M. Piccinini J. C. Pritchard et al. Catal. Today 2011 178 47
81. S. Abate R. Arrigo M. E. Schuster et al. Catal. Today 2010 157 280
82. S. Abate M. Freni R. Arrigo et al. ChemCatChem 2013 5 1899
83. R. Arrigo M. E. Schuster S. Abate et al. ChemSusChem 2014 7 179
84. S. Y. Park T. J. Kim Y. M. Chung et al. Catal. Lett. 2009 130 296
85. S. Y. Park J. C. Jung J. G. Seo et al. Catal. Lett. 2009 130 604
86. S. Y. Park S. H. Baeck T. J. Kim et al. J. Mol. Catal. A: Chem. 2010 319 98
87. G. Blanco-Brieva M. P. F. Escrig J. M. Campos-Martin J. L. G. Fierro Green Chem. 2010 12 1163
88. E. Ghedini F. Menegazzo M. Signoretto et al. J. Catal. 2010 273 266
89. G. B. Brieva J. M. Campos-Martin M. P. Frutos J. L. G. Fierro Catal. Today 2010 158 97
90. G. Blanco-Brieva E. Cano-Serrano J. M. Campos-Martin J. L. Fierro Chem. Commun. 2004 1184
91. Y. M. Chung Y. T. Kwon T. J. Kim et al. Chem. Commun. 2011 47 5705
92. J. M. Kim Y. M. Chung S. M. Kang et al. ACS Catal. 2012 2 1042
93. S. Y. Park D. R. Park J. H. Choi et al. J. Mol. Catal. A: Chem. 2010 332 76
94. S. Y. Park T. J. Kim Y. M. Chung et al. Res. Chem. Intermed. 2010 36 639
95. S. Y. Park D. R. Park J. H. Choi et al. J. Mol. Catal. A: Chem. 2011 336 78
96. S. Y. Park J. H. Choi T. J. Kim et al. J. Mol. Catal. A: Chem. 2012 353-354 37
97. E. N. Ntainjua M. Piccinini S. J. Freakley et al. Green Chem. 2012 14 170
98. S. Abate G. Centi S. Melada et al. Catal. Today 2005 104 323
99. S. Melada F. Pinna G. Strukul et al. J. Catal. 2006 237 213
100. S. Abate S. Melada G. Centi et al. Catal. Today 2006 117 193
101. S. Abate S. Perathoner C. Genovese et al. Desalination 2006 200 760
102. A. Pashkova K. Svajda R. Dittmeyer Chem. Eng. J. 2008 139 165
103. L. Wang S. G. Bao J. H. Yi et al. Appl. Catal., B 2008 79 157
104. T. Inoue Y. Tanaka D. A. P. Tanaka et al. Chem. Eng. Sci. 2010 65 436
105. L. Shi A. Goldbach G. F. Zeng H. Y. Xu J. Membr. Sci. 2010 348 160
106. L. Shi A. Goldbach G. F. Zeng H. Y. Xu Catal. Today 2010 156 118
107. A. Pashkova R. Dittmeyer N. Kaltenborn H. Richter Chem. Eng. J. 2010 165 924
108. J. K. Edwards S. J. Freakley R. J. Lewis J. C. Pritchard G. J. Hutchings Catal. Today 2015 248 3
109. S. Melada R. Rioda F. Menegazzo F. Pinna G. Strukul J. Catal. 2006 239 422
110. D. Gudarzi W. Ratchananusorn I. Turunen M. Heinonen T. Salmi Catal. Today 2015 248 69
111. K. Mori K. Furubayashi S. Okada et al. RSC Adv. 2012 2 1047
112. J. Pritchard L. Kesavan M. Piccinini et al. Langmuir 2010 26 16568
113. J. C. Pritchard Q. He E. N. Ntainjua et al. Green Chem. 2010 12 915
114. H. J. Lee S. M. Kim D. W. Lee et al. Catal. Commun. 2011 12 968
115. S. Sterchele P. Biasi P. Centomo et al. Catal. Today 2015 248 40
116. J. K. Edwards B. Solsona E. N. Ntainjua et al. Science 2009 33 1037
117. J. K. Edwards S. F. Parker J. Pritchard Catal. Sci. Technol. 2013 3 812
118. J. K. Edwards J. Pritchard M. Piccinini et al. J. Catal. 2012 292 227
119. J. Pritchard M. Piccinini R. Tiruvalam et al. Catal. Sci. Technol. 2013 3 308
120. Y. F. Han J. H. Lunsford J. Catal. 2005 230 313
121. V. R. Choudhary Y. V. Ingole C. Samanta P. Jana Ind. Eng. Chem. Res. 2007 46 8566
122. V. R. Choudhary C. Samanta J. Catal. 2006 238 28
123. Q. S. Liu J. H. Lunsford J. Catal. 2006 239 237
124. V. R. Choudhary C. Samanta T. V. Choudhary Catal. Commun. 2007 8 1310
125. V. R. Choudhary P. Jana Appl. Catal., A 2007 329 79
126. V. R. Choudhary P. Jana S. K. Bhargava Catal. Lett. 2008 125 296
127. C. Samanta V. R. Choudhary Chem. Eng. J. 2008 136 126
128. V. R. Choudhary P. Jana Catal. Commun. 2008 9 2371
129. S. Kim D. W. Lee K. Y. Lee J. Mol. Catal. A: Chem. 2014 383 64
130. P. Centomo C. Meneghini S. Sterchele et al. Catal. Today 2015 248 138
131. E. N. Ntainjua M. Piccinini J. C. Pritchard et al. ChemSusChem 2009 2 575
132. E. N. Ntainjua M. Piccinini J. C. Pritchard et al. ChemCatChem 2009 1 479
133. G. Paparatto, F. Rivetti, P. Andrigo and G. D. Alberti, US Pat. 6649140, 2003
134. P. Li C. H. He S. Campestrini et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 2170
135. T. Deguchi H. Yamano M. Iwamoto Catal. Today 2015 248 80
136. D. Hancu E. J. Beckman Green Chem. 2001 3 80
137. D. Hancu J. Green E. J. Beckman Acc. Chem. Res. 2002 35 757
138. T. Danciu E. J. Beckman D. Hancu et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2003 42 1140
139. E. J. Beckman Green Chem. 2003 5 332
140. Q. L. Chen E. J. Beckman Green Chem. 2007 9 802
141. Q. L. Chen E. J. Beckman Green Chem. 2008 10 934
142. A. Pashkova R. Dittmeyer Catal. Today 2015 248 128
143. T. Moreno J. Garcia-Serna P. Plucinski et al. Appl. Catal., A 2010 386 28
144. Y. Voloshin A. Lawal Chem. Eng. Sci. 2010 65 1028
145. C. Descamps C. Coquelet C. Bouallow D. Richon Thermochim. Acta 2005 430 7
146. P. Biasi N. Gemo J. R. H. Carucci et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2012 51 8903
147. N. Gemo P. Biasi P. Canu T. O. Salmi Chem. Eng. J. 2012 207-208 539
148. T. M. Rueda J. G. Serna M. J. C. J. Alonso J. Supercrit. Fluids 2012 61 119
149. G. Paparatto, G. D. Alberti and R. Aloisio, US Pat., 7105142, 2006
150. G. Paparatto, F. Rivetti, P. Andrigo and G. de Alberti, EU Pat., EP1160195, 2001
151. G. Paparatto, F. Rivetti, P. Andrigo, G. de Alberti and U. Romano, US Pat., 7048905, 2006
152. http://www2.epa.gov/greenchemistry/2007-greener-reaction-conditions-award
153. C. Zhang and B. Zhou, US Pat., 7858691, 2010
154. http://www.businesswire.com/news/home/20050309005685/en/DegussaHeadwaters-Pilot-Plant-Validates-Technology#.VffkhnGgM91
155. J. Garcia-Serna T. Moreno P. Biasi et al. Green Chem. 2014 16 2320
156. R. Dittmeyer J. D. Grunwaldt A. Pashkova Catal. Today 2015 248 149
157. T. Salmi N. Gemo P. Biasi J. G. Serna Catal. Today 2015 248 108
158. P. Biasi J. Garcia-Serna A. Bittante T. Salmi Green Chem. 2013 15 2502
159. I. Huerta P. Biasi J. G. Serna et al. Catal. Today 2015 248 91
160. V. Paunovic J. C. Schouten T. A. Nijhuis Catal. Today 2015 248 160
161. T. Inoue K. Ohtaki J. Adachi et al. Catal. Today 2015 248 169
162. M. Selinsek A. Pashkova R. Dittmeyer Catal. Today 2015 248 101
163. R. Miglio, G. Paparatto and G. de Alberti, International Patent, WO2005/063619, 2005
164. https://www.ihs.com/products/chemical-technology-pep-reviews-hydrogen-peroxide-by-cathodic-1985.html
165. K. Otsuka I. Yamanaka Electrochim. Acta 1990 35 319
166. I. Yamanaka T. Onizawa S. Takenaka et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2003 42 3653
167. I. Yamanaka Catal. Surv. Asia 2008 12 78
168. I. Yamanaka T. Onizawa H. Suzuki et al. J. Phys. Chem. C 2012 116 4572
169. I. Yamanaka S. Tazawa T. Murayama et al. ChemSusChem 2008 1 988
170. T. Murayama S. Tazawa S. Takenaka et al. Catal. Today 2011 164 163
171. I. Yamanaka T. Hashimoto R. Ichihashi et al. Electrochim. Acta 2008 53 4824
172. I. Yamanaka S. Tazawa T. Murayama et al. ChemSusChem 2010 3 59
173. I. Yamanaka T. Onisawa T. Hashimoto T. Murayama ChemSusChem 2011 4 494
174. L. S. Garcia and R. J. Potter, International Patent, WO2009/081183, 2009
175. M. Campos W. Siriwatcharapiboon R. J. Potter S. L. Horswell Catal. Today 2013 202 135
176. M. I. Q. R. Campos, S. G. Lopez and R. J. Potter, International Patent, WO2013/045895, 2013
177. I. Yamanaka J. Jpn. Pet. Inst. 2014 57 237
178. W. C. Schumb, C. N. Satterfield and R. I. Wentworth, Hydrogen Peroxide, Reinhold publishing corporation, New York, 1966
179. N. I. Kobozev I. A. Semiokhin V. G. Sindyukov Russ. J. Phys. Chem. 1960 34 367
180. I. A. Semiokhin N. I. Kobozev E. N. Pitskhelauri Russ. J. Phys. Chem. 1961 35 1375
181. M. Kihei Bull. Chem. Soc. Jpn. 1962 35 345
182. M. Kihei Bull. Chem. Soc. Jpn. 1962 35 627
183. M. Kihei Bull. Chem. Soc. Jpn. 1962 35 625
184. N. Shinji, N. Keisuke and Y. Shigenori, et al., US Pat., 005378436A, 1995
185. J. C. Zhou H. C. Guo X. S. Wang et al. Chem. Commun. 2005 1631
186. J. L. Zhao J. C. Zhou J. Su et al. AIChE J. 2007 53 3204
187. Y. H. Yi J. C. Zhou H. C. Guo et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 8446
188. Y. H. Yi J. C. Zhou J. L. Zhang et al. AIChE J. 2014 60 415
189. M. Venugopalan R. A. Jones Chem. Rev. 1966 66 133
190. M. A. A. Clyne B. A. Thrush Proc. R. Soc. A 1963 275 559
191. P. D. Eugene R. Herschel J. Chem. Phys. 1980 72 6571