Catalytic activity of γ-irradiated transition metal ions in the decomposition of hydrogen peroxide

Chemistry Department, MACS Research Institute, Pune 411 004, Inde.

Abstract

The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by transition metal ions, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺ and Cu²⁺, adsorbed on neutral α-alumina was studied over the temperature range of 295-313 K. γ-irradiation of the catalysts to a dose of 0.12 MGy enhanced markedly the first order decomposition rate. Negligible in the case of Cu²⁺, the radiation effect increased roughly in the order of the number of unpaired d electrons in these ions, viz.,

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Results are explained on the basis of Kremer’s mechanism of electron induced heterogeneous decomposition of H₂O₂. The radiation effect is attributed to the initial excess of electrons released from traps in the beginning of the reaction.

Résumé

La décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène par des ions de métaux de transition, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺ et Cu²⁺, adsorbés sur l'oxyde α-d'alumin, a été étudiée à des températures entre 295 et 313 K. L'irradiation des catalyseurs à gamma à une dose de 0,12 MGy augmente nettement la vitesse de la décomposition de l'H₂O₂, dont les cinétiques suivent le premier ordre. Même si l'effet d'irradiation est très faible pour Cu²⁺, le même augmente à peu près dans l'ordre du nombre des électrons d, non-pairés, soit,

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Les résultats peuvent-être expliqués à l'aide d'un mécanisme proposé par Kremers pour la décomposition de l'H₂O₂ provoquée par l'électron : tandis que l'effet de radiation pourrait être attribué à l'excès des électrons provenants des trappes au début de la réaction.