锰氧八面体分子筛（OMS）是一类孔道截面为矩形的分子筛,按其孔道截面的长宽可分为OMS-1～OMS-7,OMS-2（具有2*2孔道结构的锰氧八面体分子筛）作为其中的一员,是一种电导率高(10^-2Ω^-1 cm^-1))、比表面积大(10² m² g^-1)、合成方法简便的分子筛材料,在CO的氧化、苯乙烯的氧化、过氧化氢的分解等催化反应中表现出了优良的催化性能。本文包含两项工作,一为Cu或Ni掺杂的OMS-2的制备、表征及催化过氧化氢分解的研究,二为碱催化过氧化氢分解均匀释氧的研究。具体内容通过以下五章进行论述。第一章概述了过氧化氢及其催化分解方面的应用,综述了过氧化氢分解催化剂的现状以及OMS-2分子筛催化剂的结构特征和制备方法。第二章制备了七种Mn³⁺/Mn⁴⁺比高、晶粒尺寸小的Cu-OMS-2或Ni-OMS-2分子筛催化剂。对催化剂进行了X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、低温N₂吸附、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）和表面光电子能谱（XPS）等表征。第三章研究了制备温度、Cu或Ni的掺杂浓度对催化剂结构性能的影响,发现OMS-2系列催化剂均为具有2*2孔道结构的Cryptomelane-Q,syn-KMn₈O₁₆晶体,由宽为9～30 nm（平均19 nm）,长69～360 nm（平均212 nm）的纳米棒组成,BET比表面积为120～180 m² g^-1,孔体积为0.69～1.04 cm³ g^-1,微孔、介孔、大孔的体积百分比分别在4%～6%、32%～61%、34%～62%范围内,75%以上的比表面积由微孔和小于34.48 nm的介孔提供。七种分子筛中曲率半径在0.49 nm附近、27～59 nm范围内的孔的体积较大,分别对应分子筛的2*2孔道和纳米棒之间的堆积结构。催化剂表面O/Mn比在3.1～4.9范围内,远高于晶体化学计量数之比和体相O/Mn比（2.09～2.15）。Mn³⁺/Mn⁴⁺比在0.6～2.0范围内,高于大多已报导的OMS-2系列催化剂。Mn⁴⁺/O比在0.06～0.19范围内,Mn⁴⁺/（Mn+O）比在0.05～0.15范围内。制备温度、掺杂金属的种类和浓度的变化不会改变晶体结构,但会影响分子筛的晶粒大小、比表面和孔径分布、表面Mn³⁺/Mn⁴⁺比、Mn⁴⁺/O比和Mn⁴⁺/（Mn+O）比。随着制备温度的升高,Cu-OMS-2或Ni-OMS-2分子筛晶粒大小减小,分子筛中曲率半径在3.4～10 nm范围内的孔的体积和比表面积变化不大（<10%）,曲率半径在27～59 nm范围内的孔（纳米棒堆叠孔）的体积减小20.6%,比表面积减小19.0%、曲率半径在59.6～273 nm范围内的孔的体积和比表面积随机波动（波动幅度-9%～26%）。随着掺杂Ni或Cu浓度的增加,分子筛中曲率半径在0.31～1.94 nm和0.5～34.48 nm的孔体积先增加后减小,由于表面积主要由微孔和小于37 nm的介孔提供,因此比表面积也先增加后减小。制备温度的提高会造成分子筛表面层Mn³⁺/Mn⁴⁺比增大。Ni的掺杂会造成分子筛表面层Mn³⁺/Mn⁴⁺比减小,而且随着Ni掺杂浓度的升高,Mn³⁺/Mn⁴⁺比减小。对于Cu掺杂的Cu-OMS-2分子筛,这种变化正好相反。第四章评价了OMS-2系列催化剂对过氧化氢催化分解的活性,结果表明七种分子筛催化剂在过氧化氢的催化分解反应中均表现出很高的催化活性。催化剂活化能在20.4～67.8 k J mol^-1之间。25℃时转化速率在0.0546～0.110 mol s^-1 g^-1范围内,高于商用Mn O₂和Ir、Os、Pt、Pd等贵金属,也高于同类型的金属掺杂的OMS-2催化剂。制备温度、掺杂金属的种类和浓度不同,活化能不同。随着制备温度的升高,Cu或Ni掺杂的OMS-2催化剂催化过氧化氢分解的活化能增大;掺杂Ni后活化能降低,随着Ni掺杂浓度的提高,活化能降低;掺杂Cu后活化能升高,但随着Cu掺杂浓度的提高,活化能降低。Mn⁴⁺和Mn³⁺在OMS-2系列催化剂催化过氧化氢分解的过程中具有关键作用。随着表面Mn³⁺/Mn⁴⁺比、Mn⁴⁺/O比或Mn⁴⁺/（Mn+O）比的增大,分子筛催化分解过氧化氢的活性先增大后减小(k_max/k_min=1.98)。表面Mn³⁺/Mn⁴⁺比、Mn⁴⁺/O比和Mn⁴⁺/（Mn+O）比是影响过氧化氢分解活性的主要因素,它们将晶粒大小、比表面积和孔径分布对催化活性的影响掩盖。未掺杂的OMS-2在25℃时过氧化氢分解的转换速率最高,对应的Mn³⁺/Mn⁴⁺比值为0.9163。掺杂Cu或Ni都会使催化剂表面Mn³⁺/Mn⁴⁺比值偏离此最优值,造成催化过氧化氢分解的转换速率降低,且掺杂浓度越大,Mn³⁺/Mn⁴⁺比偏离的越多,催化活性降低的也越多。另外随着表层Mn⁴⁺/O和Mn⁴⁺/（Mn+O）比增大,过氧化氢催化分解活性先增加后降低。未掺杂的OMS-2在25℃时过氧化氢分解的转换速率最高,对应的Mn⁴⁺/O和Mn⁴⁺/（Mn+O）比分别为0.14、0.11。Ni的掺杂会造成表层Mn⁴⁺/O和Mn⁴⁺/（Mn+O）比增大,而且随着Ni掺杂浓度升高,Mn⁴⁺/O和Mn⁴⁺/（Mn+O）比增大。低浓度Cu的掺杂会造成表层Mn⁴⁺/O比和Mn⁴⁺/（Mn+O）比增大,但随着Cu掺杂的提高,表层Mn⁴⁺/O比和Mn⁴⁺/（Mn+O）比减小。第五章建立了过氧化氢分解的数学模型并进行了数值计算,确立了碱催化过氧化氢分解均匀释氧的工艺。首先我们通过文献法和实验法确定了数学模型参数,然后以水浴温度为变量,释氧的平均速率和平稳性为指标,进行了数值计算,确立了三种平稳释氧的控温工艺:水浴温度始终为30℃、水浴初始温度为30℃,25 min后设为40℃,水浴初始温度为30℃,28 min后设为40℃。按照三种工艺控制水浴温度,0.32 g Na OH催化7.0 m L的27.5%的过氧化氢溶液分解过程释氧均匀,平均释氧速率在10.6～11.0 m L/min。