綠色化學(xué)合成反應(yīng)及工藝研究進(jìn)展-材料科學(xué)畢業(yè)論.docVIP

無機(jī)合成與制備化學(xué)論文論文題目：綠色化學(xué)合成反應(yīng)及工藝研究進(jìn)展姓 名：楊 麗 學(xué) 號(hào)：2012507295 專業(yè)班級(jí)：材料科學(xué)與工程2012級(jí)2班 日 期：2015年5月30日 綠色化學(xué)合成反應(yīng)及工藝研究進(jìn)展摘要：以大量實(shí)例介紹了近十年來國(guó)內(nèi)外綠色化工迅速發(fā)展的情況。闡述了綠色化學(xué)的概念、發(fā)展?fàn)顩r和存在的問題，探討綠色化學(xué)在化學(xué)合成的重要性以及必要性。指出研發(fā)節(jié)約資源、能源低排放、零排放更安全、更環(huán)保的化工技術(shù)構(gòu)建資源共享、副產(chǎn)品互換、產(chǎn)業(yè)共生、穩(wěn)定高效的生態(tài)化工工業(yè)園是化學(xué)工業(yè)今后發(fā)展的方向。關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)、合成、傳統(tǒng)化學(xué)、工藝進(jìn)展、節(jié)能減排1.引言隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，物質(zhì)生活提高，但是也面臨著新的更重要的問題，就是環(huán)境污染問題。其中尤其是化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的問題更是不容忽視，研究與應(yīng)用綠色化學(xué)工藝，來減少環(huán)境污染，已經(jīng)迫在眉睫。本文針對(duì)該問題展開討論，明確及深化綠色化學(xué)工藝的研究與應(yīng)用。2.綠色化學(xué)工藝的研究?jī)?nèi)容綠色化學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)的挑戰(zhàn)，是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的更新和發(fā)展，因此，綠色化學(xué)的研究?jī)?nèi)容是從反應(yīng)原料、反應(yīng)條件、轉(zhuǎn)化方法或開發(fā)綠色產(chǎn)品等角度進(jìn)行研究，打破傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)，設(shè)計(jì)新的對(duì)環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)。主要包括：開發(fā)新型原子經(jīng)濟(jì)性、高選擇性反應(yīng),特別是新型催化劑的開發(fā)和研制;可再生資源和礦物的各種成分的多級(jí)、多層次轉(zhuǎn)化和高效綜合利用;新反應(yīng)條件及過程如超臨界流體、環(huán)境無害的反應(yīng)介質(zhì)等;酶催化和仿生催化以及生物質(zhì)分子和酶分子在催化過程中的構(gòu)效關(guān)系;制備與環(huán)境相容的可生物降解的新材料;重要農(nóng)藥和藥物及其中間體的綠色生產(chǎn)。2.1綠色化學(xué)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r在我國(guó),綠色化學(xué)已經(jīng)提出15年。1995年中科院提出綠色化學(xué)與技術(shù)推進(jìn)化工生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的途徑;1997年國(guó)家自然科學(xué)基金委提出九五重大基礎(chǔ)研究環(huán)境友好石油化工催化化學(xué)與化學(xué)反應(yīng)工程;1998年化學(xué)進(jìn)展雜志出版綠色化學(xué)技術(shù)專輯;1997年、1999年兩次舉辦綠色化學(xué)論壇。全球環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和呼聲的增強(qiáng)推動(dòng)了綠色化學(xué)的發(fā)展。世界各國(guó)逐漸認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)的發(fā)展應(yīng)該從大學(xué)化學(xué)教學(xué)著手。為此,國(guó)內(nèi)外很多大學(xué)都開設(shè)了綠色化學(xué)課程,有些大學(xué)開始招收綠色化學(xué)碩士和博士研究生。3.綠色化工引領(lǐng)工藝發(fā)展3.1原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)當(dāng)前化工行業(yè)面臨的最大考驗(yàn)之一即節(jié)能減排。人們通過不斷反思和總結(jié)化學(xué)與環(huán)境、資源的關(guān)系提出了“原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)”的新對(duì)策。1991年斯坦福大學(xué)托羅斯特教授提出原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)概念。原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域是21世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。其目的是將現(xiàn)有化工生產(chǎn)的技術(shù)路線從“先污染，后治理”改變?yōu)椤皬脑搭^上根除污染”。因而越來越受到各國(guó)政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是綠色化學(xué)的重要內(nèi)容之一。現(xiàn)已成為現(xiàn)代合成化學(xué)中人們關(guān)注的熱點(diǎn)。美國(guó)化學(xué)界把“化學(xué)的綠色化”作為21世紀(jì)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的主要方向之一，并將美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”頒發(fā)給綠色化學(xué)領(lǐng)域的最新成果。在中國(guó)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院組織了綠色化學(xué)與技術(shù)的咨詢活動(dòng)一些綠色化學(xué)化工的研究課題已納入國(guó)家重大科學(xué)技術(shù)計(jì)劃有關(guān)院校也相繼成立了綠色化學(xué)研究機(jī)構(gòu)。3.2綠色化學(xué)工藝綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。按照綠色化學(xué)的原則，理想的化工生產(chǎn)方式應(yīng)是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。為了實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)工藝和工業(yè)，主要著眼于以下幾個(gè)方面：（1）采用無毒、無害的原料：化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中經(jīng)常采用有毒、有害的原料，如劇毒的光氣、氫氰酸、苯類、醛類等原料和中間體，它們嚴(yán)重地污染環(huán)境并危害人類的健康。采用無毒、無害的原料是綠色化學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)。（2）應(yīng)用“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)路線：就是最大限度地利用原料分子中的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，從而實(shí)現(xiàn)廢物的零排放?！霸咏?jīng)濟(jì)”反應(yīng)有利于節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。 (3)采用新型、高效、對(duì)環(huán)境友好、可回收的催化劑：通過選擇催化劑，可以提高反應(yīng)的選擇性，并避免副產(chǎn)物的生成，提高原子的利用率，減少有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的排放。(4)采用無毒、無害的溶劑：致力于開發(fā)無溶劑存在下的反應(yīng)，如固態(tài)反應(yīng)；開發(fā)和應(yīng)用無毒、廉價(jià)、不危害環(huán)境的水介質(zhì)體系；以超臨界流體做介質(zhì)的反應(yīng)將成為綠色合成工藝的重要途徑。(5)產(chǎn)品的綠色化：采用新的工藝、新的原料、新的配方，合成新的對(duì)人類和環(huán)境無毒、無害的綠色產(chǎn)品是綠色化學(xué)的最終使命和終極目標(biāo)。如開發(fā)新型的制冷劑，減少對(duì)臭氧層的破壞；開發(fā)新型的、可生物降解的高分子材料，解決“白色污染”問題。(6)充分應(yīng)用可再生資源：采用可再生資源做化學(xué)化工原料，是綠色化學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)和研究方向。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)代95%以上的有機(jī)化學(xué)品都來自石油和煤，但石油和煤的儲(chǔ)量有限，屬不可再生能源。同時(shí)，石油和煤的開采和加工又嚴(yán)重污染環(huán)境。采用可再生的生物質(zhì)，如淀粉、纖維素、沼氣、糖類等取代傳統(tǒng)的石油、煤等工業(yè)原料既可以保護(hù)資源又有利于環(huán)境，可謂一舉雙得。(7)從產(chǎn)品開發(fā)的途徑上考慮：傳統(tǒng)的化學(xué)工藝的開發(fā)是經(jīng)過漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)探索，并不斷地改進(jìn)、優(yōu)化和完善。在這種研究模式下，必將消耗大量的化學(xué)試劑、溶劑和能源，并源源不斷地產(chǎn)生副產(chǎn)物和廢物。往往開發(fā)一條可行的化學(xué)工藝需要經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間和消耗大量的人力、物力。目前，計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)是一門新興學(xué)科分支，并在實(shí)踐中取得了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。如在有機(jī)合成和藥物合成中，科學(xué)家首先建立了一個(gè)已知的有機(jī)合成反應(yīng)盡可能全的資料庫(kù),然后在確定目標(biāo)產(chǎn)物后,第一步找出一切可產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)；第二步又把這些反應(yīng)的原料作為中間目標(biāo)產(chǎn)物找出一切可產(chǎn)生它們的反應(yīng)路線；接著應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能技術(shù)優(yōu)化出價(jià)廉、物美、不浪費(fèi)資源、不污染環(huán)境的最佳反應(yīng)路線；最后，通過化學(xué)方法合成出所設(shè)計(jì)的目標(biāo)分子。 綠色化學(xué)在節(jié)約原料、保護(hù)環(huán)境、保障人類健康與安全方面發(fā)揮了日益顯著的作用，并受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。世界各國(guó)的許多科研機(jī)構(gòu)和政府部門都在致力于綠色化學(xué)的開發(fā)和推廣應(yīng)用。相信隨著科學(xué)的進(jìn)步和人們綠色意識(shí)的提高，我們的賴以生存的地球環(huán)境會(huì)變得更加美好。4、綠色化學(xué)工藝的應(yīng)用4.1綠色化學(xué)與洗滌用品用“綠色設(shè)計(jì)”“綠色技術(shù)”來生產(chǎn)對(duì)人體無害、環(huán)境友好的綠色洗滌劑。合成洗滌劑中三聚磷酸鈉（STPP）在洗滌去污過程中具有獨(dú)特的作用因此是最為理想的助劑，它的加入大大提高了洗滌劑的性能。但是含磷洗滌劑中磷元素對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化起到一定促進(jìn)作用。酶作為一種生物制品無毒并能完全生物降解，對(duì)環(huán)境的生態(tài)平衡起良性的作用。近年來開發(fā)的包裹技術(shù)、微膠囊技術(shù)和保護(hù)劑技術(shù)，更進(jìn)一步提高了酶對(duì)人體的安全性和酶活力的穩(wěn)定性。酶已從一般輔助料發(fā)展成為與表面活性劑、助劑具有同等重要地位的關(guān)鍵組成，它可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品檔次，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。4.2綠色化學(xué)與化妝品開發(fā)利用綠色天然的原料是制造化妝品的一個(gè)重要方面，如從植物（丹參、紅花、元胡、赤芍等）中提取有效成分，利用生物技術(shù)提取和制造，如胎盤提取物、蜂王漿、膠原蛋白、血清、果酸、DNA、海藻多糖等有效物。甲殼低聚糖是由2個(gè)10個(gè)單糖以苷鍵連接而成的糖類總稱，它是由天然綠色生物材料甲殼素甲殼胺的降解而成。甲殼低聚糖及其衍生物具有獨(dú)特的生理活性和功能性質(zhì)，具有良好的水溶性、保濕性、吸濕性、抑菌作用及促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)，具有生物可降解性等功能，因而可用于護(hù)理皮膚、毛發(fā)的綠色化妝品生產(chǎn)中。采用相對(duì)分子質(zhì)量為103105的甲殼低聚糖作為化妝品材料，效果特好圈。4.3綠色化學(xué)與醫(yī)藥 醫(yī)藥化學(xué)品的綠色生產(chǎn)技術(shù)可生產(chǎn)出更高品級(jí)的產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品具有原料易得，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單和高性能、高附加值的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。因此將綠色化學(xué)應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)⑹且环N新型但非常重要的發(fā)展方向，這也將對(duì)社會(huì)以及全人類做出不可忽視的重大貢獻(xiàn)。5 .國(guó)內(nèi)化學(xué)工業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì) 化肥-發(fā)展高濃度化肥，包括DAP、NPK復(fù)合肥等。改造一批中型化肥企業(yè)向西靠近，在有天然氣或硫、磷資源的地方建設(shè)大型化肥裝置。支持國(guó)外企業(yè)投資中國(guó)建設(shè)高濃度化肥廠。 乙烯-國(guó)家將以乙烯為代表的石油化工定為國(guó)民經(jīng)濟(jì)技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一而大力發(fā)展。力爭(zhēng)到2005年將乙烯產(chǎn)能提高到900萬噸年，乙烯的自足率由43%提高到60%左右，中國(guó)政府鼓勵(lì)中外合資建設(shè)大型乙烯裝置，目前還在建設(shè)的有南京揚(yáng)子巴斯夫(BASF)(乙烯60萬噸年)、上海石化英國(guó)石油(BP)(乙烯90萬噸年)、惠州中海油Shell(乙烯80萬噸年)三個(gè)大型合資項(xiàng)目，還有福建石化Exxon、天津石化Dow等合資乙烯項(xiàng)目都在進(jìn)行準(zhǔn)備工作。對(duì)現(xiàn)有乙烯裝置將通過擴(kuò)產(chǎn)使之優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使小乙烯達(dá)到合理的規(guī)模以提高競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)乙烯原料也將進(jìn)一步優(yōu)化以提高收率降低成本。 精細(xì)化工-加快精細(xì)化工產(chǎn)品發(fā)展，提高化工的精細(xì)化率。 涂料工業(yè)在解決高檔涂料所用的關(guān)鍵原料同時(shí)，大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保型和耐久性涂料，如水基涂料、粉末涂料、輻射固化涂料，有機(jī)硅、有機(jī)氟改性丙烯酸酯徐料，重防腐涂料以及專用涂料等。 染料重點(diǎn)發(fā)展符合國(guó)際紡織品環(huán)保法規(guī)要求的分散、活性、酸性、直接等染料及有害顏料代用品。 近二十年來，隨著全球性環(huán)境污染的加劇、能源的匱乏和社會(huì)公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)及人類可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，人們開始對(duì)造成環(huán)境與生態(tài)惡化的主要元兇化學(xué)和化學(xué)工業(yè)的重要性提出質(zhì)疑。人類的生存和發(fā)展是利用和消耗自然資源的過程。這個(gè)過程的科