無(wú)機(jī)合成的熱點(diǎn)領(lǐng)域

無(wú)機(jī)合成化學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)方面取得的國(guó)際先進(jìn)研究成果表現(xiàn)：⑴高難度合成與特殊制備技術(shù)的快速發(fā)展使具有復(fù)雜功能體系的新化合物、物相與物態(tài)合成數(shù)量大幅度增加，開(kāi)發(fā)了大量復(fù)合、雜化與組裝材料；⑵在合成與制備化學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上開(kāi)拓了大量新合成反應(yīng)、合成路線與合成技術(shù)，包括極端條件下的合成，各類(lèi)高選擇性合成反應(yīng)技術(shù)等；⑶生產(chǎn)過(guò)程中綠色(節(jié)能、高效、潔凈、經(jīng)濟(jì))合成路線的研究與開(kāi)發(fā)；⑷特定功能與生物活性的化合物、分子集合體與材料的分子設(shè)計(jì)、定向合成與分子(晶體)工程研究的積極開(kāi)展。

⑴特種結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)材料的制備

所有具有特定性能的無(wú)機(jī)物都有其本身固有的結(jié)構(gòu)與組成。如以缺陷為例，由于物質(zhì)的很多性質(zhì)與晶體內(nèi)的有關(guān)缺陷存在相關(guān)聯(lián)，因而非計(jì)量化合物中各類(lèi)結(jié)構(gòu)缺陷的制備以及相關(guān)制備規(guī)律與測(cè)定方法的研究，是目前無(wú)機(jī)合成化學(xué)的一個(gè)前沿課題。除此之外,還有特定結(jié)構(gòu)與化學(xué)屬性的表面與界面的制備、層狀化合物與其特定的多面體、各類(lèi)層間嵌插結(jié)構(gòu)與特定結(jié)構(gòu)鏈狀無(wú)機(jī)物的制備、混價(jià)無(wú)機(jī)物和特定結(jié)構(gòu)的配合物或簇合物的制備以及近期發(fā)展蓬勃的分子基材料和具有特種孔道結(jié)構(gòu)材料的合成與制備等。插層化合物的制備反應(yīng)層板上的原子以強(qiáng)烈的共價(jià)鍵相互作用，層間以分子間力作用的層狀或?qū)又鶢罨瘜W(xué)物質(zhì)，它們具有納米級(jí)的層厚度、一定的層電荷密度、層間具靜電引力作用等特點(diǎn)應(yīng)用柔軟化學(xué)法處理層狀化合物，使其剝離成具有基本最小結(jié)晶構(gòu)造通過(guò)高溫高壓處理，重組調(diào)控層間距，得到復(fù)合化合物。通常將具有插層結(jié)構(gòu)并具有特定功能的插層化合物稱為插層材料(layeredandpillaredmaterial)，它們可作選擇性吸附劑、選擇性催化劑及磁性材料多孔材料合成的前驅(qū)體和鋰二次電池的正極材料等。

插層主體(Host)一些極性分子可以通過(guò)吸附、插入、夾入、懸掛、柱撐、嵌入等方式破壞分子間力進(jìn)入層狀化合物的層間而不破壞其層狀結(jié)構(gòu)。插層客體(guest)插層復(fù)合物(intercalationcomplex)制備納米級(jí)層狀功能材料的剝離/重組反應(yīng)過(guò)程

YuanJ.,LiuZ.-H.,QiaoS.,etal.JournalofPowerSources,2009,189:1278Liu,Z.-H.,Ooi,K.,Kanoh,H.,etal.Langmuir,2000,16:4154Liu,Z.-H.,Yang,X.,Makita,Y.,etal.ChemistryofMaterials,2002,14:4800

2009年5月10～15日，第15屆層間化合物國(guó)際會(huì)議(15thInternationalSymposiumonIntercalationCompounds，簡(jiǎn)稱ISIC15）在清華大學(xué)舉辦。ISIC作為兩年一度的國(guó)際會(huì)議，自從1977年在法國(guó)的LaNapoule首次舉辦以來(lái)，至今已經(jīng)有32年歷史，目前已經(jīng)成為世界插層化合物及相關(guān)材料研究的重要學(xué)術(shù)交流平臺(tái)。ISIC15的主題涉及層狀材料及層間化合物、炭及石墨材料、超導(dǎo)與超晶格材料、能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換材料等領(lǐng)域的物理與化學(xué)問(wèn)題。ISIC⑵軟化學(xué)合成軟化學(xué)是相對(duì)于硬化學(xué)而言的。它是指在較溫和條件下實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。例如，在稀土無(wú)機(jī)固體化合物制備上，除采用一般的高溫固相反應(yīng)法外，還有許多新的方法如前驅(qū)體法、溶膠-凝膠法、溶劑熱合成法、插入反應(yīng)、離子交換過(guò)程、熔體(助熔劑)法、拓?fù)浠瘜W(xué)過(guò)程及一些電化學(xué)過(guò)程等軟化學(xué)法已成為新型的材料制備技術(shù)。①軟化學(xué)軟化學(xué)提供的方法依賴的是人的知識(shí)、智慧、技能和創(chuàng)造力,因而從某種意義上可以說(shuō)軟化學(xué)是一個(gè)具有智力密集型特點(diǎn)的研究領(lǐng)域。嚴(yán)格講，軟化學(xué)合成也屬綠色化學(xué)范疇。水法冶金就是對(duì)高溫冶金的改造。例如，儲(chǔ)氫合金的化學(xué)合成。一個(gè)典型反應(yīng)是此反應(yīng)原先的工業(yè)方法是將高純金屬組分按配比裝在高溫電弧爐或感應(yīng)爐中，在真空或惰性氣氛保護(hù)下熔煉。微熱儲(chǔ)氫合金是怎樣工作的？合金氫化物實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵是它們能吸入和放出同量的氫氣而性質(zhì)不發(fā)生變化。儲(chǔ)氫合金的典型吸放氫曲線氫化前，須將合金磨碎至粒狀并進(jìn)行活化，放入中壓至高壓的氫氣氛中令其吸氫，借以消除對(duì)吸氫不利的表面障礙物，吸氫飽和后再升溫減壓使之放氫。符合實(shí)用要求的儲(chǔ)氫合金應(yīng)滿足的條件：

價(jià)格或制造成本低廉

原料易得

高的儲(chǔ)氫容量

容易活化

充放氫動(dòng)力學(xué)性質(zhì)優(yōu)越

使用安全

對(duì)雜質(zhì)敏感性不高

具有確定的化學(xué)穩(wěn)定性目前，正在研究或接近實(shí)用的儲(chǔ)氫材料有：Mg2Cu、TiFe、TiMn、TiCr2、LaNi5、ZrMn2和含稀土金屬（La、Ce）的Ni、Zr、Al或Cr-Mn組成的多元合金。最近研制的Re–Nb-Zr-Al四元儲(chǔ)氫合金，幾乎可完全滿足上述條件且不受氫氣純度的影響。吸滿氫氣的鈦-鋯儲(chǔ)氫合金

不需用高純金屬作原料；

制得的合金是有一定顆粒度的粉末，不需在使用時(shí)再磨碎；

產(chǎn)品本身具有高活性；

產(chǎn)品具有良好的表面性質(zhì)和優(yōu)良的吸放氫性能；

合成方法簡(jiǎn)單；

有可能降低成本；

為廢舊儲(chǔ)氫合金的回收再生開(kāi)辟了新途徑。申泮文院士領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了一系列儲(chǔ)氫合金的化學(xué)合成法，用簡(jiǎn)單技術(shù)和較低成本獲得了3個(gè)系列儲(chǔ)氫材料：水解共沉淀還原法制備鈦鐵系合金，用共沉淀還原法制備鎳基合金，用置換擴(kuò)散法制備鎂基合金。軟化學(xué)法具備如下特點(diǎn)：良好的熱物理性能優(yōu)異的光學(xué)性能與生俱來(lái)的寬帶高電阻半導(dǎo)體特性色澤鮮艷、性能穩(wěn)定且無(wú)毒性Ln2S3廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)紅外傳輸材料激光、熒光、閃爍和光學(xué)磁性儀器制造新型無(wú)機(jī)顏料塑料、涂料、玻璃制品和陶瓷材料單質(zhì)直接合成法

2La+3SLa2S3沸點(diǎn)純度?99.999%純度?99.95%b.p.3454℃改變硫源合成法

將干燥的H2S通入鑭系無(wú)水鹵化物或硫酸鹽中，加熱至600~1000℃制得：

3H2S+2LnCl3→Ln2S3+6HCl顯然很難!加拿大G.D.Scholes教授的研究小組利用此法先得到前驅(qū)體，然后在280℃加熱得到了納米EuS。前驅(qū)體法前驅(qū)體與配體的結(jié)構(gòu)式

利用前驅(qū)體熱解得到的納米EuS的TEM圖

T.Mirkovic,M.A.Hines,P.S.Nair,etal.Chem.Mater.2005,17:3451-3456合成含硫配合物前驅(qū)體的熱化學(xué)循環(huán)

⑶極端條件下的合成

極端條件是指極限情況，即超高溫、超高壓、超真空及接近絕對(duì)零度、強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)、激光、等離子體等。例如，在模擬宇宙空間的情況下，可能合成出沒(méi)有位錯(cuò)的高純度晶體。移動(dòng)速度達(dá)1.7kM/s高溫高壓

100μm人造金剛石金屬片生成金剛石晶體的電子-光學(xué)照片⑷無(wú)機(jī)功能材料的制備

由于高新技術(shù)工業(yè)和高科技領(lǐng)域的實(shí)際需求，無(wú)機(jī)功能材料的制備、復(fù)合與組裝越來(lái)越受到重視。例如：①材料的多相復(fù)合；②材料組裝中的host-guestchemistry；③無(wú)機(jī)-有機(jī)納米雜化。雜化材料是繼單組分材料、復(fù)合材料和梯度材料之后的第四代材料,特別是有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料兼有有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)材料兩者的優(yōu)異性能,引起了科學(xué)界極大的興趣和廣泛研究。例如，溶膠-凝膠法可以避免高溫處理過(guò)程所引起的相分離,從而成為制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的常用方法。不同聚合物濃度下形成的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化聚合物

⑸特殊聚集態(tài)材料的合成

指特殊聚集態(tài)化合物或材料的合成制備化學(xué)和技術(shù)。例如，無(wú)機(jī)膜、非晶態(tài)(玻璃態(tài))、微孔與膠團(tuán)簇、單晶與具有不同晶貌的物質(zhì)如晶須等。“隱形衣”外形如同一條浴巾美國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的“隱形衣”外形如同一條黃色的浴巾，由數(shù)以千計(jì)的類(lèi)似人造玻璃纖維的“超材料”組成，當(dāng)微波射到披有隱身材料的物體上時(shí)，這些材料可以“抓住”微波并能引著微波“繞著走”，從而改變其方向，避開(kāi)儀器探測(cè)，整個(gè)過(guò)程就像水流經(jīng)過(guò)一塊圓滑的巖石而發(fā)生分流一樣，起到將物體隱形的作用?！半[形衣”使軍方有可能成為這項(xiàng)技術(shù)的第一個(gè)受益者。R.Liu,C.Ji,J.J.Mock,etal.Science，2009,323:366

⑹特種功能材料的分子設(shè)計(jì)

指開(kāi)展特定結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)化合物或功能無(wú)機(jī)材料的分子設(shè)計(jì)、剪裁與分子工程學(xué)的研究。由于材料科學(xué)在諸領(lǐng)域日益重要的地位，以特定的功能為導(dǎo)向，在分子水平上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建，研究分子構(gòu)件的形成和組裝規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對(duì)特定性能的材料進(jìn)行定向合成。為從根本上達(dá)到這一目標(biāo)，材料的分子設(shè)計(jì)與構(gòu)筑的研究被寄予厚望。材料的分子設(shè)計(jì)與構(gòu)筑以全新的視角、獨(dú)特的方式，解決特種功能材料的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)控制、表面改性以及分子設(shè)計(jì)等問(wèn)題，不僅促進(jìn)了材料科學(xué)的發(fā)展，更使材料科學(xué)和實(shí)際應(yīng)用有了新的飛躍。用甲酸根構(gòu)筑分子磁性體系方面的研究(d)以CH3NH2CH2CH2NH2CH32+

為模版的陰離子金屬甲酸網(wǎng)絡(luò)（a）中性鉆石網(wǎng)絡(luò)

[M3(HCOO)6]（b）以NH4+為模版的陰離子金屬甲酸網(wǎng)絡(luò)（c）以CH3NH3+為模版的陰離子金屬甲酸網(wǎng)絡(luò)三維甲酸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱DXin-YiWang,Zhe-MingWangandSongGao.Chem.Commun.,2008,281高松院士碳納米管的手性可控制備和修飾

在離子液體介質(zhì)中，利用常見(jiàn)的陰離子表面活性劑實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬性和窄帶隙半導(dǎo)體性碳納米管的選擇性修飾，還可通過(guò)改變表面活性劑的種類(lèi)和濃度對(duì)碳納米管能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行可控調(diào)制。不同能帶結(jié)構(gòu)的納米管與陰離子表面活性劑相互作用JinyongWang,HaibinChuandYanLi.ACSNano,2008,2:2540JinyongWang,YanLi.J.Am.Chem.Soc.,2009,131:5364YanLi,JieLiu.NanoLett.,2009,9:800中國(guó)科學(xué)院院士黃春輝教授領(lǐng)導(dǎo)的稀土材料化學(xué)與應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“光電功能材料研究組”，對(duì)稀土配位化學(xué)的研究主要涉及功能稀土配合物的分子設(shè)計(jì)、合成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)研究，特別是稀土配合物的光致發(fā)光及電致發(fā)光性質(zhì)的研究。他們采用向配體中引入功能基團(tuán)的策略，使電致發(fā)光器件的亮度和效率得到了大幅度的提高。在分子基光電功能膜材料的研究中，系統(tǒng)地探索了半菁染料體系的結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)化性質(zhì)的關(guān)系，開(kāi)發(fā)了一類(lèi)新的光電轉(zhuǎn)化材料。在染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池的研究中，采用電極雜化及表面修飾等方法提高了太陽(yáng)能化學(xué)電池的一些重要指標(biāo)。光電功能材料黃春輝院士⑺仿生合成

利用生物可將用常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的非常復(fù)雜的合成過(guò)程變得高效、有序和自動(dòng)進(jìn)行。

化學(xué)仿生學(xué)

指在分子水平上模擬生物的功能，將生物的功能原理用于化學(xué)，借以改善現(xiàn)有的和創(chuàng)造嶄新的化學(xué)原理和工藝的科學(xué)。仿生合成對(duì)設(shè)計(jì)合成新物質(zhì)、新材料、新方法和新工藝有重要意義，可加深人們對(duì)生命現(xiàn)象和生命奧妙的認(rèn)識(shí)。

納米材料自組裝無(wú)機(jī)材料的仿生合成過(guò)程關(guān)鍵是巧妙選擇合適的無(wú)機(jī)物沉積模板

仿生膜的研究

天然生物膜的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)與制造出與其組成或結(jié)構(gòu)相似的仿生膜材料，模仿出生物膜的信息傳輸和識(shí)別功能,如具有選擇性通透作用，則仿生膜就具有了低能耗、低成本和單級(jí)效率高，室溫下特別適合于熱敏物質(zhì)的分離，應(yīng)用廣泛和裝置簡(jiǎn)單、操作方便、不污染環(huán)境等特點(diǎn)。

神奇的人工膜當(dāng)包含著氫氧化鈉水溶液的油珠被放到含酚的廢水里時(shí)，靠著表面活性劑的幫助，形成了一種所謂的表面活性劑液膜，把水和廢水隔開(kāi)，而廢水中的酚卻能很快地通過(guò)液膜“鉆入”水珠，與氫氧化鈉反應(yīng)生成酚鈉，再也不能“回去”了生物礦化生物體能在常溫、常壓下利用周?chē)h(huán)境中極其簡(jiǎn)單和常見(jiàn)的無(wú)機(jī)成分，通過(guò)分子組裝、模板成型等途徑，一邊承載一邊組裝實(shí)現(xiàn)溫和條件下的材料制備，使其與自身生成的聚合物相結(jié)合，制造出復(fù)合材料。不僅高效利用資源而且高度環(huán)保。

生物礦化—鈣化殼的形成

醫(yī)用納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合骨充填材料醫(yī)生將活性納米仿生骨移植進(jìn)人體(右圖為12周后)

從仿生學(xué)角度出發(fā),在制備納米羥基磷灰石的過(guò)程中,應(yīng)適當(dāng)引入CO32-、F-以利于更好地模仿自然牙的組成,制備出高性能的n-HA與高分子或牙科樹(shù)脂復(fù)合材料。⑻納米粉體材料的制備

美國(guó)全國(guó)科學(xué)基金會(huì)曾發(fā)表聲明：“當(dāng)我們進(jìn)入2l世紀(jì)時(shí)，納米技術(shù)將對(duì)世界人民的健康、財(cái)富和安全產(chǎn)生重大的影響，至少如同20世紀(jì)的抗生素、集成電路和人造聚合物那樣?！奔{米材料的二維結(jié)構(gòu)（實(shí)心球代表晶內(nèi)原子，空心球?yàn)榻缑嫣幵樱┒喾N結(jié)構(gòu)新穎的納米晶

納米晶材料是一種非平衡態(tài)的結(jié)構(gòu),可用不同的化學(xué)法制備出多種結(jié)構(gòu)新穎的納米晶。①化學(xué)沉淀法②化學(xué)還原法③溶膠-凝膠法④水熱-溶劑熱法⑤熱分解法⑥微乳液法⑦高溫燃燒合成法⑧模板合成法⑨電解法新材料開(kāi)發(fā)研究中組合化學(xué)的基本思想和主要過(guò)程

⑼組合化學(xué)確定材料Sr2CeO4組成的并行處理過(guò)程

以自動(dòng)薄膜合成的25000個(gè)成員組成的組合庫(kù)中，確定了一種非同尋常無(wú)機(jī)氧化物發(fā)光材料Sr2CeO4,該物質(zhì)在485nm處出現(xiàn)藍(lán)-白最大發(fā)射，其量子產(chǎn)量為0.48±0.02。

E.

Danielson,M.Devenney,D.M.Giaquinta,etal.Science,1998,279:837

按照《GreenChemistry》雜志的定義，綠色化學(xué)是指:在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)有效利用(最好可再生)原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險(xiǎn)的試劑和溶劑。今天的綠色化學(xué)概念已更為規(guī)范，是指能夠保護(hù)環(huán)境的化學(xué)技術(shù)。它可通過(guò)使用自然能源，避免給環(huán)境造成負(fù)擔(dān)、避免排放有害物質(zhì)。利用太陽(yáng)能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲(chǔ)藏技術(shù)的開(kāi)發(fā),并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少?gòu)U棄物排放量.

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綠色化學(xué)的概念

⑽綠色化學(xué)

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)（environmentally

benign

chemistry)、環(huán)境友好化學(xué)(environmentally

friendly

chemistry)、清潔化學(xué)(clean

chemistry)。綠色化學(xué)是新世紀(jì)人們追求健康、環(huán)保、生態(tài)平衡的趨勢(shì)，是在保護(hù)人類(lèi)賴以生存的地球，因此各國(guó)政府極為關(guān)心。1990年美國(guó)頒布了《污染防治條例》，將污染的防治定為國(guó)策；1996年設(shè)立了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”。日本制定了“21世紀(jì)重建綠色地球”的新陽(yáng)光計(jì)劃，設(shè)立了“為地球創(chuàng)新技術(shù)的研究院”。1991年德國(guó)制定了“為環(huán)境而研究的計(jì)劃”。2000年英國(guó)設(shè)立了“Jerwood

Salters環(huán)境獎(jiǎng)”。1988年荷蘭制訂了“清潔生產(chǎn)手冊(cè)”。各國(guó)政府極為關(guān)心

我國(guó)在1993年世界環(huán)境和發(fā)展大會(huì)之后，編制了《中國(guó)21世紀(jì)議程》，鄭重聲明走可持續(xù)發(fā)展道路的決心。1995年中國(guó)科學(xué)院化學(xué)部組織了《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》院士咨詢活動(dòng)；1997年國(guó)家自然科學(xué)基金委“九五”重大項(xiàng)目“環(huán)境友好石油化工催化化學(xué)與反應(yīng)工程”立項(xiàng)；1997年香山科學(xué)會(huì)議第72次學(xué)術(shù)研討會(huì)議題為“可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)—綠色化學(xué)”；1998年在合肥舉行第一屆國(guó)際綠色化學(xué)高級(jí)研討會(huì)；1999年在北京舉行議題為“綠色化學(xué)的基本科學(xué)問(wèn)題”的第16次九華山科學(xué)論壇；2000年科學(xué)技術(shù)部《國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目》立項(xiàng)——石油煉制和基本有機(jī)化學(xué)品合成的綠色化學(xué)。

中國(guó)國(guó)家副主席習(xí)近平2010年4月10日在海南開(kāi)幕的博鰲亞洲論壇主旨演講中，表示“中國(guó)推動(dòng)綠色發(fā)展說(shuō)到做到?！?/p>

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綠色化學(xué)的12條原則

污染預(yù)報(bào)最好是預(yù)防廢物產(chǎn)生而不要等到產(chǎn)生以后再來(lái)治理。

原子經(jīng)濟(jì)化學(xué)合成的設(shè)計(jì)要最大限度地將生產(chǎn)過(guò)程使用的所有原料納入最終產(chǎn)品中。

不那么有害的化學(xué)合成只要辦得到,設(shè)計(jì)合成方法時(shí)要使用和生產(chǎn)對(duì)人群健康和環(huán)境危害小或無(wú)毒的物質(zhì)。

設(shè)計(jì)較安全的化學(xué)物質(zhì)，設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品要讓它發(fā)揮所需功能而盡量減少其毒性。

較安全的溶劑和輔料，盡可能少用各種輔助物質(zhì)如溶劑、分離劑和其他物質(zhì),要使用安全的物質(zhì)。

設(shè)計(jì)考慮能源效率，從環(huán)境和經(jīng)濟(jì)影響角度重新認(rèn)識(shí)化學(xué)過(guò)程的能源需求并應(yīng)盡量少用能源，合成方法應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行。

使用可再生原料技術(shù)，經(jīng)濟(jì)上可行時(shí)要用可再生原料代替消耗性原料。

減少衍生物用，一些手段（如鎖定基因、保護(hù)與反保護(hù)和暫時(shí)改變物理、化學(xué)過(guò)程）盡量減少不必要的衍生物,因?yàn)樗箢~外反應(yīng)物質(zhì)并能產(chǎn)生廢物。

催化物質(zhì)(盡可能有選擇性)比化學(xué)計(jì)量物質(zhì)要好。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮可降解性，設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品要使其用過(guò)后能降解成無(wú)害物質(zhì)而不是持續(xù)存在于環(huán)境中。

對(duì)污染預(yù)防進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，要進(jìn)一步開(kāi)展分析方法的研究,進(jìn)行實(shí)時(shí)和生產(chǎn)過(guò)程中的監(jiān)測(cè),在生成有害物質(zhì)前加以控制。

選擇安全的化學(xué)過(guò)程，在化學(xué)過(guò)程中使用的物質(zhì)和物質(zhì)的形成過(guò)程要能盡量減少發(fā)生化學(xué)事故的可能性,包括釋放化學(xué)物質(zhì)、爆炸和起火。

綠色化學(xué)的12條原則

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綠色化學(xué)的核心和主要特點(diǎn)

充分利用資源和能源，采用無(wú)毒、無(wú)害的原料；

在無(wú)毒、無(wú)害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少向環(huán)境排放廢物；

提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”；

生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。

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綠色化學(xué)在無(wú)機(jī)合成中的應(yīng)用有一些老合成反應(yīng)本身就是綠色合成反應(yīng)。例如，索爾維制堿法,在反應(yīng)中利用氨作為循環(huán)試劑使反應(yīng)可以在溫和條件下進(jìn)行。利用循環(huán)試劑的反應(yīng)稱為循環(huán)反應(yīng)，循環(huán)反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)副產(chǎn)物可以回收循環(huán)利用，符合綠色化學(xué)原則。

侯德榜的“氨堿法”，也是有效的綠色無(wú)機(jī)合成反應(yīng)系統(tǒng)。地球上的智慧在這張照片上

熱化學(xué)循環(huán)分解水

氫能源是21世紀(jì)的清潔能源。

雖然有多種制氫方法，但是熱化學(xué)循環(huán)分解水的研究頗有生命力，這是因?yàn)楦鶕?jù)能量衡算，它可能成為能耗最低的和最合理的制氫工藝。最為成熟的制氫熱化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)

第1種：用硫酸二氧化二鑭為循環(huán)試劑的熱化學(xué)循環(huán)

該反應(yīng)系列需要的最高溫度為650K，HI的最高產(chǎn)率為32%。第2種：利用太陽(yáng)能分解金屬氧化物的熱化學(xué)循環(huán)

1080℃400℃175℃995℃室溫第3種：硫-碘-鎂熱化學(xué)循環(huán)硫-碘-鎂熱化學(xué)循環(huán)流程圖第4種：溴-鈣-鐵熱化學(xué)循環(huán)

溴-鈣-鐵熱化學(xué)循環(huán)流程圖“稻草變黃金”金剛石相CCl4(l)+Na(s)700℃，Ni-Co-Mn合金催化劑YadongLi,YitaiQian,HongweiLiao,etal.Science,1998,281:246錢(qián)逸泰院士水熱-溶劑熱合成

超臨界二氧化碳合成處于臨界壓力和臨界溫度以上的二氧化碳流體，會(huì)同時(shí)具有液體高密度和氣體低黏度的特點(diǎn)，擴(kuò)散系數(shù)較大，有極高的溶解能力。超臨界二氧化碳萃取分離整個(gè)過(guò)程在一個(gè)高壓密閉容器中進(jìn)行，沒(méi)有細(xì)菌和任何外來(lái)雜質(zhì)污染物料，同時(shí)，系統(tǒng)中各段溫度一般在萃取生物活性物質(zhì)時(shí)都不超過(guò)65℃，從而保證其中的熱敏性物質(zhì)不被破壞，又由于二氧化碳為惰性氣體，被萃取物不會(huì)被氧化。這里，CO2既是溶劑，又是反應(yīng)物。我們將合成的含硫配合物前驅(qū)體與苯的混合液泵送入不銹鋼的反應(yīng)器中，再以溶劑苯填裝至反應(yīng)器體積的85%。加封反應(yīng)器并以速率10℃

·min-1的升溫至350℃，此時(shí)反應(yīng)體系的壓力為18MPa。在此反應(yīng)條件保溫1h，然后以10℃

·min-1降至室溫。將混合體系過(guò)濾，再以無(wú)水乙醇洗滌沉淀得暗紅色晶體，經(jīng)鑒定是純相20nm倍半硫化稀土晶粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件下前驅(qū)體的用量，溶劑苯對(duì)反應(yīng)器的填裝體積比及反應(yīng)溫度對(duì)La2S3的形成至關(guān)重要。溶劑苯對(duì)反應(yīng)器不同填裝體積比反應(yīng)溫度下實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響體積比/%溫度/℃30031032033034035036070無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)75無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)80無(wú)無(wú)有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）無(wú)85有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（少雜質(zhì)）有（少雜質(zhì)）純相有（含雜質(zhì)）90有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）有（含雜質(zhì)）無(wú)無(wú)苯熱合成超臨界裝置剖面圖

綠色電解合成

Terence

等首次成功地通過(guò)電化學(xué)法合成了乙醇硅,并于1973年申請(qǐng)了電化學(xué)制備Si,Ge,Zr,Ta等金屬醇鹽的專(zhuān)利。馬淳安等成功地進(jìn)行了乙醇鈦的綠色電化學(xué)合成研究：采用直接電化學(xué)法合成了乙醇鈦。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)反應(yīng)溫度為60℃，電極間距為0.6cm,電流密度為0.004A·cm-2,支持電解質(zhì)質(zhì)量濃度為62.9×10-4g·mL-1,電解時(shí)間為9h時(shí),可以得到最佳的電解效果,此時(shí)電流效率和產(chǎn)物收率均在90%以上。該方法具有綠色無(wú)污染、電流效率及收率高等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)的硝化反常采用硝酸-硫酸或硝酸-乙酸酐作為硝化劑，但其具有原子經(jīng)濟(jì)性差、廢酸難以回收等缺點(diǎn)。

MillarRW等采用了一種以N2O5作為硝化劑的綠色硝化技術(shù)，它不僅可以克服傳統(tǒng)硝化技術(shù)的種種缺點(diǎn)，而且無(wú)副反應(yīng)發(fā)生，可對(duì)酸敏性或水敏性物質(zhì)進(jìn)行硝化。蘇敏等對(duì)新型綠色硝化劑N2O5的電化學(xué)合成研究進(jìn)展給予了綜述。

一部得到2009年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金委員會(huì)的批準(zhǔn)和資助，由馬淳安教授編寫(xiě)的《綠色電化學(xué)合成》學(xué)術(shù)著作,不久將會(huì)面世。

低熱固相合成

低熱固相合成的概念

在固相