綠色化學(xué)綠色催化劑

關(guān)于綠色化學(xué)綠色催化劑2023/2/6第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日那么，什么才是綠色化學(xué)？第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日綠色化學(xué)是指設(shè)計(jì)沒(méi)有或者只有盡可能小的環(huán)境負(fù)作用并且在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品和化學(xué)過(guò)程。它是實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的基本的和重要的科學(xué)手段，包括許多化學(xué)領(lǐng)域，如合成、催化、工藝、分離和分析監(jiān)測(cè)等。第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日但是，你以為這樣就夠了嗎？當(dāng)然不夠！第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)境治理可以更有效率嗎？廢氣排放可以更少嗎？原料利用率可以更高嗎？污染物降解可以更快嗎？第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)然可以！第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日綠色催化劑（Greencatalyst）保證目標(biāo)產(chǎn)物的高轉(zhuǎn)化率、副產(chǎn)物的低轉(zhuǎn)化率。活性加快反應(yīng)速度第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日催化劑的發(fā)展：萌芽階段（20世紀(jì)以前）第一個(gè)工業(yè)催化劑鉑的制造奠基時(shí)期（20世紀(jì)初）出現(xiàn)金屬催化劑、氧化物催化劑、液態(tài)催化劑大發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)30~60年代）有機(jī)金屬催化劑，選擇性催化劑，加氫精制催化劑，分子篩催化劑，大型合成氨催化劑系列更新?lián)Q代時(shí)期（20世紀(jì)70~80年代）高效絡(luò)合催化劑，固體催化劑，環(huán)境保護(hù)催化劑及生物催化劑的工業(yè)應(yīng)用第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日綠色催化劑分類固體酸催化劑1固體堿催化劑2354生物催化劑膜催化劑光催化劑6電極催化劑第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日固體酸催化劑傳統(tǒng)催化劑：硫酸、磷酸、氫氟酸、無(wú)水氯化鋁等傳統(tǒng)酸的不足：

腐蝕性強(qiáng)

后處理復(fù)雜

污染嚴(yán)重，不滿足環(huán)保要求正因?yàn)檫@些不足，迫切需要研究固體酸取代它們除傳統(tǒng)第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日固體酸催化劑重要催化劑，催化功能來(lái)源于固體表面上存在的具有催化活性的酸性部位（酸中心）多數(shù)為非過(guò)渡元素的氧化物或混合氧化物這類催化劑廣泛應(yīng)用于離子型機(jī)理的催化反應(yīng)，種類很多。Eg:潤(rùn)載型固體酸催化劑,如固體磷酸催化劑。第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日分子篩催化劑(沸石分子篩催化劑):以分子篩為催化劑活性組分或主要活性組分之一結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，有天然和合成兩種優(yōu)點(diǎn)：具離子交換性能、均一的分子孔道、酸催化活性熱穩(wěn)定性良好對(duì)許多反應(yīng)高活性、高選擇性；反應(yīng)條件較緩和；能加工某些含重金屬較多的劣質(zhì)原料。固體酸催化劑第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日分子篩的結(jié)構(gòu)在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)及其他部門，分子篩廣泛應(yīng)用于氣體和液體的干燥、脫水、凈化、分離、回收及催化裂化等石油加工過(guò)程的反應(yīng)。分子篩使用后可以再生。第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日分子篩催化劑1.在萘的烷基化反應(yīng)中2.ZSM-5分子篩催化第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日3.鈦硅分子篩催化劑(熱穩(wěn)定性良好，研究熱點(diǎn))比較兩個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)二有何優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)工藝改進(jìn)工藝第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日分子篩前景：對(duì)現(xiàn)有的分子篩進(jìn)行進(jìn)一步的改性抗中毒、擇型、抗磨損、防結(jié)焦、耐高溫引入更多金屬助劑，使其性能更廣改進(jìn)催化劑，開(kāi)辟新的使用領(lǐng)域第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日雜多酸催化劑（固體酸催化劑)：含氧多元質(zhì)子酸優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)度均勻有氧化還原能力;組成改變，酸強(qiáng)度和氧化還原性能隨之改變。

催化活性很高，在表面，液相中均可催化反應(yīng)

不腐蝕設(shè)備、資源利用充分、不污染環(huán)境、工藝簡(jiǎn)便等。第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日固體酸催化劑應(yīng)用：雜多酸既是氧化催化劑，還是光電催化劑十二鎢磷酸，用于催化丙烯水合制異丙醇，轉(zhuǎn)化率中等，選擇性很高，是成功應(yīng)用的典范雜多酸在石油化工中作為烷基化、酞基化、異構(gòu)化、醋化、水合、脫水及氧化等諸多反應(yīng)的催化劑第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日固體超強(qiáng)酸催化劑：比100%的硫酸還要強(qiáng)的酸，分為固態(tài)和液態(tài)。對(duì)烯烴雙鍵異構(gòu)化、醇脫水、烯烴烷基化、酸化、醋化等都顯示出較高的活性。優(yōu)點(diǎn)：和液體超強(qiáng)酸相比，更容易與反應(yīng)物分離，可重復(fù)使用，不腐蝕反應(yīng)器，不污染環(huán)境，選擇性良好、催化反應(yīng)溫度。第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日在合成精細(xì)化學(xué)品（反應(yīng)工藝過(guò)程連續(xù)化，增強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)能力）等環(huán)境友好新催化工藝中占有重要地位向反應(yīng)物給出電子。其活性中心具極強(qiáng)的供電子或接受電子能力優(yōu)勢(shì)：活性高、選擇性好及反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物易于分離、可循環(huán)使用。不足：大多制備復(fù)雜、成本昂貴、強(qiáng)度較差、極易被大氣中的CO2、H2O等雜質(zhì)污染,比表面積小固體堿催化劑第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日氧化物本征固體堿堿金屬和堿土金屬氧化物型稀土氧化物型復(fù)合氧化物型負(fù)載型固體堿Al2O3為載體的固體堿ZrO2為載體的固體堿分子篩為載體的固體堿固體堿催化劑第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日Eg:MgO固體堿催化劑存在著3種吸附CO2中心:堿中心強(qiáng)度順序?yàn)?a<b<c堿金屬和堿土金屬氧化物型氧化物本征固體堿第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日23稀土氧化物的堿性比堿土金屬氧化物MgO的強(qiáng)稀土氧化物型氧化物本征固體堿why第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日24負(fù)載型固體堿分子篩為載體的固體堿有3種。（1）堿金屬離子交換分子篩;(2)將堿金屬或稀土金屬以金屬態(tài)或合金氨化物形態(tài)分散到分子篩上所得的固體堿;(3)將弱堿性化合物作為堿位前驅(qū)體負(fù)載在高比表面沸石上再經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理而產(chǎn)生強(qiáng)堿位所得的固體堿。第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日生物催化劑定義綠色催化劑之生物催化劑生物催化劑的特點(diǎn)：極高的催化效率反應(yīng)條件溫和（一般在20一40℃，pH4~9）原料來(lái)源廣（化學(xué)品,也可以是農(nóng)、林、畜、副、漁業(yè)的產(chǎn)品或副產(chǎn)品)第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日酶催化劑第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日綠色催化劑之生物催化劑酶催化實(shí)例：維生素C是人體必需的一種維生素和抗氧劑，在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)有很大的市場(chǎng)，它的前體2-酮基-L-古龍酸（2-KLG）也是從葡萄糖發(fā)酵制得的。2-KLG原來(lái)采用“萊氏法”或改良的二步發(fā)酵法。近年來(lái)，各國(guó)生物學(xué)家不斷探索和研究,構(gòu)建基因工程菌，實(shí)現(xiàn)葡萄糖一步發(fā)酵直接生產(chǎn)2-KLG。第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日綠色催化劑之生物催化劑仿酶催化：模擬酪氨酸酶在生物體內(nèi)卻能高效、高選擇性實(shí)現(xiàn)單酚的鄰位羥化以及氧化鄰二酚為鄰二醌。模擬酪氨酸酶這些優(yōu)異功能，開(kāi)發(fā)了酚類化合物的咪唑甲基化新方法，設(shè)計(jì)合成了一系列含多個(gè)咪唑基的雙核銅酶模型物4，實(shí)現(xiàn)了模型物在室溫下對(duì)氧氣的絡(luò)合、活化和催化苯偶姻生成二苯基乙二酮的反應(yīng)，以及催化羧酸酯和磷酸酯的水解反應(yīng)。第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日綠色催化劑之生物催化劑生物催化在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用：1、葡萄糖的生產(chǎn)2、甾體轉(zhuǎn)化3、氨基酸的生產(chǎn)固定化技術(shù)第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日光催化劑借助光的激發(fā)而進(jìn)行催化反應(yīng)的催化劑ZnO-CuO-H202，在紫外光作用下，可對(duì)染料廢水進(jìn)行催化脫色，脫色率近100%TiO2光催化劑光解二氯乙酸、光的光解制氫,CO2的光催化固碳都是為未來(lái)解決能源、人工光合作用的主要催化反應(yīng)第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日納米TiO2光催化劑第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日TiO2粉體和膜材料的摻雜與改性糖果包衣專用TiO2第三十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8