绿色化工研究进展

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1、绿色化工的研究进展我国传统的化学工艺对污染的治理是被动、滞后的“末端”治理，不仅成本很高，而且治标不治本——不能根除污染，如烟气脱硫、除尘，虽净化了气体，但污染物却转移为废水和废渣。绿色化学工艺则是清洁生产、零排放工艺，是从化学反应的“始端”着手，控制和防止污染的产生。理想的绿色化学工艺不采用有毒有害的原料、催化剂和溶剂，追求“原子经济”反应，不产生副产品，实现三废(废水、废气、废渣)的零排放，并充分应用清洁技术，生产环境友好型产品，这是从产品设计到生产过程的一场“绿色革命”。——这在我们上次讲座中已详细讨论，本次主要是介绍目前绿色化工的研究进展。绿色催化

2、剂、绿色溶剂、生物技术、膜技术和采用可再生原料等都是绿色化工的关键技术。21绿色催化剂要实现环境友好的绿色化工，研究开发新的催化剂及催化方法成为当前关注的重要课题。绿色化工催化剂主要包括固体酸、固体碱、金属等，这些催化剂不仅具有较高活性和选择性，而且催化剂和反应体系易于分离，新型绿色化工催化已成为实现化学工业从低污染向阻止污染方向转变的关键。31.1固体酸催化剂的研究进展(1)金属氧化物催化剂第四副族和第五副族或稀土金属元素的氧化物用硫酸改性后形成的固体酸催化剂，其酸性大于100%浓硫酸，酸强度Ho<11.9，催化活性更高，所选用的金属氧化物一般为Al2O

3、3、ZrO2、SiO2、TiO2、WO3和MoO3等。Satoshi等制备了SO42-/ZrO2催化剂，用于甲醇醚催化反应，研究发现该催化剂具有很强的酸性，并可在低于甲醇沸点的温度下使用。程广斌等制备了一系列钨锆物质的量比不同的SO42-/WO3-ZrO2固体酸催化剂，以代替浓硫酸作为氯苯硝化反应的催化剂，研究发现，当钨锆物质的量比为0.15时，催化反应显示出良好的对位选择性。4(2)金属盐催化剂Zhang等以Fe(SO4)3·xH2O为非均相催化剂，利用醛制备偕-二羧酸酯，催化剂无需任何活化作用即可回收再利用。MM等利用分子长度的中性表面活性剂、C6-C

4、10烃，经强亲水性超分子模板机理合成具有六角形微孔结构的磷酸铌，应用到液态H2O2与苯酚的羟基化反应中，可以高选择性地(95.3%)生成邻苯二酚。5(3)分子筛分子筛是具有均匀微孔，其孔径与一般分子大小相当的薄膜类物质，是由SiO2、Al2O3和碱金属或碱土金属组成的无机微孔材料。近年来，以表面活性剂作模板剂，合成MGM-41、HMS等中孔分子筛的研究十分活跃，这类新型材料具有较大的、可调变孔径，较好的热稳定性，高表面积和大吸附容量，使其在吸附、分离和催化转化大分子等方面有着广泛的应用前景。6(4)杂多酸催化剂杂多酸是两种或两种以上无机含氧酸盐缩合而成的多

5、元酸的总称，是一类含氧桥的多酸配合物，具有高质子酸性、低温高活性、热稳定性好等优点，而且杂多酸独特的”假液相”使其具有更高的催化活性和选择性。目前用作催化剂主要是分子式为HnAB12O40·xH2O的Keggin型杂多酸，如十二磷钨酸(H3PW12O40·H2O)、十二硅钨酸(H4SiW12O40·xH2O)、十二磷铝酸(H3PMO12O40·xH2O)等。71.2固体碱催化剂的研究进展固体碱催化剂具有无腐蚀、选择性高、催化活性高、产物易分离、可在高温甚至气相反应中进行等优点，但由于固体碱催化剂(特别是超强固体碱催化剂)制备工艺复杂、成本高、强度较差、极易

6、被大气中的CO2、H2O等杂质污染等原因，研究关注程度较固体酸要少。8中国科学院山西煤炭化学研究所发明了一种合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂制备方法；用该方法制得的催化剂稳定性优良，不易被CO2、H2O等杂质污染，催化剂易于产品分离，可重复使用。李为民等用焙烧后的Mg-Al水滑石为催化剂进行菜籽油的酯交换反应，脂肪酸甲酯的收率为95.7%，得到的生物柴油低温流动性能好，氧化稳定性好，主要性能指标符合0#柴油标准。Choudary等用不同阴离子重构的水滑石催化氧化仲胺和叔胺，研究发现，季丁醇负离子重构的水滑石具有很高的催化活性，在催化氧化N-甲基吗啉时催化活性甚

7、至高于强腐蚀性的NaOH、季丁醇钾等均相催化剂。9目前，以ZrO2为载体的固体碱催化剂研究不多，但ZrO2表面同时具有酸、碱位以及氧化-还原性质可作为优良的新型载体，具有较大的发展潜力。李向召介绍在ZrO2上负载KNO3、K2CO3或KHCO3的固体碱，其碱强度可由原来的15.0提高到26.5。101.3金属催化剂的研究进展针对有机金属络合物催化剂对金属反应器有腐蚀、稳定性差以及催化剂分离、回收困难等问题，将有机金属络合物固定在高分子化合物上，形成负载型金属催化剂成为近年来金属催化剂的研究热点，研究表明，负载型金属催化剂基本上兼具无机物非均相催化剂和金属有

8、机配合物均相催化剂的优点，具有较高活性和选择性，腐蚀性小，稳定性好