幻灯片1-中国矿业大学化工学院

《幻灯片1-中国矿业大学化工学院》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、中国矿业大学化工学院绿色化学GreenChemistry绪论设计更加安全化学品的应用绿色化学绿色化学的应用绿色化学原理绿色化学发展趋势设计安全无毒化学品的基本原理和方法绿色化学方法第六章绿色化学方法6.1催化剂在化学反应中的作用6.2绿色化学与催化6.3高效无害催化剂的设计6.4改变反应原料6.5改变反应试剂6.6改变反应溶剂6.7化学反应的过程监控和化工过程强化第六章绿色化学方法6.1催化剂在化学反应中的作用6.1.1催化剂的作用催化剂能降低活化能，改变反应的历程，使更多的分子成为能越过活化能垒的活化分子，从而提高了反应的速率。在某一化学反应中，由于催化剂的加入，反

2、应途径由变⑴为⑵，活化能由Ea降为Ea‘。因此，化学反应速率增大。设反应A+B→AB，反应的活化能很大，不易进行；而加入催化剂K，可经历下列两个步骤：可见，催化剂要有效地起催化作用，必须具备两个条件：⑴易与反应物作用，即要小；⑵中间络合物稳定性小，即其能量较高，以保证较小，使反应进行到底。第六章绿色化学方法6.1.2催化剂的特点⑴催化剂具有程度不同的活性，可使反应物分子活化。⑵催化剂不影响化学平衡。由于催化剂在反应前后化学性质、组成保持不变，所以它的存在与否不会改变反应的始态和终态，当然就不会改变反应的和。⑶少量的杂质常可强烈影响催化剂的活性。这些杂质可起助催化剂或毒

3、物两方面的作用。⑷催化剂具有特殊的选择性。浓H2SO4Al2O3或浓H2SO4CuZnO/Cr2O3第六章绿色化学方法6.1.3单相催化和多相催化催化作用化学催化生物催化均相催化多相催化催化反应是在某一均匀物相内进行催化剂与反应物为不同的物相，催化反应在相界面上进行。单相催化，又称均相催化，其中反应物质与催化剂都处于同一相中。例如，都为气体或为均匀溶液。第六章绿色化学方法叔丁醇的脱水反应是单相催化的又一例证：(CH3)3C-OH→(CH3)2C=CH2+H2O,kJ·mol-1在450℃以下，反应速率极慢。如加入少量氢溴酸HBr为催化剂，则可使反应活化能降低为127k

4、J·mol-1，而按下述反应历程加速反应，(CH3)3C-OH+HBr→(CH3)3C-Br+H2O(较快反应)（CH3)3C-Br→（CH3)2C=CH2+HBr(快反应)例如，NO催化氧化SO2为SO3的反应。SO2氧化反应的活化能很高（kJ·mol-1），反应速率很慢，加入NO后，可发生下列两步反应：2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)(较快反应)NO2(g)+SO2(g)→NO(g)+SO3(g)（快反应）从而使SO2的氧化反应加速，NO参与反应，又及时从反应中脱出，保持组成、性质不变。第六章绿色化学方法多相催化，又称非均相反应，其中催化剂与反应物分属不同

5、的相，主要是固体催化气相反应和液相反应。多相催化是在气-固、液-固界面上发生的界面反应。催化反应至少是连续地通过下列过程进行的:①反应物被吸附到催化剂表面上，化学键松弛而活化；②反应物在催化剂表面上进行化学反应，生成产物；③产物在表面上解吸、脱离反应区，向外扩散。由于反应的活化能降低，使活化分子的份额增加；同时，因吸附而增大在催化剂表面上反应物的浓度，这都将加快反应速率。第六章绿色化学方法容易较难产物分离较难容易机理研究较难容易改性苛刻（高温、高压）温和（温度、压力较低）反应条件较高高反应选择性耐高温差（高温分解）热稳定性不溶可溶溶解性催化剂表面活性部位金属原子或离子

6、、酸碱中心活性中心主催化剂＋助催化剂＋载体单个分子或离子组成多相催化剂均相催化剂催化剂性质均相催化剂与多相催化剂比较第六章绿色化学方法g/s/l3.1420-450Cr2O3•SiO2•Al2O3/MO3•Al2O3[C3H6]nnC3H63bg/s/l0.1013373Zieglwe-Nataacat.[C3H6]nnC3H63c相同反应物，不同催化剂作用下得到不同主体规则结构产物，催化剂控制产物的立体规则结构g202.6420-450O2/H2O2[C3H6]nnC3H63ag/s0.1013520Ni2CO2+2H2OC2H4+3O22cg/s0.1013520

7、Ag/Al2O3C2H4OC2H4+1/2O22b相同反应物，不同催化剂作用下得到不同产物，催化剂反应选择性l0.1013540PdCl2-V配合物CH3CHOC2H4+1/2O22a加快反应速率g/s40.53723Fe-K2O/Al2O3NH31/2N2+3/2H21催化剂作用相压力/Mpa温度/K催化剂体系产物反应物体系反应编号典型催化反应的例子第六章绿色化学方法典型催化反应的例子g/s0.1013>673Ni/Al2O3CO2+H2OCH4+O26b相同反应物与催化剂，不同接触时间下得到不同产物，催化剂与接触时间共同控制产物选择性g/s0.1