第五章-绿色化学方法.ppt

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1、第五章绿色化学方法第一节催化剂在化学反应中的作用第二节绿色化学与催化第三节高效无害催化剂的设计第四节改变反应原料第五节改变反应试剂第六节改变反应溶剂第七节化学反应的过程监控和化工过程强化本章习题第一节催化剂在化学反应中的作用催化剂的重要作用？催化方面的相关知识催化科学的发展：公元前，用发酵的方法酿酒和致醋——生物催化剂；1740年，英国Ward.J第一次使用非生物催化剂：硫磺+硝石（硝酸钾）硫酸1806年，法国Chenent，N阐明了在NO的作用下，SO2氧化成SO2的催化机理。1835年瑞典的Berzelius首次提出“催化剂”的概念。

2、黑龙江大学化工学院反应物产物催化剂催化剂－反应物什么是催化剂？催化剂是一种能够改变一个化学反应的速率，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质。黑龙江大学化工学院催化作用特征？循环过程；热力学可行；改变速度不改变平衡位置；具有选择性。催化剂的研究方法？设计——制备——表征——活性测试催化剂的评价指标？活性、选择性、稳定性黑龙江大学化工学院催化剂的分类多相反应固体催化剂（石化工业应用最多）Al2O3/SiO2催化裂化生产汽油均相反应催化剂（精细化学品、聚合）茂金属络合物生产聚乙烯酶催化剂（生物化工）黑龙江大学

3、化工学院固体催化剂的构成主催化剂（合成NH3中的Fe）助催化剂（合成NH3中的K2O）共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3）载体（Al2O3）黑龙江大学化工学院载体的选择黑龙江大学化工学院催化剂的一般制备方法不同制备方法，成分、用量相同，但催化剂的性能可能不同催化是一门科学，也是一门艺术沉淀法浸渍法黑龙江大学化工学院沉淀法沉淀剂加入金属盐类溶液，得到沉淀后再进行处理金属盐溶液NaOH(Na2CO3)沉淀洗涤活化成型干燥焙烧研磨催化剂黑龙江大学化工学院单组分沉淀法制备非贵金属的单组分催化剂或载体Al3++OH-Al2O3.nH2O焙烧α-

4、Al2O3，γ-Al2O3，η-Al2O3载体Al2O3黑龙江大学化工学院共沉淀法多个组分同时沉淀（各组分比例较恒定，分布也均匀）Cu(NO3)2Zn(NO3)2Al(NO3)3溶液Na2CO3三元混合氧化物沉淀PH中性合成甲醇CuO-ZnO-Al2O3黑龙江大学化工学院浸渍法将载体放进含有活性物质的液体中浸渍载体（如Al2O3）的沉淀洗涤干燥载体的成型用活性组份浸渍干燥焙烧分解活化还原负载型金属催化剂黑龙江大学化工学院浸渍法（多次浸渍）实例镍/氧化铝-----重整催化剂—将甲烷或石脑油重整制合成气Al2O3+铝酸钙水泥+石墨+水成型1

5、6*16*6mm预处理：120oC干燥、1400oC焙烧,得载体熔融浸渍硝酸镍10-20%干燥、活化焙烧分解熔融浸渍硝酸镍10-20%干燥、活化焙烧分解负载型镍催化剂黑龙江大学化工学院典型催化反应的例子(P80)反应编号反应物体系产物催化剂体系温度/K压力/MPa相催化剂作用11/2N2＋3/2H2NH3Fe-K2O/Al2O372340.53气固加快反应速率2aC2H4＋1/2O2CH3CHOPdCl2-V配合物5200.1013液相同反应物,不同催化剂作用下获得不同产物。催化剂控制化学物种的选择性黑龙江大学化工学院2bC2H4＋1/2

6、O2C2H4OAg/Al2O35200.1013气固2cC2H4＋3O22CO2＋2H2ONi5200.1013气固3anC3H6[C3H6]nO2过氧化物420~450202.6气相同反应物，不同催化剂作用下得到不同立体规整结构的产物，催化剂控制了产物的立体规整结构3bnC3H6[C3H6]nCr2O3·SiO2·Al2O3orMO3·Al2O3420~4503.1气液固3cnC3H6[C3H6]nZiegler-Natta催化剂3730.1013气液固42-(6-甲氧基-2萘基)丙烯酸＋氢左旋二羟基苯丙氨酸(Lnaproxen)Ru手

7、性膦配合物气、液定向不对称合成旋光异构体黑龙江大学化工学院5aCH3CH2OHC2H4＋H2OAl2O3623~683气、固相同反应物，相同催化剂、不同操作温度下获得不同产物。催化剂与温度控制化学物种选择性5bCH3CH2OH（C2H5）2O＋H2OAl2O3523气、固6aCH4＋O2CO＋H2Ni/Al2O3673~12730.1013气体时空速率~105h－1)气、固相同反应物，相同催化剂，不同接触时间下获得不同产物。催化剂与接触时间共同控制了产物化学物种选择性6bCH4＋O2二氧化碳＋H2ONi/Al2O3＞6730.1013气体

8、时空速率~1000h－1气、固黑龙江大学化工学院催化剂被称为分子机器WHY?在生命过程中，最需要高度的选择性和原子经济性，在生物体内进行的化学反应都是以酶作为催化剂的。这些酶催化的反应通常都是