一種新型催化材料在綠色化學(xué)中的應(yīng)用

一種新型催化材料在綠色

化學(xué)中的應(yīng)用綠色化學(xué)基本概念催化劑基本概念一種新型綠色催化反應(yīng)—一步法制備壬二酸總結(jié)與展望CompanyLogo綠色化學(xué)的定義

綠色化學(xué)，顧名思義是對環(huán)境友好的、無害的、具有可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)，通過利用化學(xué)原理在化學(xué)品的設(shè)計、生產(chǎn)和應(yīng)用中消除或減少有毒有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，設(shè)計研究沒有或只有盡可能少的環(huán)境副作用，從而具有一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。CompanyLogo綠色化學(xué)的十二條原則1.防止污染優(yōu)于污染治理，防止廢物的產(chǎn)生而不是產(chǎn)生后再來處理；2.提高原子經(jīng)濟(jì)性：合成方法應(yīng)設(shè)計成能將所有的起始物質(zhì)嵌入到最終產(chǎn)物中；3.盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料、產(chǎn)物：只要可能，反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對人類健康和環(huán)境無毒或毒性很??；CompanyLogo4.設(shè)計安全的化學(xué)品：設(shè)計的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)在保護(hù)原有功效的同時盡量使其無毒或毒性很??；5.使用無毒無害的溶劑和助劑：盡量不使用輔助性物質(zhì)（如溶劑、分離試劑等），如果一定要用，也應(yīng)使用無毒物質(zhì)；CompanyLogo6.合理使用和節(jié)省能源，合成過程應(yīng)在環(huán)境溫度和壓力下進(jìn)行：能量消耗越小越好，應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受；7.原料應(yīng)該可再生而非耗盡：只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，使用的原材料應(yīng)是能再生的；8.減少不必要的衍生化步驟：應(yīng)盡量避免不必要的衍生過程（如基團(tuán)的保護(hù)，物理與化學(xué)過程的臨時性修改等）。CompanyLogo9.采用高選擇性催化劑：盡量使用選擇性高的催化劑，而不是提高反應(yīng)物的配料比;10.產(chǎn)物應(yīng)設(shè)計為發(fā)揮完作用后可分解為無毒降解產(chǎn)物：設(shè)計化學(xué)產(chǎn)品時，應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)完成自己的功能后，不再滯留于環(huán)境中，而可降解為無毒的產(chǎn)品;CompanyLogo11.應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展分析技術(shù)對污染物實(shí)行在線監(jiān)測和控制：分析方法也需要進(jìn)一步研究開發(fā)，使之能做到實(shí)時、現(xiàn)場監(jiān)控，以防有害物質(zhì)的形成;12.減少使用易燃易爆物質(zhì)，降低事故隱患：化學(xué)過程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài)，應(yīng)考慮盡量減少實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著火等。CompanyLogo總體來說，綠色化學(xué)是從始端就開始預(yù)防污染，是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)，其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)和過程的零排放。CompanyLogo綠色測化學(xué)控的研傾究進(jìn)火展綠色健化學(xué)底的概敢念提考出后飲，其煮研究廈得到甘進(jìn)一葬步關(guān)社注。值近年舟來，遵綠色飽化學(xué)則的研棵究主職要是溝圍繞養(yǎng)化學(xué)鑒反應(yīng)梯、原醬料、齊催化豈劑、筆溶劑苦和產(chǎn)品鉆的綠劍色化開展窄，(魂如圖叛1碼.1獄)目減前已匹取得缺較大僅的進(jìn)嶄展。Co滴mp扛an類y愧Lo陣go綠色絮化學(xué)騙與催屋化綠色謙化學(xué)閑的核籠心是趕實(shí)現(xiàn)汁反應(yīng)逐的原具子經(jīng)逆濟(jì)性獻(xiàn)，催化作化學(xué)因有蔑效降熄低反梅應(yīng)的?；罨弈?，社能實(shí)山現(xiàn)一五些在曾常規(guī)鈴條件便下不拉可能控進(jìn)行屠的反婆應(yīng)，佩并能羽最大斧限度訊地利屋用資胡源和襖能源羞，提印高反尸應(yīng)速夠率、玻原料柏的轉(zhuǎn)圣化率薪和產(chǎn)判物的喪選擇丘性等反，從膀而實(shí)稈現(xiàn)反餃應(yīng)的簽原子剖經(jīng)濟(jì)議性，反應(yīng)味過程織的綠階色化驗(yàn)。Co伴mp百an坑y透Lo軍go在現(xiàn)暗代化傍學(xué)工薯業(yè)，欲目前什提供艘的化妥學(xué)產(chǎn)陳品有播9死0%丟以上慘是借怕助于班催化鼠過程充生產(chǎn)家的，隸其生餃產(chǎn)總叨值約等占工筑業(yè)生姐產(chǎn)總向值的叛2義5%碎。因醒此綠少色化犧學(xué)的厲發(fā)展童離不章開催著化作邊用，目而催務(wù)化劑摧在催畢化生懲產(chǎn)中顫占有痛極為刪重要思的地手位，高性雪能結(jié)綁構(gòu)化瘦催化怪劑的研槍制開鋪發(fā)，疤能推挑進(jìn)催理化化普學(xué)的椒發(fā)展畏，有馬效地主促進(jìn)季化學(xué)捧工業(yè)族技術(shù)睜的綠脾色化鄭，從掃而促殖進(jìn)綠牛色化傘學(xué)的懂發(fā)展魚。Co麗mp獲an趟y徑Lo摧go催化獵劑的餡分類依據(jù)最相結(jié)顛構(gòu)的春不同倦，催刻化劑抓可以渠分為柄：多相稅催化輛劑、府均相藍(lán)催化旱劑和潑生物輸催化議劑。Co涌mp坊an煮y趁Lo會go多相情催化芬劑多相畝催化或劑又糕稱非均銀相催達(dá)化劑，一犁般為俘固體拍催化紡劑，閘主要衡包括豬固體倘酸、椒堿絕框緣體黃氧化此物、仙負(fù)載個在適留當(dāng)載廢體上罷的過職渡金訂屬鹽搖類及約絡(luò)合加物，濤半導(dǎo)毀體型蓬過渡騎金屬螺氧化禾物等綢。采唱用的航載體眨通常質(zhì)為氧另化鋁隨、沸聯(lián)石分馬子篩諒、介孔蓄材料、碳版納米偉管等籮。優(yōu)點(diǎn)筑：非俘均相池催化秩劑具篩有易撐于與哄反應(yīng)煎體系移分離孫、可民重復(fù)俘使用臣的優(yōu)芹勢。缺點(diǎn)成：存討在選高擇性漠相對何較差扯、使忽用壽記命相快對較如短和塵反應(yīng)至操作強(qiáng)條件果苛刻存等問熱題。Co鐵mp州an壞y或Lo鞭go均相襲催化兆劑均相漂催化互劑，禿目前譜大多朵是液妨體的蒸強(qiáng)酸暴（例導(dǎo)如，再酯化肯反應(yīng)躁中傳需統(tǒng)上甜采用庭的是繭濃硫漫酸催福化劑塞）、則強(qiáng)堿平、可科溶性欣過渡多金屬漢配合羞物等鬧。優(yōu)點(diǎn)仁：其使壯用較繡為簡鳴便。缺點(diǎn)違：污染屆環(huán)境開、腐戰(zhàn)蝕設(shè)束備、稼危害輕人體猜健康識以及律難以向與反駁應(yīng)體閣系分排離。Co或mp打an謠y丙Lo施go生物值催化退劑生物錄催化塞劑包俯括酶附催化輛劑及羊微生摔物催計化劑掘。優(yōu)點(diǎn)到：具有括條件妹溫和羊、轉(zhuǎn)匠化率漿高，詢而且化可以犧合成鼻手性趙化合數(shù)物及忌高分胸子及事化學(xué)究法難推于合釀成的慶化合世物。缺點(diǎn)摩：專一喂性的鋼催化村劑開話發(fā)和仍研制游的要客求較昨高，騾使其脖推廣律使用也受到壺一定教的限負(fù)制。Co釘mp毒an腦y縫Lo短goW-擴(kuò)SB題A-節(jié)15忍用秧于蓬H2環(huán)O2戀/O膝2藏氧化令油酸結(jié)一步掃法制賢備壬竊二酸油酸炊，又演稱十八乏烯酸，屬欣于植飛物中威提煉吊出來驚的油廣酯的爬下游疫產(chǎn)品復(fù)。油搖酸可潑經(jīng)氧音化裂過解制嗚備壬明二酸罩。壬助二酸躍又叫鞋杜鵑解花酸緞，屬申中長尸鏈二騰元酸醋的一仍種，碑是重催要的筐有機(jī)波合成棵中間只體，膛是合滲成錦鴿綸創(chuàng)10肉10配的廳重要狐原料駱。我國檔壬二劑酸生抹產(chǎn)嚴(yán)重戒不足，由闊于工脅業(yè)生尺產(chǎn)產(chǎn)糕率較蜘低（鳴<3久0％窮），青主要香依賴蠟進(jìn)口韻。Co滴mp閣an什y民Lo蚊go油酸出氧化哪裂解冠制備纏壬二根酸的揉反應(yīng)索是一愧類較蠶復(fù)雜討的非供均相惠反應(yīng)拆，大號多數(shù)慮反應(yīng)租工藝功都采猜用兩步推法或冒三步萬法，聯(lián)煉合使洗用兩種訓(xùn)或三加種氧或化劑，過執(zhí)程比鞠較復(fù)趴雜。御比如株：美國任的飾Em駐er督y(tǒng)男公司捏采用臭氧巴氧化油酸煮制得銳油酸水的臭效氧化基物，寒再在錳鹽的存皇在下罪，通氧氣使鍵洲斷裂竿，進(jìn)儀一步墾氧化障成壬界酸和京壬二烏酸。Co框mp哲an紅y攪Lo傍go由于疼O2、H2O2屬于綠色刃氧化栗劑，因拔此具漲有較容好的茄原子彼經(jīng)濟(jì)者性和批環(huán)保諷性能苦，以甚H2O2或/眾和氧腰氣為百氧化消劑，教油酸況制備同壬二繡酸的章反應(yīng)辟，人橫們作敏了大怖量的綠研究礦，催封化劑育重要飼集中亞在含鎢訪的化掏合物，如渾鎢酸感或磷臂鎢酸趨等。An晝dr黃ea賞以鎖H2WO4為催如化劑克，三腫癸基虜甲基搖氯化俯銨為奴相轉(zhuǎn)線移催耕化劑沖，采刺用35柔％的念H2O2氧化怕裂解嘉油酸撲，壬日二酸魯?shù)氖涨勐蔬_(dá)觀72等.3趟％。Co泳mp臥an炎y來Lo殃goAn摔to潤ne宮ll屠i采中用一畝種類勸似雜亡多酸睛結(jié)構(gòu)效的過獻(xiàn)氧的雙W款的誘氧化析物為他催化渠劑，飾以40撥％洪H2O2為氧舊化劑誰，壬桶酸和斃壬二怪酸的悟收率走分別覆為世82指％和嗎7義9％逗。Ru落sh簡ge奶n艘等采柳用過艙渡金模屬為乖催化關(guān)劑，魂采用50繡%H2O2為氧冰化劑誕，對拾不飽緞和酸場進(jìn)行立催化威氧化遺裂解跟進(jìn)行但系統(tǒng)犯研究丈，研敬究發(fā)?，F(xiàn)，疏油酸均的氧歷化裂籍解采為用鎢含酸為勺催化饞劑時誕，壬仁酸和葵壬二維酸是開主要攔產(chǎn)物淹。Co孕mp攀an收y狠Lo偏go在油糕酸氧辨化裂斑解制訪備壬倍二酸央的研賓究中彼，大浙多采陸用兩步拍法進(jìn)行芽反應(yīng)穩(wěn)，工偉藝較業(yè)為復(fù)紫雜，浴同時授氧化洞H2O2的濃度須高，而逐市售仔的爐H2O2濃度抹為哥30耗w藝t楊%,捷原料檔的來那源受躍到限喂制。因此書，采填用稀丘H2O2為氧吹化劑詳，油溪酸一步魄法制備療壬二傻酸的經(jīng)研究所受到參人們卡的關(guān)號注，休而研餓究工剪作的先關(guān)鍵側(cè)在于高性仁能催災(zāi)化劑的合翼成。Co張mp翅an田y徑Lo低goW-草SB哈A-環(huán)15謙的肅合成Co蜜mp巷an壞y究Lo跑go實(shí)驗(yàn)惰步驟（1兇）稱助取跨5g規(guī)P炎12覆3艷加入堅到劈燕28同g堅去離許子水饒中，評再加矛入庫20疾0m愉l婚摩爾支濃度算為扮2M妹的專磷酸傻溶液缺或嘆15妖0m匠l究濃度注為爆2M炒的寸鹽酸盆溶液示，攪帶拌得梳到透忍明溶圣液。（2繡）在困快速柴攪拌腸條件怨下，運(yùn)將站10農(nóng)g克TE青OS昌緩雞慢加共入到欲上述拌溶液眉中，左攪拌袍3智0m蓋in堅后親，加入約計量違的宮0.猛2M喇鎢觸酸鈉伏溶液銷，于拖40刻℃攪羞拌偵24體小遺時后趙，所彼得溶羅膠裝因入內(nèi)薪襯聚鐘四氟猜乙烯吸的不訪銹鋼穗晶化薄釜中藥，加賤蓋密槽封并蠢于撲95水℃下蘋靜置絕反應(yīng)各4曬8別小時況。（3料）反身應(yīng)結(jié)念束后斥，將稱反應(yīng)摘釜冷飾卻，麗產(chǎn)物鹽過濾你，用祝去離特子水多洗滌烈至中謹(jǐn)性。笑所得咽濾餅庸于善10慌5℃珠烘干統(tǒng)，并膠于拼35惡0℃說焙燒柄1腥小類時、披55勤0℃擱焙燒緞8百小膏時，駛得到帳樣品瞇。Co煩mp鼠an牌y政Lo緞go圖中騾1頓23道2街和拒10屢81室,清8打04賀,省4蹲60縱c槳m-1處的著吸收勤峰分議別歸曲屬為寄(辭Si金-賭O-丈S驕i)謝的對癢稱振皆動和稿伸縮舟振動游。9份60寸c警m-1峰歸添屬為技骨架刷內(nèi)（僚Si抵-O司-W腦）或恥骨架殊外（醫(yī)Si攏Oδ-…Wδ+）物禾種，波說明弦了W輩向硅狠骨架但的嵌王入。W-融SB史A-鐘15動的寒表征Co啞mp族an至y雕Lo旋go圖1蔬.合久成的蓬W旱-S丈BA級-1粗5灑的閃TE對M含圖從圖露中可解以看嗎出，轎合成舟的W-蜘SB陡A-少15均具觀有較規(guī)整耗的六鄰方孔甘道。Co詞mp押an沾y暢Lo技goW-技SB舍A-文1即5的尾催化紅活性將W割-S壤BA騾-1暖5軌應(yīng)用籮于油科酸催謠化氧?；剖謧淙舌]二酸權(quán)的反焰應(yīng)中謊。油酸承氧化伙裂解言在生襲成壬凈二酸況的同這時，亦也生挑成了弊壬酸熔以及成因氧子化降殼解反牽應(yīng)生尤成短判鏈的牧單羧沖酸和瞎二元伐羧酸晉。壬殃二酸辛是固蝴體二同元酸懸，易并溶于騎熱水悠中，盜微溶腫于冷庭水，已可以慢通過熱水墾萃取后，輝水相勁經(jīng)濃烈縮冷千卻后諷析出儀結(jié)晶去的方鳥法從追反應(yīng)犁體系宵中分限離提傲純出請來。Co齊mp岸an炮y豪Lo并go實(shí)驗(yàn)落結(jié)果表施2.窮2雖W-漿SB定A-詠15禾在警油酸朋制備暑壬二別酸中悼的催平化反咐應(yīng)結(jié)派果Co旬mp返an敵y琴Lo俯go結(jié)果螞表明菊，W弟-S且BA臭-1穩(wěn)5領(lǐng)在以帆雙氧壇水(3股0齡wt鞠%煩)和氧氣為混冠合氧篇化劑異，油性酸一午步法反氧化戰(zhàn)裂解胸制備滋壬二桐酸的翁反應(yīng)塑中具麥有較座好的庫催化沫效果謝，壬淡二酸乒收率覆為去43滋.6延％，蠶純度異9息6.貞7％針。純硅先的S嘉BA燦-1孫5在套該反況應(yīng)中醋無活者性。產(chǎn)在油李酸催米化氧尤化制藝備壬閱二酸撲的反合應(yīng)中博，起滾到催僅化作變用的惰是摻斤雜進(jìn)熱入硅什骨架廊的四罩配位侮W，陶催化尸劑的酸性為反歇應(yīng)進(jìn)疏行提瓣供了頓促進(jìn)蟲作用療。Co悅mp鑼an籮y梨Lo乏go總結(jié)吼與展恢望目前恢研究全使用棟的對亡環(huán)境洗友好汗的催抓化劑膝主要甘包括罪固體冬酸、證固體貝堿、貴晶格站氧選撇擇氧卸化催趁化劑層等非法均相搶催化瘡劑以炒及生擊物催鐵化劑朱（酶月催化喪劑）撒，因藝此，縱在多珍相催您化上冶研制怎開發(fā)澡一些止高性慨能的非均散相催悅化劑將是拋促進(jìn)催化畢劑綠失色化的有徒效途膠徑之輪一，案也是掀催化馬研究盲領(lǐng)域猜內(nèi)的源研究詠重點(diǎn)拋和難處點(diǎn)。目前慨大多丹數(shù)合種成的饒新型舊催化棚劑，婦仍處縣于實(shí)野驗(yàn)室映開發(fā)扣