新绿色化学课程教学大纲.docx

《绿色化学》课程教学大纲
课程编号：
学 分： 2
学 时： 36
先修课程：无机化学、有机化学

开课学院：物理科学技术学院材料科学与工程系

一、 课程简介
绿色化学(Green Chemistry)是20世纪90年代才出现的具有明确的社会需求和科学目标的新兴交叉学科，已成为当今国际化学化工研究的前沿，是21世纪化学科学发展的重要方向之一。绿色化学研究的目标就是运用现代科学技术的原理和方法，从源头上减少或消除化学工业对环境的污染，从根本上实现化学工业的“绿色化”，走经济和社会可持续发展的道路，出现十余年来，起源于化学工业的绿色化学已带来了化学化工、材料、能源、环境、食品、医药、农业等现代工业的革命性变化。绿色化学和技术相关概念，如环境无害化学、环境友好化学、清洁化学、绿色产品设计、制造及生产制造技术、清洁型生产等已成为各国政府、企业和学术界关注的热点。近年来，人们把绿色化学的观念进一步发展成为“绿色与可持续化学”(Green and Sustainable Chemistry)，以强调化学化工不仅涉及环境，而且直接与可持续发展的多个方面相关。可持续发展观念是以经济、资源、环境、社会等要素的一体化为其特征，绿色与可持续化学作为可持续发展的重要工具，在可持续发展大框架之下，无疑对经济、资源、环境，乃至构筑循环经济这一良性经济发展模式，都具有重要的意义。综上所述，绿色化学从源头上阻止对环境污染的化学，从根本上确保清洁生产，从而使对环境的治理从治标转向治本，是解决2l世纪环境和资源问题的根本出路之一，必将成为21世纪科学发展的主流。

二、 教学目的与基本要求
绿色化学是使用化学的技术和方法去设计研制对人类健康、社会安全、生态环境无害的化学品及其工艺，它是在化学面临人类可持续发展要求的巨大挑战的背景下提出的全新观念，“绿色化学”的提出是人类对生态环境关注的必然产物。它是使人类和环境协调发展的更高层次的化学，其主要特点是原子经济性，其根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学。
本课程的开设目的是使学生了解和掌握绿色化学的基本概念、原理、技术、应用等方面的基本知识，在此基础上了解与绿色化学密切相关的化学化工、材料、能源、环境、食品、医药、农业等领域的相关研究前沿及发展趋势，扩大学生的知识面。 教学重点与难点是绿色化学的基本知识。
三、 主要教学方法：讲授、讨论、文献查阅
四、 考核方式：开卷笔试或写小论文
五、 课程的基本内容及要求（含章节要点和难点）

第一章、 绿色化学引论（４学时）
【目的要求】
1. 了解与绿色化学密切相关的环境、环境污染的有关知识。
2. 了解和掌握绿色、绿色化学的基本概念
3. 掌握绿色化学的研究内容；
4. 了解绿色化学的历史及发展趋势
5. 教学重点与难点：绿色化学的基本知识。
【教学内容】
1. 全球环境问题：环境、环境保护的必要性、环境问题及原因、全球主要的环境问题
2. 绿色化学的产生和发展：国外绿色化学奖、美国总统绿色化学挑战奖、我国绿色化学的进展
3. 绿色化学的定义
4. 绿色化学的有关术语和主要网站
5. 绿色化学的目标与特征
6. 绿色化学的研究内容
7. 绿色化学的十二原则
8. 如何学习绿色化学

第二章、 绿色化学原理 （4学时）
【目的要求】
1. 了解和掌握绿色化学的基本原理
2. 掌握原子经济性原子经济性、E一因子等概念
3. 教学重点与难点：绿色化学的12条基本原则、化学反应的原子经济性。
【教学内容】
1. 绿色化学的12条基本原则
2. 防止污染优于污染治理：绿色化学和环境治理、污染预防是解决环境污染与社会可持续发展矛盾的途径
3. 提高原子经济性：原子经济性、E一因子、反应类型及其原子经济性
4. 无害化学合成：理想的绿色合成、无毒无害的原料
5. 设计安全化学品：安全化学品的概念、设计安全化学品的方法
6. 采用安全的溶剂和助剂：溶剂和助剂的应用、对环境的危害、绿色溶剂和助剂（超临界流体、无溶剂体系、以水为溶剂的反应、固定化溶剂、离子液体）
7. 提高能源经济性：化学工业中使用的能量、可利用的能量、优化反应的能量需求
8. 利用可再生资源合成化学品：传统的资源利用对环境的影响、可再生原料的定义、有限资源所造成的压力、重要的可再生原料
9. 减少衍生化及衍生物：保护与去保护、被取代的官能团、成盐
10. 采用高选择性的催化剂：催化是实现高原子经济反应的重要途径、绿色催化技术
11. 设计可降解化学品：目前状况、以能降解为出发点设计化合物
12. 预防污染的现场实时分析：防止污染的快速检测和控制
13. 防止生产事故的安全工艺：减少或消除制备和使用过程中的事故隐患

第三章、 绿色原料（4学时）
【目的要求】
1. 掌握原料的绿色化学评价方法；
2. 了解绿色原料碳酸二甲酯和二氧化碳的应用；
3. 了解绿色氧化剂过氧化氢的利用及相关反应
4. 了解生物质资源的利用
5. 教学重点与难点：原料的绿色化学评价方法、绿色原料的应用。

【教学内容】
1. 原料的绿色化学评价方法：起源、可更新性、危害性、对下游的影响；
2. 绿色原料碳酸二甲酯的合成与应用：碳酸二甲酯性质、合成方法、碳酸二甲酯的应用；
3. 二氧化碳的利用：配位活化反应、催化有机合成
4. 绿色氧化剂过氧化氢的利用：苯酚氧化反应、丙烯环氧化反应
5. 生物质资源的利用：微生物发酵、可再生资源、甲壳素／壳聚糖

第四章、 绿色溶剂（4学时）
【目的要求】
1. 了解溶剂和助剂的应用及其危害
2. 了解绿色溶剂的种类
3. 了解超临界流体、离子液体、以水为溶剂的反应、固定化溶剂、无溶剂体系等的应用
4. 教学重点与难点：超临界流体、离子液体等绿色溶剂的应用。
【教学内容】
1. 溶剂和助剂的应用及其危害
2. 超临界流体：特性、超临界流体中的反应、超临界二氧化碳的应用
3. 离子液体：概念、机构和性能、应用
4. 以水为溶剂的反应
5. 固定化溶剂
6. 无溶剂体系

第五章、 绿色催化剂（4学时）
【目的要求】

【教学内容】
1. 绿色固体酸碱催化剂：固体酸、固体碱
2. 分子筛催化剂：结构、命名、沸石的酸性、沸石的催化反应
3. 杂多酸催化剂：概述、物性、酸性、催化反应
4. 选择性催化氧化：概念、实例
5. 生物酶催化剂：酶的性质、酶催化特性、酶分类及命名、酶的固化、酶的应用

第六章、 原子经济反应（4学时）
【目的要求】

【教学内容】
1. 原子经济性：原子经济性定义、E-因子
2. 有机合成中各种反应的原子经济性分析：重排反应、加成反应、取代反应、消除反应
3. 原子经济反应实例
4. 提高化学反应原子经济性的途径：新原料、新催化剂、新反应途径
5. 化工生产的“零排放”
6. 原子经济反应的发展与未来

第七章、 绿色化学品（4学时）
【目的要求】

【教学内容】
1. 氟里昂和哈龙制冷剂替代品：氟里昂和哈龙对臭氧层的危害、替代品的开发
2. 无磷洗衣粉：洗衣粉的成分及作用、含磷洗衣粉对环境的危害、三聚磷酸钠替代品；
3. 生物农药：微生物农药、植物源农药、动物源农药、天敌生物农药、转基因农药、绿色农药的发展趋势；
4. 微胶囊绿色农药制剂：特点和功能、制备方法、释放机制和释放速度、微胶囊制剂

第八章、 绿色能源（4学时）
【目的要求】

【教学内容】
1. 清洁燃料：清洁汽油、清洁汽油生产技术、天然气及液化石油气、二甲醚
2. 绿色化学电源：燃料电池、锂离子电池
3. 氢能
4. 太阳能
5. 风能
6. 生物质能源：沼气、燃料乙醇、生物柴油
7. 洁净煤技术：煤炭加工技术、煤炭转化技术、洁净煤发电技术

第九章、 环境材料（4学时）
目的要求】

【教学内容】
1. 环境材料的概念：环境材料、环境材料学
2. 环境材料的评估体系：LCA的分析程序、LCA的泛涵评估、LCA评估实例
3. 典型的环境材料：纯天然材料的开发利用、循环与再生材料、净化材料、绿色建筑材料
4. 高分子废弃物的回收利用：再生利用、改性再生利用、资源回收
5. 环境友好高分子材料：可降解塑料种类及用途、生物降解塑料、光降解塑料、光-生双重降解塑料

六、 教材和参考资料

教 材：
《绿色化学》 沈玉龙，魏利滨，曹文华，琚行松。中国环境科学出版社，2004年2月第1版，ISBN 7-80163-786-0
参 考 书：
1、《绿色化学工艺》 朱宪。化学工业出版社，2001年5月第1版, ISBN 7-5025-3211-0
2、《绿色化学与技术》 扬家玲。北京邮电大学出版社，2001年11月第1版，ISBN 7-5635-0517-2
3、《绿色化学化工实用技术》 贡长生，张克力。北京邮电大学出版社，2002年4月第1版，ISBN 7-5025-3542-X
4、《绿色化工技术与产品开发》 宋晓岚，詹益兴。化学工业出版社，2005年4月第1版，ISBN 7-5025-6668-6

七、 教学进度表

三、教学内容与学时安排
章序号
教学内容
学时安排
第一章
功能高分子材料总论
6
第二章
反应型功能高分子材料
8
第三章
导电高分子材料
6
第四章
高分子功能膜材料
6
第五章
光敏高分子材料
8
第六章
高分子吸附剂和吸水性聚合物
6
第七章
其他新型功能高分子材料
4
第八章
智能高分子材料的研究进展
6
其他
期中考试、复习
4
合计

54