一种新型催化材应用料在绿色化学中的市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,Click to edit Master title style,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Company,Logo,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,优异精品课件文档资料,1/32,一个新型催化材料在绿色化学中应用,汇报人：谈立君,2/32,Company Logo,绿色化学基本概念,催化剂基本概念,一个新型绿色催化反应,一步法制备壬二酸,总结与展望,3/32,Company Logo,绿色化学定义,绿色化学，顾名思义是对环境友好、无害、含有,可连续发展,化学，经过利用化学原理在化学品设计、生产和应用中消除或降低有毒有害物质使用和产生，设计研究没有或只有尽可能少环境副作用，从而含有一定,技术和经济可行性。,4/32,Company Logo,绿色化学十二条标准,1.,预防,污染优于污染治理，预防废物产生而不是产生后再来处理；,2.,提升,原子经济性,：合成方法应设计成能将全部起始物质嵌入到最终产物中；,3.,尽可能降低化学合成中有毒原料、产物：只要可能，反应中使用和生成物质应对人类健康和环境,无毒或毒性很小,；,5/32,Company Logo,4.,设计安全化学品：设计化学产品应在保护原有功效同时尽可能使其,无毒或毒性很小,；,5.,使用无毒无害溶剂和助剂：尽可能不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），假如一定要用，也应使用,无毒,物质；,6/32,Company Logo,6.,合理使用和,节约能源,，合成过程应在环境温度和压力下进行：能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面考虑所接收；,7.,原料应该可再生而非耗尽：只要技术上和经济上可行，使用原材料应是,能再生,；,8.,降低无须要衍生化步骤：应尽可能,防止无须要衍生过程,（如基团保护，物理与化学过程暂时性修改等）。,7/32,Company Logo,9.,采取,高选择性催化剂,：尽可能使用选择性高催化剂，而不是提升反应物配料比,;,10.,产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己功效后，不再滞留于环境中，而可降解为,无毒,产品,;,8/32,Company Logo,11.,应深入发展分析技术对污染物实施,在线监测和控制,：分析方法也需要深入研究开发，使之能做到实时、现场监控,，以防有害物质形成,;,12.,降低使用易燃易爆物质，,降低事故隐患,：化学过程中使用物质或物质形态，应考虑尽可能降低试验事故潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。,9/32,Company Logo,总体来说，绿色化学是从始端就开始预防污染，是一门从源头上阻止污染化学，其关键目标是实现,原子经济性,反应和过程零排放。,10/32,Company Logo,绿色化学研究进展,绿色化学概念提出后，其研究得到深入关注。近年来，绿色化学研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和,产品绿色化,开展，,(,如图,1.1),当前已取得较大进展。,11/32,Company Logo,绿色化学与催化,绿色化学关键是实现反应原子经济性，,催化化学,因有效降低反应活化能，能实现一些在常规条件下不可能进行反应，并能最大程度地利用资源和能源，提升反应速率、原料转化率和产物选择性等，从而实现反应原子经济性，,反应过程绿色化。,12/32,Company Logo,在当代化学工业，当前提供化学产品有,90%,以上是借助于催化过程生产，其生产总值约占工业生产总值,25%,。所以绿色化学发展离不开催化作用，而催化剂在催化生产中占有极为主要地位，,高性能结构化催化剂,研制开发，能推进催化化学发展，有效地促进化学工业技术绿色化，从而促进绿色化学发展。,13/32,Company Logo,催化剂分类,依据相结构不一样，催化剂能够分为：,多相催化剂、均相催化剂和生物催化剂。,14/32,Company Logo,多相催化剂,多相催化剂又称,非均相催化剂,，普通为固体催化剂，主要包含固体酸、碱绝缘体氧化物、负载在适当载体上过渡金属盐类及络合物，半导体型过渡金属氧化物等。采取载体通常为氧化铝、沸石分子筛、,介孔材料,、碳纳米管等。,优点：非均相催化剂含有易于与反应体系分离、可重复使用优势。,缺点：存在选择性相对较差、使用寿命相对较短和反应操作条件苛刻等问题。,15/32,Company Logo,均相催化剂,均相催化剂，当前大多是液体强酸（比如，酯化反应中传统上采取是浓硫酸催化剂）、强碱、可溶性过渡金属配合物等。,优点：,其使用较为简便。,缺点：,污染环境、腐蚀设备、危害人体健康以及难以与反应体系分离。,16/32,Company Logo,生物催化剂,生物催化剂包含酶催化剂及微生物催化剂。,优点：,含有条件温和、转化率高，而且能够合成手性化合物及高分子及化学法难于合成化合物。,缺点：,专一性催化剂开发和研制要求较高，使其推广使用受到一定限制。,17/32,Company Logo,W-SBA-15,用于,H2O2/O2,氧化油酸一步法制备壬二酸,油酸，又称,十八烯酸,，属于植物中提炼出来油酯下游产品。油酸可经氧化裂解制备壬二酸。壬二酸又叫杜鹃花酸，属中长链二元酸一个，是主要有机合成中间体，是合成锦纶,1010,主要原料。,我国壬二酸生产,严重不足,，因为工业生产产率较低（,30,），主要依赖进口。,18/32,Company Logo,油酸氧化裂解制备壬二酸反应是一类较复杂非均相反应，大多数反应工艺都采取,两步法或三步法,，联合使用,两种或三种氧化剂,，过程比较复杂。比如：,美国,Emery,企业采取,臭氧氧化,油酸制得油酸臭氧化物，再在,锰盐,存在下，通,氧气,使键断裂，深入氧化成壬酸和壬二酸。,19/32,Company Logo,因为,O,2,、,H,2,O,2,属于,绿色氧化剂,，所以含有很好原子经济性和环境保护性能，以,H,2,O,2,或,/,和氧气为氧化剂，油酸制备壬二酸反应，人们作了大量研究，催化剂主要集中在,含钨化合物,，如钨酸或磷钨酸等。,Andrea,以,H,2,WO,4,为催化剂，三癸基甲基氯化铵为相转移催化剂，采取,35,H,2,O,2,氧化裂解油酸，壬二酸收率达,72.3,。,20/32,Company Logo,Antonelli,采取一个类似杂多酸结构过氧,W,氧化物为催化剂，以,40,H,2,O,2,为氧化剂，壬酸和壬二酸收率分别为,82,和,79,。,Rushgen,等采取过渡金属为催化剂，采取,50%H,2,O,2,为氧化剂，对不饱和酸进行催化氧化裂解进行系统研究，研究发觉，油酸氧化裂解采取钨酸为催化剂时，壬酸和壬二酸是主要产物。,21/32,Company Logo,在油酸氧化裂解制备壬二酸研究中，大多采取,两步法,进行反应，工艺较为复杂，同时氧化,H,2,O,2,浓度高,，而市售,H,2,O,2,浓度为,30 wt%,原料起源受到限制。,所以，采取,稀,H,2,O,2,为氧化剂，油酸,一步法,制备壬二酸研究受到人们关注，而研究工作关键在于,高性能催化剂,合成。,22/32,Company Logo,W-SBA-15,合成,23/32,Company Logo,试验步骤,（,1,）称取,5g P123,加入到,28g,去离子水中，再加入,200ml,摩尔浓度为,2M,磷酸溶液或,150ml,浓度为,2M,盐酸溶液，搅拌得到透明溶液。,（,2,）在快速搅拌条件下，将,10g TEOS,迟缓加入到上述溶液中，搅拌,30min,后，,加入计量,0.2M,钨酸钠溶液，,于,40,搅拌,24,小时后，所得溶胶装入内衬聚四氟乙烯不锈钢晶化釜中，加盖密封并于,95,下静置反应,48,小时。,（,3,）反应结束后，将反应釜冷却，产物过滤，用去离子水洗涤至中性。所得滤饼于,105,烘干，并于,350,焙烧,1,小时、,550,焙烧,8,小时，得到样品。,24/32,Company Logo,图中,1232,和,1081,804,460 cm,-1,处吸收峰分别归属为,(Si-O-Si),对称振动和伸缩振动。,960 cm,-1,峰归属为骨架内（,Si-O-W,）或骨架外（,SiO,-,W,+,）物种，说明了,W,向硅骨架嵌入。,W-SBA-15,表征,25/32,Company Logo,图,1.,合成,W-SBA-15,TEM,图,从图中能够看出，合成,W-SBA-15,均含有较,规整六方孔道。,26/32,Company Logo,W-SBA-15,催化活性,将,W-SBA-15,应用于油酸催化氧化制备壬二酸反应中。,油酸氧化裂解在生成壬二酸同时，也生成了壬酸以及因氧化降解反应生成短链单羧酸和二元羧酸。壬二酸是固体二元酸，易溶于热水中，微溶于冷水，能够经过,热水萃取,后，水相经浓缩冷却后析出结晶方法从反应体系中分离提纯出来。,27/32,Company Logo,试验结果,表,2.2 W-SBA-15,在油酸制备壬二酸中催化反应结果,28/32,Company Logo,结果表明，,W-SBA-15,在以双氧水,(30 wt%),和,氧气,为混合氧化剂，油酸一步法氧化裂解制备壬二酸反应中含有很好催化效果，壬二酸收率为,43.6,，纯度,96.7,。,纯硅,SBA-15,在该反应中无活性。在油酸催化氧化制备壬二酸反应中，起到催化作用是掺杂进入硅骨架四配位,W,，催化剂,酸性,为反应进行提供了促进作用。,29/32,Company Logo,总结与展望,当前研究使用对环境友好催化剂主要包含固体酸、固体碱、晶格氧选择氧化催化剂等非均相催化剂以及生物催化剂（酶催化剂），所以，在多相催化上研制开发一些高性能,非均相催化剂,将是促进,催化剂绿色化,有效路径之一，也是催化研究领域内研究重点和难点。,当前大多数合成新型催化剂，仍处于试验室开发阶段，合成,成本高,，而且,水热稳定性较差,，这些都是在实际应用中亟待处理问题。,30/32,Company Logo,参考文件,S.Wu,Y.Han,Y.Zou,J.Song,L.Zhao,Y.Di,S.Liu,F.-S.Xiao,Chem.Mater.,16,486.,Gutierrez M C,Ferrer M L,Chem Mater,20(3):634-648.,陶 莉,湖南大学博士学位论文,.,Goebel C G,Brown A C,Oehischlaeger H F,et al.Method of Making AzelaicAcidP.US 2813113,1957-11-12.,31/32,Company Logo,谢谢！,32/32,