绿色化学-绿色催化剂1.ppt

固体超强酸催化剂： 比100%的硫酸还要强的酸，分为固态和液态。 对烯烃双键异构化、醇脱水、烯烃烷基化、酸化、醋化等都显示出较高的活性。 优点： 和液体超强酸相比，更容易与反应物分离，可重复使用，不腐蚀反应器，不污染环境，选择性良好、催化反应温度。 在合成精细化学品（反应工艺过程连续化，增强设备生产能力）等环境友好新催化工艺中占有重要地位 向反应物给出电子。其活性中心具极强的供电子或接受电子能力 优势：活性高、选择性好及反应条件温和、产物易于分离、可循环使用。 不足：大多制备复杂、成本昂贵、强度较差、极易被大气中的CO2、H2O 等杂质污染, 比表面积小 固体碱催化剂 氧化物本征固体碱 碱金属和碱土金属氧化物型 稀土氧化物型 复合氧化物型 负载型固体碱 Al2O3 为载体的固体碱 ZrO2 为载体的固体碱 分子筛为载体的固体碱 固体碱催化剂 Eg: MgO固体碱催化剂存在着3 种吸附CO2 中心: 碱中心强度顺序为: a b c 碱金属和碱土金属氧化物型 氧化物本征固体碱 * 稀土氧化物的碱性比碱土金属氧化物MgO 的强 稀土氧化物型 氧化物本征固体碱 why * 负载型固体碱 分子筛为载体的固体碱 有3 种。 （1）碱金属离子交换分子筛; ( 2) 将碱金属或稀土金属以金属态或合金氨化物形态分散到分子筛上所得的固体碱; ( 3) 将弱碱性化合物作为碱位前驱体负载在高比表面沸石上再经过适当处理而产生强碱位所得的固体碱。 生物催化剂定义 绿色催化剂之生物催化剂 生物催化剂的特点： 极高的催化效率 反应条件温和（一般在20 一40 ℃， p H 4 ~ 9） 原料来源广（化学品,也可以是农、林、畜、副、渔业的产品或副产品) 酶催化剂 一种真正的绿色催化剂，是一种能加速特殊反应的生物分子，有近乎专一的催化性能 Eg: 以苯为原料制乙二酸， 美国人T.W .Frost等用了纤维素与葡萄糖作原料，以酶催化剂发酵的新工艺生产己二酸 固氮酶能将生物体中无法直接利用的分子氮(N2)转化成可利用的氨态氮 绿色催化剂之生物催化剂 酶催化实例： 维生素C是人体必需的一种维生素和抗氧剂，在医药工业和食品工业有很大的市场，它的前体2-酮基-L-古龙酸（2-KLG）也是从葡萄糖发酵制得的。2-KLG原来采用“莱氏法”或改良的二步发酵法。近年来，各国生物学家不断探索和研究,构建基因工程菌，实现葡萄糖一步发酵直接生产2-KLG。 绿色催化剂之生物催化剂 仿酶催化： 模拟酪氨酸酶 在生物体内却能高效、高选择性实现单酚的邻位羟化以及氧化邻二酚为邻二醌。 模拟酪氨酸酶这些优异功能， 开发了酚类化合物的咪唑甲基化新方法， 设计合成了一系列含多个咪唑基的双核铜酶模型物4， 实现了模型物在室温下对氧气的络合、活化和催化苯偶姻生成二苯基乙二酮的反应，以及催化羧酸酯和磷酸酯的水解反应。 绿色催化剂之生物催化剂 生物催化在化工生产中的应用： 1、葡萄糖的生产 2、甾体转化 3、氨基酸的生产 固定化技术 光催化剂 借助光的激发而进行催化反应的催化剂 ZnO-CuO-H202，在紫外光作用下，可对染料废水进行催化脱色，脱色率近100% Ti O2光催化剂光解二氯乙酸、光的光解制氢,CO2的光催化固碳都是为未来解决能源、人工光合作用的主要催化反应 纳米TiO2光催化剂 将光催化剂纳米化可以有效地提高量子效率。 超细的TiO2颗粒具有更大的比表面积，使反应物的表面吸附量和催化反应的速度大大增加 制备方法：气相法，液相法 TiO2粉体和膜材料的掺杂与改性 不足：对可见光利用率低，对光生电子易发生复合，光量子效率低。 改进：对其进行有机染料敏化、金属离子掺杂、表面沉积金属或金属氧化物等 糖果包衣专用TiO2 电极催化剂(详述空气电极) 金属空气电极研究的热门领域 贵金属催化剂（eg:铂,银） 金属螯合物(eg:酞菁钴) 钙钛矿型氧化物 锰氧化物?（eg:MnO2） 电极催化剂 膜催化剂 将催化剂制成膜反应器，反应物可选择性的穿越催化膜并发生反应，产物也可以选择性的穿过膜而离开反应区域，从而有效地调节反应区域内的反应物和产物的浓度，这也是将膜技术和催化综合的一种催化工艺 如NOX在膜反应器中还原，反应转化率可达100% 催化技术在环境污染防治中的应用 汽车尾气的催化转化 汽车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等有害气体。催化转化技术是由催化转化器和催化剂组成，催化转化器是由金属壳箱体、蜂窝陶瓷和减震隔热垫构成。催化剂是由多种金属及氧化物组成，它被均匀的涂覆在蜂窝陶瓷上。 催化剂分为贵金属催化剂、非贵金属催化剂和稀土与少贵金属催化剂。贵金属催化剂净化效率高，但成本也高。非贵金属催化剂成本低但净 化效率也差。而应用稀土代替