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化工生产可持续发展的途径_绿色化学与技术

工业革命改善了人们的生活水平，并促使人口数量高速增长。然

而，化石能源的快速消耗，造成了严重的环境污染和气候变暖。尽管

化学产品已成为人民生活中必不可少的内容，但在它们的生产过程中

消耗了大量的自然资源并产生许多不必要的副产品。要将现代化工技

术广泛应用于工业过程中，化工过程优化和高效催化剂设计是亟待解

决的重要课题。解决能源和原材料短缺、可持续水资源利用和废水处

理、二氧化碳捕集利用、清洁可再生能源开发、绿色经济型药物生产

等是当前化学工作者广泛关注的重要问题。本专题栏目着重讨论近年

来绿色产品工程和绿色过程工程等绿色化工领域的必威体育精装版进展。

绿色化工是化学工业实现可持续发展的有效途径，主要可分为两

大发展方向：绿色产品工程，如开发新型催化剂，或者开发利用可再

生资源(太阳能、生物质能等)产品；绿色过程工程，包括化工过程强

化、新型反应介质、节能降耗、二氧化碳减排、新型反应器和新型分

离等过程技术。

“绿色化工”专题中收录在《Engineering》2017年第3期，共

有15篇相关论文。本专题邀请到来自澳大利亚、加拿大、德国、意

大利、荷兰、美国以及国内的相关院士与知名学者报道他们在绿色化

工领域的必威体育精装版研究进展，并对相关领域发展面临的问题和挑战进行展

望，旨在为化工产业技术革新和可持续发展提供策略导向。

一、绿色产品工程

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绿色产品工程是指绿色化工产品的工程设计、开发和制造，或者

是通过绿色生产过程得到产品。绿色产品工程通常需要考虑成本、产

能、质量、性能、可靠性、适用性、产品全生命周期和用户需求等相

关的问题。

随着工业不断发展，二氧化碳排放逐年增加，通过二氧化碳加氢

使二氧化碳转化为有价值的化学品和燃料，可望成为二氧化碳减排和

再利用有效途径之一。本期专题中，Kangvansura等在题为《钾/锰

助剂对氮掺杂碳纳米管负载铁基催化剂在CO2加氢过程中的影响研

究》的文章中报道了二氧化碳加氢的催化剂。利用太阳能作为直接驱

动力的二氧化碳-燃料转化技术，是实现二氧化碳减排和满足全球能

源需求的另一类有效方法，Kho等在题为《复合镍基催化剂催化CO2

光热甲烷化反应中氧化铈和氧化钛的助催化作用》的文章中介绍了这

方面的研究成果。

太阳能作为一种清洁、可再生、来源丰富的新能源，是替代化石

燃料的最佳选择之一。利用太阳光催化分解水制取氢气，是实现太阳

能转化利用的最有效方法之一。澳大利亚昆士兰大学王连洲等在题为

《钽基氮氧化物——窄带隙光催化剂用于太阳能制氢》的文章中，对

钽基氮氧化物作为催化剂用于光解水制氢的研究进展作了综述，并对

进一步优化材料设计以提高催化性能进行了展望。天津大学巩金龙等

在题为《Ni-Bi助剂用于α-Fe2O3光电阳极提高氧化动力学和钝化表

面态》的文章中，介绍了新型光催化太阳能-燃料转化的高效镍-硼酸

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盐基催化剂，并阐述了表面动力学增强和表面态钝化对催化剂性能的

影响规律。

沸石是工业催化中一类重要的多孔材料，然而水热法合成沸石所

使用的有机模板，易产生有害气体和水体污染，造成环境问题和生产

成本的增加。沸石的绿色制备技术具有重要应用价值。