超临界流体在化学反应上的应用.ppt

关于超临界流体在化学反应上的应用第1页，共39页，星期日，2025年，2月5日绿色化学（和工程）

GreenChemistry(andEngineering)绿色化学是指设计没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。“Theinvention,designandapplicationofchemicalproductsandprocessestoreduceortoeliminatetheuseandgenerationofhazardoussubstances”第2页，共39页，星期日，2025年，2月5日“化学家正在研究开发更洁净的方法或更绿色的工艺过程”第3页，共39页，星期日，2025年，2月5日第4页，共39页，星期日，2025年，2月5日1.充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料2.在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品第5页，共39页，星期日，2025年，2月5日四种解决方案?减少使用挥发性溶剂对环境的污染无溶剂合成(如固相合成、无溶剂聚合)水作为溶剂采用超临界流体（超临界CO2）作为反应或分离的溶剂和介质离子液体作为溶剂第6页，共39页，星期日，2025年，2月5日一，超临界流体(SCF)的特性物质状态密度（g/cm3）粘度(g/cm/s)扩散系数(cm2/s)气态(0.6-2)×10-3(1-3)×10-40.1-0.4液态0.6-1.6(0.2-3)×10-2(0.2-2)×10-5SCF0.2-0.9(1-9)×10-4(2-7)×10-4由以上特性可以看出,SCF不同于一般的气体,也有别于一般液体，它本身具有许多特性超临界流体兼有液体和气体的双重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。第7页，共39页，星期日，2025年，2月5日部分超临界流体溶剂的临界数第8页，共39页，星期日，2025年，2月5日纯二氧化碳密度随压力与温度的变化特点:在临界点附近,密度有很宽的变化范围;温度,压力微调可使密度显著变化第9页，共39页，星期日，2025年，2月5日超临界流体的应用超临界萃取超细颗粒及薄膜材料制备超临界中化学反应超临界喷涂、清洗SCF第10页，共39页，星期日，2025年，2月5日超临界CO2流体在聚合反应研究历史1960年，Biddulph和Plesch报道了在-50°C的液态CO2中异丁烯的阳离子聚合反应。1968年，Hagiwara等在一法国专利中报道了在大于常压，-78°C到100°C的CO2中进行氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯腈及醋酸乙烯酯等烯类单体的自由基均聚与共聚反应，得到了较高分子量的各种聚合物，聚合产率为15%～100%。Hagiwara等还研究了在20°C～45°C、39.2MPa的CO2中乙烯的离子辐射和自由基聚合反应1970年，Fukui等在一美国专利中探讨了乙烯基单体在催化剂存在的条件下，于液态CO2中的进行的聚合或共聚反应。他们认为CO2在聚合反应中只做为溶剂或分散剂，并不参与聚合反应。1986年，Sertage等在一加拿大专利中报道，在85～140°C，31MPa的超临界CO2中进行丙烯酸的非均相自由基聚合，能得到一种水溶性的聚合物。第11页，共39页，星期日，2025年，2月5日1992年，美国北卡罗纳大学的DeSimone及其合作者们首次在《Science》中报道，用超临界CO2作溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，进行1，1-二氢全氟代辛基丙烯酸酯(FOA)的自由基均聚，得到了分子量达27万的聚合物。至此，运用液相和超临界CO2技术进行高分子合成与制备的研究开展了起来。90年代以来，以DeSimone为首的研究小组进行了大量的研究工作，并一直与杜邦公司合作。杜邦公司准备在21世纪初，建成运用超临界CO2技术生产氟化聚合物的工厂，如生产氟化苯乙烯-聚丙烯，全氟烷氧基树酯等，使实验性工作迈向产业化。第12页，共39页，星期日，2025年，2月5日C超临界CO2中聚合反应的优越性①惰性象：CO2分子很稳定，不会导致副反应。到目前为止未发现以CO2为介质的聚合反应中有链转移现象。②溶解能力随压力而变化：对一种聚合物来说，在一定温度下超临界二氧化碳压力越大可溶解的该聚合物