綠色化學(xué)課件-第三章-資料下載頁
2025-01-08 12:23本頁面
【正文】 現(xiàn)的催化劑成本很高 ， 無法進行工業(yè)化開發(fā) 。 為了降低成本 ， 科學(xué)家力求找到一個高效催化劑 ， 目前最高催化效率已可達 60—70克／克 ， 但催化劑價格更高 。 ? 孟躍中走了另外一條路子 ， 不再去尋找新的催化劑 ， 而利用現(xiàn)有的催化劑 ， 來增加它的催化效率 。在化學(xué)上有個正比關(guān)系 ， 就是催化劑跟被催化物的接觸面越大 ， 催化反應(yīng)也將會更加有效 ， 這也就好比我們所用的電腦 CPU上的散熱器 ， 風(fēng)扇的風(fēng)力即使是一定的 ， 但如果散熱的表面積越大 ，氣體對流越快 ， 降溫效果也就越好 。 第三關(guān) 分子與分子“握手” ? 要使催化劑接觸面盡可能大 ， 也就要使它的顆粒盡可能小 ， 最好能夠?qū)崿F(xiàn)分子與分子的 “ 握手 ” 。 孟躍中想到 ， 含氟的化合物是能夠溶于液態(tài)的二氧化碳中 。 二氧化碳在高壓之下會變成流體狀態(tài) ， 如果把催化劑附在這種含氟化合物身上 ， 溶在二氧化碳中 ， 那么催化劑也以分子狀態(tài)跟二氧化碳的分子“ 握手 ” 。 通過這種方法 ， 原來一顆催化劑表面積如果為 1平方厘米的話 ， 處理后表面積起碼可以增加 500倍 ， 催化效率果然增長了近 70倍 ， 每噸成品的催化成本降到只需要 200多元 。 ? 二氧化碳作為合成高分子材料的單體的研究工作受到了世界各國廣泛的重視。 ? 二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚物類的脂肪族聚碳酸酯是二氧化碳合成高分子材料領(lǐng)域的一大亮點。這類材料具有生物降解性能，不僅解決了當(dāng)前塑料制品難以降解而導(dǎo)致的白色污染問題，也減少了二氧化碳的排放。 ? 作為一類新型的脂肪族聚碳酸酯，二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚物具有透明性、生物降解性和氧氣阻隔性能等特點，但是其性價比依然有待于大幅度改善，才能滿足實際應(yīng)用要求，今后仍需開展更深入的工作，推動二氧化碳基塑料實現(xiàn)真正大規(guī)模的實際應(yīng)用。 ? 美國、韓國、日本、俄羅斯和我國臺灣的科學(xué)家在二氧化碳基聚合物領(lǐng)域進行了大量的研發(fā)工作。 ? 目前已批量生產(chǎn)的二氧化碳基塑料原料主要有二氧化碳 /環(huán)氧丙烷共聚物、二氧化碳 /環(huán)氧丙烷 /環(huán)氧乙烷三元共聚物、二氧化碳 /環(huán)氧丙烷 /環(huán)氧環(huán)己烷三元共聚物等品種。 ? 由二氧化碳制備完全降解塑料的研究始于 1969年。日本油封公司發(fā)現(xiàn)，二氧化碳和環(huán)氧丙烷在催化劑作用下共聚可得到交替型脂肪族聚碳酸酯。這種聚合物具有良好的環(huán)境可降解性。美國在此基礎(chǔ)上通過改進催化劑，于 1994年生產(chǎn)出二氧化碳可降解共聚物。 ? 國外開展該項工作的研究單位主要有：日本東京大學(xué)、波蘭理工大學(xué)、美國 Pittsburgh大學(xué)和 TexasAamp。M大學(xué)、日本京都大學(xué)、?？松芯抗镜?。 ? 美國空氣產(chǎn)品與化學(xué)品公司和陶氏化學(xué)公司已合成出相應(yīng)的產(chǎn)品。到目前為止，只有美國、日本和韓國等生產(chǎn)二氧化碳降解塑料，美國年產(chǎn)量約為 2萬噸，日本、韓國也已形成年產(chǎn)上萬噸規(guī)模。 ? 將二氧化碳（ CO2）與環(huán)氧丙烷（ PO）共聚的技術(shù)于上世紀(jì) 60年代首次發(fā)現(xiàn)，但是由于副反應(yīng)生成環(huán)狀丙烯碳酸酯（ CPC）而未能推向商業(yè)化，該副反應(yīng)導(dǎo)改生成不穩(wěn)定的低分子量共聚物。 ? 日本東京大學(xué)工程學(xué)院化學(xué)與生物技術(shù)系 Kyoko Nozaki教授開發(fā)的新催化劑基本上解決了這一限制。新催化劑為含有二個醋酸酯配合基的雙 （哌啶基甲基） 羥碘鈷 (III)絡(luò)合物，它由醋酸鈷與對應(yīng)的雙水楊叉二胺反應(yīng)合成，隨后在過量醋酸和空氣存在下進行氧化而成。該催化劑可使 CO2與環(huán)氧化物，如環(huán)氧丙烷（ PO）、環(huán)氧 1丁烷和環(huán)氧1已烷反應(yīng)可選擇性地生成共聚物。例如，該催化劑可用于使 CO2與環(huán)氧丙烷（ PO）分子制取共聚物，其平均分子量為 26500。反應(yīng)發(fā)生在 DME（ 1,2二甲氧基乙烷）溶劑和 CO2條件下，產(chǎn)率為99%，選擇性為 97%。環(huán)狀丙烯碳酸酯（ CPC）的生成則受到抑制。 思考題 綠色化學(xué)產(chǎn)品有什么特征？ 分別舉出化學(xué)品對局部環(huán)境和全球環(huán)境產(chǎn)生影響的例子。 如何避免物質(zhì)的直接毒性？ 什么是間接中毒？如何避免間接中毒？
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