绿色化工研究进展解析

具有较高活性和选择性，腐蚀性小，稳定性好，且
易回收重复利用。
纯WO3 由于缺少金属性质几乎没有催化活性，而将
其负载在Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO等氧化物上可提高催
化性能，杨沂凤等将制备的一系列WO3负载的金属催化剂 应用到苯和甲苯加氢反应中，研究表明WO3负载的金属催 化剂对苯和甲苯发生加氢反应有明显的促进作用，较金属 催化剂的活性大大提高。Bai 等研究发现，在气相碱金属二氧化硅催化下，酚类(如苯甲酚)烷氧化反应很容易发生 ，选择性可高达99%，催化剂的活性随着碱金属量及其金 属活性(Cs>K>Na>Li)的增强而增大，在Cs-SiO2催化下的 烷氧化反应，产物收率高达94%。
(95.3%)生成邻苯二酚。
(3)分子筛 • 分子筛是具有均匀微孔，其孔径与一般分子大小
相当的薄膜类物质，是由SiO2、Al2O3和碱金属或碱 土金属组成的无机微孔材料。近年来，以表面活性剂 作模板剂，合成MGM-41、HMS 等中孔分子筛的研究 十分活跃，这类新型材料具有较大的、可调变孔径， 较好的热稳定性，高表面积和大吸附容量，使其在吸 附、分离和催化转化大分子等方面有着广泛的应用前 景。
甲酯的固体碱催化剂制备方法；用该方法制得的催化剂稳定
性优良，不易被CO2、H2O等杂质污染，催化剂易于产品分 离，可重复使用。李为民等用焙烧后的Mg-Al 水滑石为催化 剂进行菜籽油的酯交换反应，脂肪酸甲酯的收率为95.7%， 得到的生物柴油低温流动性能好，氧化稳定性好，主要性能 指标符合0#柴油标准。Choudary 等用不同阴离子重构的水 滑石催化氧化仲胺和叔胺，研究发现，季丁醇负离子重构的
1 绿色催化剂 要实现环境友好的绿色化工，研究开 发新的催化剂及催化方法成为当前关注的 重要课题。绿色化工催化剂主要包括固体 酸、固体碱、金属等，这些催化剂不仅具 有较高活性和选择性，而且催化剂和反应 体系易于分离，新型绿色化工催化已成为 实现化学工业从低污染向阻止污染方向转 变的关键。
1.1 固体酸催化剂的研究进展 (1)金属氧化物催化剂 第四副族和第五副族或稀土金属元素的氧化物用硫酸改 性后形成的固体酸催化剂，其酸性大于100%浓硫酸，酸强度 Ho<11.9，催化活性更高，所选用的金属氧化物一般为Al2O3、 ZrO2、SiO2、TiO2、WO3 和MoO3 等。Satoshi 等制备了SO42/ZrO2 催化剂，用于甲醇醚催化反应，研究发现该催化剂具有 很强的酸性，并可在低于甲醇沸点的温度下使用。程广斌等 制备了一系列钨锆物质的量比不同的SO42-/WO3-ZrO2固体酸催 化剂，以代替浓硫酸作为氯苯硝化反应的催化剂，研究发现， 当钨锆物质的量比为0.15 时，催化反应显示出良好的对位选 择性。
1.2 固体碱催化剂的研究进展
固体碱催化剂具有无腐蚀、选择性高、催化活性高、产
物易分离、可在高温甚至气相反应中进行等优点，但由于固 体碱催化剂(特别是超强固体碱催化剂)制备工艺复杂、成本高、 强度较差、极易被大气中的CO2、H2O等杂质污染等原因，研 究关注程度较固体酸要少。
•
中国科学院山西煤炭化学研究所发明了一种合成碳酸二
水滑石具有很高的催化活性，在催化氧化N-甲基吗啉时催化
活性甚至高于强腐蚀性的NaOH、季丁醇钾等均相催化剂。
目前，以ZrO2 为载体的固体碱催化剂研究不
多，但ZrO2 表面同时具有酸、碱位以及氧化-还原
性质可作为优良的新型载体，具有较大的发展潜力。
李向召介绍在ZrO2上负载KNO3、K2CO3或
KHCO3的固体碱，其碱强度可由原来的15.0提高
虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得百度文库完善，
但大多数催化剂仍停留在实验阶段，催化剂性能
不稳定，制备过程复杂，性价比低是制约其工业 化应用的主要原因，但从长远角度考虑，采用绿
色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势
，也是当前催化领域研究的重点。绿色化工催化
剂的深入研究，必将促进催化科学的发展，具有
到26.5。
• 1.3 金属催化剂的研究进展
• 针对有机金属络合物催化剂对金属反应器有腐
蚀、稳定性差以及催化剂分离、回收困难等问题，
将有机金属络合物固定在高分子化合物上，形成负 载型金属催化剂成为近年来金属催化剂的研究热点， 研究表明，负载型金属催化剂基本上兼具无机物非 均相催化剂和金属有机配合物均相催化剂的优点，
(4)杂多酸催化剂 杂多酸是两种或两种以上无机含氧酸盐缩合而成的 多元酸的总称，是一类含氧桥的多酸配合物，具有高质 子酸性、低温高活性、热稳定性好等优点，而且杂多酸 独特的”假液相”使其具有更高的催化活性和选择性。
目前用作催化剂主要是分子式为HnAB12O40·xH2O的
Keggin 型杂多酸， 如十二磷钨酸(H3PW12O40 · H2O) 、十 二硅钨酸(H4SiW12O40·xH2O)、十二磷铝酸 (H3PMO12O40·xH2O)等。
(2)金属盐催化剂
Zhang 等以Fe(SO4)3·xH2O为非均相催化剂，利用醛制 备偕-二羧酸酯，催化剂无需任何活化作用即可回收再利用。 MM等利用分子长度的中性表面活性剂、C6-C10烃，经强亲 水性超分子模板机理合成具有六角形微孔结构的磷酸铌，
应用到液态H2O2 与苯酚的羟基化反应中，可以高选择性地
绿色化工的研究 进展
我国传统的化学工艺对污染的治理是被动、滞后的“末 端”治理，不仅成本很高，而且治标不治本——不能根除污 染，如烟气脱硫、除尘，虽净化了气体，但污染物却转移为 废水和废渣。绿色化学工艺则是清洁生产、零排放工艺，是 从化学反应的“始端”着手，控制和防止污染的产生。理想 的绿色化学工艺不采用有毒有害的原料、催化剂和溶剂，追 求“原子经济”反应，不产生副产品，实现三废(废水、废 气、废渣)的零排放，并充分应用清洁技术，生产环境友好 型产品，这是从产品设计到生产过程的一场“绿色革 命”。——这在我们上次讲座中已详细讨论，本次主要是介 绍目前绿色化工的研究进展。 绿色催化剂、绿色溶剂、生物技术、膜技术和采用可再 生原料等都是绿色化工的关键技术。