催化与环境材料
材料催化新技术在环境保护中的应用探索论文
材料催化新技术在环境保护中的应用探索论文催化技术是一种通过催化剂促进化学反应的方法，它在各个领域中都有着广泛的应用。
随着环境问题的日益严重，人们开始探索并应用材料催化新技术来保护环境。
本文将探讨材料催化新技术在环境保护中的应用，包括废水处理、大气污染控制和可再生能源开发等方面。
首先，材料催化新技术在废水处理中的应用非常重要。
废水中含有各种有机物、有害物质和重金属离子等污染物，直接排放会造成水体污染和生态环境破坏。
传统的废水处理方法，如化学沉淀、生物处理等存在着处理效率低、处理时间长以及产生二次污染等问题。
而利用催化剂，可以在较低的温度和压力下，高效降解有机物和分解重金属离子。
例如，一些金属氧化物类催化剂，在光照条件下能够产生光催化反应，有效降解有机物。
另外，催化剂的复合材料如负载型催化剂，可以提高催化活性和稳定性，广泛应用于废水处理过程中。
其次，材料催化新技术在大气污染控制中也有很大的潜力。
大气污染已经成为当今社会面临的严重问题之一。
空气中的颗粒物、氮氧化物、光化学臭氧等有害物质对人类的健康和环境造成了很大的威胁。
利用催化剂可以有效催化氮氧化物和有机废气的催化氧化，降低大气中有害物质的排放浓度。
例如，氨选择性催化还原技术（SCR）是一种广泛应用于脱除燃煤电厂尾气中氮氧化物的方法。
该技术利用催化剂将氮氧化物与氨在一定的温度和压力条件下催化还原成氮气和水蒸气，从而大幅度降低氮氧化物排放。
此外，材料催化新技术也在可再生能源开发方面发挥着重要作用。
随着对传统能源枯竭和环境污染的担忧，可再生能源如太阳能、风能和水能成为了解决能源问题的重要途径。
然而，这些新兴的可再生能源存在着不稳定、难以储存和转化效率低等问题。
而利用催化剂可以有效提高可再生能源的转化效率和产氢速率。
例如，光催化水分解技术可通过使用催化剂将太阳能转化为化学能，并实现水的分解产生氢气。
此外，催化剂还可以用于生物质的转化和废弃物的能量回收等方面，将可再生能源的利用率不断提高。
材料催化和污染物降解
材料催化和污染物降解近年来，就像全球变暖愈加严重一样，污染物的问题也变得越来越深重。
面对这个问题，科学家们开始尝试各种清洁技术，比如催化材料的使用，将它们应用到污染物降解中。
材料催化催化材料是一种能够促进化学反应的材料。
它们在污染物降解中可以扮演着一个非常重要的角色，在将污染物转变为无害物质的过程中发挥着重要作用。
催化剂的基本原理是在化学反应中，促进反应物的相互作用，从而使反应活跃度增加，使得化学反应的速度增加。
催化剂可以大大减少反应反应所需要的活化能，而反应速率与反应物中较慢反应物的浓度成正比，反应速率与反应物中较快反应物的浓度成反比。
材料催化是指利用以某种化学物质为基础制备的具有良好表面积、结构可控、分散性好、催化活性高的固态材料作为催化剂，来促进污染物的降解和处理。
污染物降解污染物降解指的是将有害物质转化为可溶性、稳定性、无毒性等性质的化合物的过程。
催化材料可以在降低有害物质浓度的同时，还可以有效地保护环境。
污染物的降解技术有很多种。
目前，最常用的污染物降解方法可以分为化学处理和生物处理两类。
化学处理是通过化学反应将污染物转化为较为稳定和无害的物质，而生物处理则是将有机物提供给微生物来进行降解。
材料催化在污染物降解方面的应用随着技术的不断进步，材料催化的应用开始逐渐普及，被广泛应用于污染物处理过程当中。
材料催化在环境保护中的重要应用除了在污染物降解方面的应用之外，材料催化还被广泛用于环境保护领域。
比如，材料催化可以被用来将废气氧化为无害化合物。
而材料催化在金属催化领域的应用也得到了广泛的讨论。
总结通过对材料催化和污染物降解的探讨，我们可以发现，材料催化在环保领域的应用已经成为一个热门话题，而污染物的降解也在逐渐被广泛的关注。
因此，材料催化技术的发展和应用将会对环境保护和生态环境的改善做出更大的贡献。
新型催化材料及环境友好催化化学-中国石油大学北京
张鑫，男，博士，教授。
1995-1999年，大庆石油学院化学工程专业，获工学学士；1999－2002，北京服装学院化工研究所，导师：傅吉全教授，硕士论文题目：MCM-22分子筛的动态合成、表征、改性及烷基化催化应用，获工学硕士学位；2002－2006年清华大学化学系获理学博士学位，导师徐柏庆教授。
2006年9月加入西班牙科学院化工技术研究所（Instituto de Tecnología Química, UPV-CSIC）Avelino Corma教授研究组从事博士后研究。
2009年1月以“杰出海外留学人才计划”回国受聘到中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室工作，主要从事多相催化、均相催化等物理化学方面的研究工作，包括纳米催化、新型催化材料及环境友好催化化学。
2004年获国际催化联合理事会（IACS）授予的首届“Young Scientist Prize”奖，以表彰在研究“Au/ZrO2催化CO氧化反应中载体ZrO2纳米粒子的尺寸效应”的开创性工作。
2009年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。
2009年获教育部自然科学奖二等奖（获奖项目：氧化物及纳米复合型“金属/氧化物”催化剂研究，第三完成人）。
目前已在Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）, J. Catal.（2 篇）, Chem. Commun.（2篇）, J. Phys. Chem. B, Dalton Trans., Catal. Today等重要化学/化工期刊发表研究论文16篇，其中SCI论文收录11篇（第1作者9篇），EI论文收录9篇，其中9篇SCI论文获总引用200余次，他引150余次。
已参与了两项国家自然科学基金、一项973计划和一项西班牙政府资助的重点研究项目，目前主持国家自然科学基金（20903119）两项，中国石油大学“杰出海外留学人才计划”启动基金一项，教育部留学回国人员启动科研基金一项。
环境材料与催化剂
环境材料与催化剂环境污染是当前全球面临的一个严峻问题，对人类健康和生态环境都造成了不可逆的影响。
为了解决这一问题，研究环境材料与催化剂已经成为世界范围内的一个关键领域。
本文将介绍环境材料与催化剂的基础知识、研究进展以及未来发展方向。
一、环境材料的基础知识环境材料是一种可以应用于环境保护的材料，通常是指具有吸附、分离、过滤、降解和防护等功能的材料。
另外，研发环境材料的同时，要考虑其对环境造成的污染，因此环境友好型也是环境材料的一大特点。
目前，应用最广泛的环境材料包括吸附材料、离子交换树脂和膜材料等。
吸附材料主要具有对污染物的吸附作用，如活性炭、氧化铁等；离子交换树脂则可以通过离子交换作用，去除水中的离子污染物；膜材料则可以通过分离的作用，去除水中的悬浮物和胶体物质。
此外，还有一些具有特殊功能的环境材料，如阴离子表面活性剂、阳离子聚合物等，它们可以用于废水处理、空气净化等方面。
二、催化剂的基础知识催化剂是一种通过提高反应速率促进化学反应的物质，而不改变反应物质和反应产物的化学性质。
在环境保护领域，催化剂通常用于废气处理、生物质转化、污水处理等方面。
催化剂的种类很多，其中金属催化剂是应用最广泛的一类。
金属催化剂具有反应活性高、寿命长、选择性好等特点。
同时，随着纳米技术的发展，纳米催化剂也逐渐成为研究的热点。
三、环境材料与催化剂的研究进展在环境保护领域，环境材料和催化剂的研究已经深入多个学科和领域。
在污水处理方面，离子交换树脂和膜材料等环境材料已经广泛应用于工业废水处理。
而钛基催化剂、银催化剂等催化剂则在废气处理、生物质转化等领域发挥着重要的作用。
此外，一些新型环境材料和催化剂也不断涌现。
例如，基于碳纳米管的新型催化剂具有良好的生物相容性和高催化活性，已经被应用于细胞成像、癌症治疗等方面。
与此同时，水性纳米颗粒、金属氧化物等环境材料，也在治理大气污染、水污染等方面发挥重要作用。
四、环境材料与催化剂的未来发展未来，环境材料和催化剂方向的发展将面临许多挑战和机遇。
催化剂载体
北京科技大学选修课催化与环境材料班级：冶金0603姓名：田蜜学号：406210682009年6月9日催化剂载体的物理性质及物理性质对活性的影响催化剂catalyst carrier又称担体（support）,是负载型催化剂的组成之一。
催化活性组分担载在载体表面上，载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。
多数载体是催化剂工业中的产品，常用的有氧化铝载体、硅胶载体、活性炭载体及某些天然产物如浮石、硅藻土等。
常用“活性组分名称-载体名称”来表明负载型催化剂的组成,如加氢用的镍-氧化铝催化剂、氧化用的氧化钒-硅藻土催化剂。
载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求；载体可使活性组分分散在载体表面上,获得较高的比表面积,提高单位质量活性组分的催化效率。
如将铂负载于活性炭上。
若用分子筛为载体，铂可达到接近于原子级的分散度。
载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结，提高催化剂的耐热性。
对于某些强放热反应，载体使催化剂中的活性组分稀释，以满足热平衡要求;良好热导率的载体，如金属、碳化硅等,有助于移去反应热，避免催化剂表面局部过热。
载体又可将某些原来用于均相反应中的催化剂负载于固体载体上制成固体催化剂，如磷酸吸附在硅藻土中制成的[固体酸催化剂]，酶负载在载体上制成的固定化酶。
催化剂载体的物理性质1.粒径及粒度分布（1）单个颗粒的粒度粉末颗粒虽然具有各种形状及大小，而用于载体的粉末颗粒的粒径，小的可以为几微米，大的可达到几毫米。
对于单个球形颗粒来说，用其直径就能精确表示出它的体积和外表面积，对于各种大小粒子组成的粉末，通常用平均粒径来表示。
载体大都是片状、柱状或不规则的形状，为了表示这种非球形颗粒的大小，就采用当量直径来表示。
当量直径——把与非球形颗粒相等的圆球的直径作为非球形颗粒的当量直径。
(2)粒度分布及平均直径通常将粉末颗粒的大小称作粒度，对于粉末体而言，粒度是指粉末颗粒的平均大小。
环境功能材料 5 催化与催化剂资料
近百万人伤亡，遭到了美、英、法、中等国科学家们
的谴责。
1.1 1．催化剂的发展历程
NH3 + O2 = NO ---HNO3 Pt 为大量生产HNO3 H2SO4 奠定了基础, 它们正是生产炸药, 化肥的
基础原料。正是这时，发生了由德国发起的第一次世界大战。
1923年 CO + H2 = CH3OH (ZnO-CuO)
Path
催化剂的发展历史
1875年 真正具有工业意义的催化过程: 在工业上实现接 触法生产硫酸
SO2 + O2 = SO3 --- H2SO4 cat. V2O5
将硫或硫化铁通空气在燃烧室煅烧生成二氧化硫然后在 五氧化二钒的催化作用下二氧化硫与氧气反应生成三 氧化硫再在吸收塔内用 98%的浓硫酸吸收生成发烟硫 酸。
1894年,德国科学家W.Ostwald 认为“催化剂是一 种可以改变化学反应速度,而不存在于产物中 的物质”.而这时接触法生产硫酸已工业化, 可见, 从一开始, 催化剂的应用就走在其理论 的前面.
1925年,由Taylor--活性中心学说 ---现代催化理 论的基础
现代催化理论
1. 中间化合物理论：（以后的20多年中，以均相反应为 基础）
催化原理
无机：合成氨、硝酸和硫酸 ，自然涉及Fe, Pt, V 2O5催化剂, 有机：生产甲醇、乙酸（甲醇+CO ）和苯乙烯（乙苯脱氢）就
会涉及Cu-Zn-Al ，Rh 络合物，Fe3O4-K2O-Cr 2O3； 分析：化学传感器； 生物化工：酶催化剂； 应用化学：合成高分子聚乙烯和聚丙烯用 TiX4-AlR3（X-卤
1926年 nCO +(n+m/2) H2 = CnHm +n H2O Fischer and Tropsch (FT Synthese) --1934年Ruhr建成, 奠定了用煤合成液体燃料的基 础，引发了由希特勒发动的二次世界大战。
环境污染控制中的新型材料和技术研究
环境污染控制中的新型材料和技术研究1. 引言随着工业化和城市化进程的加速发展，环境污染问题已经成为全球范围内的严重挑战。
为了保护环境和人类健康，科学家们不断努力寻找新型材料和技术来解决环境污染问题。
本文将重点介绍环境污染控制中的新型材料和技术的研究进展。
2. 新型材料在环境污染控制中的应用2.1 吸附材料吸附材料是一种可以吸附污染物的材料，常用的吸附材料包括活性炭、分子筛、生物吸附剂等。
这些材料具有高吸附能力和选择性，可以有效地去除废水和废气中的有害物质。
此外，研究人员还通过改变吸附材料的表面性质和结构，提高其吸附能力和循环使用性能。
2.2 光催化材料光催化材料利用光能将污染物分解为无害物质，常用的光催化材料包括二氧化钛纳米颗粒、半导体光催化剂等。
通过光催化反应，可以实现废水和废气的高效净化。
研究人员还致力于提高光催化材料的光催化活性、稳定性和利用率。
2.3 纳米材料纳米材料具有特殊的物理和化学性质，在环境污染控制中有潜在的应用价值。
例如，纳米颗粒可以用作催化剂和传感器，通过催化反应和检测技术，去除废水和废气中的污染物。
此外，纳米材料还可以用于制备高效过滤材料、光催化剂和吸附剂。
3. 新型技术在环境污染控制中的应用3.1 生物技术生物技术利用微生物和生物过程来降解和转化污染物，具有高效、环境友好的特点。
例如，生物滤池是一种利用微生物降解有机废水的技术，通过微生物的代谢作用将有机物转化为无害物质。
此外，基因工程技术和生物传感器技术也为环境污染控制提供了新的解决方案。
3.2 膜技术膜技术是一种利用半透膜对污染物进行分离和浓缩的技术。
常见的膜技术包括超滤、反渗透、气体分离等。
通过研究和开发新型膜材料，提高膜技术的分离效率和稳定性，可以实现废水和废气的有效治理。
3.3 热分解技术热分解技术利用高温将有机废物分解为无害的气体和灰渣。
常见的热分解技术包括焚烧和热解。
这些技术可以有效处理有机废物，并通过能源回收减少环境负荷。
新型环保材料有哪些
新型环保材料有哪些新型环保材料是指在生产、使用和废弃过程中对环境和人类健康影响较小的材料。
以下是一些新型环保材料的介绍：1. 生物降解塑料：生物降解塑料是由可再生资源制成的塑料，如淀粉、纤维素等。
它可以在自然环境中被微生物分解，减少对土壤和水体的污染。
2. 再生纤维材料：再生纤维材料是由废弃纺织原料或纤维废料再加工制成的纤维，如再生棉、再生聚酯等。
它可以减少对原生森林资源的需求，降低能源消耗和空气污染。
3. 高性能隔热材料：高性能隔热材料可以减少建筑物的能源消耗，提高室内的舒适度。
例如，节能窗户使用低导热系数的材料降低热量的传导，而保温材料可以降低建筑物的热损失。
4. 绿色金属材料：绿色金属材料是指使用较少的能源和环境影响较小的金属材料。
例如，镁合金可以减轻汽车的重量，提高燃油经济性和减少尾气排放。
5. 环保建筑材料：环保建筑材料是指对室内空气质量无污染且资源利用率高的材料。
例如，使用低挥发性有机化合物的涂料和甲醛释放量低的板材可以减少室内有害物质的产生。
6. 太阳能材料：太阳能材料是指可以吸收太阳光来产生电能或热能的材料。
例如，光伏电池板可以将太阳能转化为电能，太阳热利用材料可以将太阳能转化为热能，用于暖房、热水等。
7. 活性材料：活性材料可以对污染物进行催化分解或吸附，净化环境。
例如，活性炭可以吸附空气中的有害物质，催化剂可以催化有害气体的分解。
8. 纳米材料：纳米材料是材料粒子尺寸在纳米尺度范围内的材料。
它们具有特殊的物理和化学性质，可以应用于环境治理、能源储存等方面。
以上是一些新型环保材料的介绍，这些材料的研发和应用可以减少对环境的损害，促进可持续发展。
随着科技的进步，相信将会有更多新型环保材料的涌现。
绿色催化剂的研究和应用
绿色催化剂的研究和应用绿色催化剂是近年来催化化学领域的研究热点之一。
随着全球环境问题的日益严峻，绿色化学理念越来越广泛地应用于化学合成过程中，绿色催化剂作为绿色化学的重要组成部分，呈现出越来越广阔的应用前景。
一、绿色催化剂的概念和特点绿色催化剂是指那些对环境友好、耗能低、催化活性高、易于制备、有机、无机和生物多样的催化剂。
与传统催化剂相比，绿色催化剂具有以下特点：1、环境友好：绿色催化剂可以在温和的条件下，实现高效的催化反应，降低催化剂酸度、毒性和生成的垃圾等有害物质对环境的影响。
2、高效能：绿色催化剂具有高效的催化活性和选择性，加速催化反应的速度，提高产物得率，并降低反应的副产物以及有害中间体的产生。
3、易于制备：绿色催化剂的制备方法简单，不需要复杂的步骤，且催化剂可以有效地被再生和循环使用，从而减少催化剂的浪费，保护资源和环境。
4、多功能性：绿色催化剂不仅具有催化效果，还可以起到分子识别、逆转催化和金属离子探测等作用，并且可以根据不同催化体系的需要而被设计为具有不同的功能。
二、绿色催化剂的应用绿色催化剂可以应用于有机合成、无机合成、环保工业、能源领域等许多领域，以下列举其中几种应用方式：1、有机合成领域绿色催化剂在有机合成领域中的应用具有广泛的应用前景，可用于不同化学反应的催化剂、解析、氧化和加氢反应，反应时间短，产率高，催化效果显著。
就催化剂本身而言，绿色催化剂通常采用温和的条件进行合成，具有易于制备、高效、环境友好的特点。
例如，杂多酸基绿色催化剂是近年来催化化学领域中的一大研究热点，具有高催化活性和高质子迁移能力。
另外，不同类型的绿色催化剂，如Mn（Ⅲ）和Co（Ⅱ）络合物，单质硼，酚络合物等，也呈现出利于大规模应用的性质，促进了有机合成领域的发展。
2、无机合成领域绿色催化剂在无机合成领域中的应用范围也非常广泛，在催化剂的制备、纳米材料的制备、氧化还原、金属腐蚀等许多方面展现出独特的催化效果。
环境催化与材料发展趋势1
例3
生物制氢 氢气被认为是未来最为理想的能源。氢气燃烧热效应
大，且只产生水，因而是高效清洁的燃料。以氢燃料电池驱 动的汽车早已问世，但由于传统的电解制氢等方法成本较高 ，而缺乏实用价值。生物制氢技术，以制糖废液、纤维素废 液和污泥废液为原料，采用微生物培养方法制取氢气。在微 生物生产氢气的最终阶段起着重要作用的酶是氢化酶。氢化 酶极不稳定，例如在氧存在下就容易失活。因此，生物制氢 的关键是要提高氢化酶的稳定性，以便能采用通常发酵方法 连续较高水平生产氢气。
无毒无害原料 可再生资源
原子经济反应 高选择性反应
环境友 好产品
无毒无害 催化剂
无毒无害 溶剂
绿色化学的12 绿色化学的12条原则 12条原则
• • • • • • • • • • • • 防止环境污染 提高原子经济性 尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物 设计安全的化学品 使用安全的溶剂和助剂 提高能源经济性 原料的再利用 减少官能团的引入 新型催化剂的开发 产物的易降解性 以降低环境污染为宗旨的现场实际分析 防止生产事故的安全生产工艺。
1998年IBM公司 用原子排成的世界 上最小的广告-----
IBM
具有未来超级纤维之称的碳纳米管是当前材料研究领域 中非常热门的纳米材料，它是一种由碳原子组成的、直径只有 几个纳米的极微细的纤维管。碳纳米管具有极其奇特的性质： 它的强度比钢高100倍，但是重量只有钢的六分之一；它的导电 性十分怪异，不同结构碳纳米管的导电性可能呈现良导体、半 导体、甚至绝缘体。因此它也许能成为纳米级印刷电路的材料 。碳纳米管可能做成纳米开关，或者做成极细的针头用于给细 胞“打针”等等。
100%
2
C H =
2
O H C l 重重 C C
环境工程材料的制备与性能研究
环境工程材料的制备与性能研究随着现代化的快速发展，环保和可持续发展已成为全球各国政府和社会所重视的问题。
环境问题不仅影响人类的健康，同时也给自然环境带来了严重的影响。
因此，环境保护已经成为各个领域，特别是材料科学领域中的重要研究方向。
环境工程材料作为环保领域中的一大科学研究领域，凭借其出色的性能在环保和其它领域展现出了强大的应用价值。
一、环境工程材料的类型在环境保护材料领域，环境工程材料是一类具有重要应用价值的材料。
这类材料不仅可以用于污染物的吸附/分离/去除，还可以用于环境监测、污染物治理、污染物资源化等方面。
1. 吸附材料吸附材料是最常见的一种环境工程材料。
这类材料不仅可以吸附水中的污染物，也可以吸附空气中的污染物。
吸附材料的主要优点是高效、方便、易于使用，不会产生二次污染等。
2. 膜材料膜材料是一种广泛应用于环境工程中的材料。
这些材料包括反渗透膜、超滤膜、微滤膜等。
这类膜材料可以对污染物进行分离，从而实现对污染物的治理和资源化。
3. 催化材料催化材料是另一类重要的环境工程材料。
这类材料可以用于降解和转化有害化合物，达到环境净化的目的。
催化材料的优点是高效、经济、易于造成等。
二、环境工程材料的制备环境工程材料的制备涉及到不同的学科，例如材料科学、化学、化工等。
为了获得合适的性能和更高的效率，制备过程需要采用不同的方法。
下面是几种较为常见的制备方法。
1．化学合成化学合成是环境工程材料制备中常见的一种方法。
这种方法具有灵活性，可以实现对材料的精确控制，从而实现所需的物化性质。
化学合成主要包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热合成法等。
2．物理方法物理方法是环境工程材料制备中广泛应用的一种方法。
这种方法通常基于物理原理，如化学成分、分子结构等，来实现对材料结构和性能的调控。
物理方法包括溶液旋转镀膜法、蒸发法、物理吸附法等。
3．生物法生物法是一种环保的制备方法。
这种方法利用生物体中的自生物环境，在合适的条件下，通过微生物修复、生物处理等过程来获得目标材料。
环境光催化材料与光催化净化技术——【功能材料 精】
La3+
抑制金红石相成核长大，提
高氧空位和缺陷浓度。
3mol% 600℃ 3mol% 500℃
Ce4+、Ce3+ Zn2+
抑制晶粒生长及相变发生， 提高氧空位和缺陷浓度，Ce4+ 易捕获光生电子。
抑制晶粒生长及相变发生， 提高氧空位和缺陷浓度，
3mol% 500℃
Cu2+、Cu+
促进金红石相成核长大，Cu2+ 易捕获光生电子，Cu+易于捕 获空穴。
基于电子能带结构设计的光催化剂 基于固溶体结构设计的光催化剂 基于微观结构设计的光催化剂
基于电子能带结构设计的光催化剂
基于电子能带结构设计的光催化剂
掺杂
能带调控
实际光催化剂电子结构更加复杂，存在缺陷或氧空位等
都可产生杂质能级，使得响应波长红移，另外表面态在光 电化学中存在能级固定的重要现象。
掺杂
e— •OH+OH— O2—•OH+OH—+O2
TiO2+hv
1. >TiOH
h+ v.b.
2.R
R
O2—,HOO•,HOOH,HOO—,HO•,OH—,H2O
R•
•ROH
活性氧物质
氧化 产物
热力 学氧 化
CO2 矿化
1.空穴
空穴是光化学反应中主要的一种氧化物质。有些纳晶光催化剂表面有深和浅 两种不同的捕获位存在。其中浅捕获位容易热激发回到价带，与自由空穴建立自 由转化。浅捕获空穴与自由空穴具有相当的反应活性与迁移性。深捕获空穴则具 有较弱的氧化能力。浅捕获空穴能迅速与表面化学吸附的物质反应，而深捕获空 穴则易于和物理吸附的物质反应，反应速率较慢。
《环境催化与材料》课程设计《绿色化学的生物催化》
目录1 绿色化学呼唤生物催化 (1)2 生物催化在绿色化学中的的应用 (2)3 生物催化在药物合成中的应用 (7)4 生物催化在天然产物修饰中的应用 (9)4.1卤化反应 (9)4.2大环化作用 (10)4.3糖基化作用 (11)5 结语 (12)参考文献 (13)1 绿色化学呼唤生物催化绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是指在生产过程中不用或少用对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂，同时在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。
绿色化学着重于分子水平上的可持续发展(即通过采用更优化的路线从源头提高化学过程的效率)．比起消除固有有害物质的环境保护措施。
绿色化学能产生更大的环境优势。
在降低生产消耗的同时也提高化学过程的效率。
其中一条重要的途径就是了解自然界是如何合成各种化学物质的。
即研究生物体如何通过基因编码的各种酶催化合成各种物质，在这种生物催化过程中酶是有效的合成工具，既可以合成各种分子。
包括氧气、氨气、甲烷等简单的分子和葡萄糖等碳水化合物，也可合成青霉素等抗生素、青蒿素等抗疟疾药物、紫杉醇等抗癌症药物，还可合成生物质(能再生的有机物质，包括农产品及农业废料、木材及木材废料、动物废料、城镇垃圾及水生植物)的主要成分——纤维素、木质素。
随着大规模基因测序技术、生物信息学和高通量筛选技术的发展．目前分析基因序列和发现新酶的速度是十几年前无法想象的。
宏基因组学和序列挖掘的方法大大缩短了新酶发现的周期。
利用宏基因组学的方法，可从不可培养的微生物样品中直接抽提DNA，然后进行克隆表达和功能筛选，它克服了许多特殊微生物不可人工培养的障碍，大大提高了发现新酶的可能性。
由于公布的基因库数据迅速增长，序列挖掘的方法变得越来越吸引人，即通过比对已知酶的序列来发现具有类似序列的新酶。
随着功能基因组研究的深入，已能够找到催化剂的功能基因，它所表达的酶催化剂能在完全“绿色”的溶剂(水)中表现出高度的区域选择性(即对底物分子不同位置的相同基团具有识别作用)、立体选择性(即对底物分子的不同立体异构体具有辨别功能)，并且反应条件温和、高效节能。
环境材料(二)
材料的再生和循环利用
超临界流体干燥法制备纳米级 TiO2的研究
超临界流体干燥法的概念
关于纳米TiO2 TiO2的制备实验 结果和讨论
结论
超临界流体干燥法的概
念
超临界流体是温度和压力同时高于临界 值的流体，亦即压缩到具有接近液体密度 的气体。超临界流体的密度和溶剂化能力 接近液体，粘度和扩散系数接近气体，在 临界点附近流体的物理化学性质随温度和 压力的变化极其敏感，在不改变化学组成 的条件下，即可通过压力调节流体超临界 流体作为介质或反应物已引起化学家的极 大兴趣，因为环境友好的超临界流体（如 超 的临有界机C溶O剂2、。超临界H2O等）有望取代有害
4 物性分析
粒子的粒径与形貌由透射电子显微镜测 试,放大倍数为10万倍.
四 结果和讨论
1 钛盐溶液浓度对TiO2的影响
图1给出了TiCl4浓度在0.1～ 0.7M, pH为7制备Sol-Gel, 陈化12h, 经SCFD法制得粉体的TEM结果.
图1 不同的Ti4+浓度下制得TiO2粉体的TEM照片 Fig. 1 TEM photos of TiO2 powder prepared with various Ti4+
结论
1.以无机盐为原料, 采用Sol-Gel法制备粒 径小(半径约为5～10nm)的TiO2气凝胶超细 粉末, 且颗粒分布均匀, 呈近似球状.
2.超临界流体干燥法是制备纳米材料的一 种新技术和新方法, 制得的粉体具有良好的 热稳定性, 且具有收集性好、制样量大、溶 剂回收率高和样品纯等特点, 而且SCFD的 温度压力取决于超临界干燥介质以及溶剂 的浓度, 并影响粉体的粒度及形态.
能除去空气中的低浓度臭味。另外，光催化剂 除臭装置安装简单，不仅可用于新的空调装置, 而且也可用于改造旧的空调装置。
环境催化材料
环境催化材料
环境催化材料是指能够在环境条件下促进化学反应的材料，其应用范围涵盖了
废气处理、水处理、能源转化等多个领域。
在环境保护日益受到重视的今天，环境催化材料的研究和应用具有重要意义。
首先，环境催化材料在废气处理方面发挥着重要作用。
例如，针对汽车尾气中
的氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）等有害气体，环境催化材料可以通过催化
还原、氧化等反应将这些有害气体转化为无害的氮气和二氧化碳，从而净化空气，保护大气环境。
此外，环境催化材料还可以应用于工业废气处理，如烟气脱硫、脱硝等，有效降低环境污染。
其次，环境催化材料在水处理方面也具有重要意义。
例如，针对水中的有机污
染物、重金属离子等，环境催化材料可以通过催化氧化、还原等反应将其转化为无害的物质，从而净化水质，保护水资源。
此外，环境催化材料还可以应用于污水处理厂、饮用水处理厂等，为人们提供清洁的水资源。
此外，环境催化材料在能源转化方面也发挥着重要作用。
例如，针对化石能源
的清洁利用、可再生能源的高效转化等问题，环境催化材料可以通过催化裂解、催化重整、催化氧化等反应实现能源的高效利用，从而减少能源消耗、降低能源排放，推动能源可持续发展。
综上所述，环境催化材料在废气处理、水处理、能源转化等方面都具有重要意义，对于环境保护和可持续发展具有重要作用。
因此，加强环境催化材料的研究和应用，推动环境保护技术的发展，是当前亟待解决的重要课题。
相信在科技和工程的不断进步下，环境催化材料必将发挥更加重要的作用，为人类创造更加清洁、美好的生活环境。
新型能源与环境光催化材料
新型能源与环境光催化材料
新型能源与环境光催化材料在科技和环境保护领域有着广泛的应用。
光催化材料利用光能进行化学反应，将光能转化为化学能，从而实现能源的转化和利用。
同时，这些材料还可以用于环境治理，如水污染治理和空气净化等。
光催化材料主要包括金属氧化物、硫化物、铋基光催化剂等。
这些材料具有独特的结构和性质，能够吸收光能并激发电子，产生具有化学活性的自由基，从而引发一系列的化学反应。
在能源领域，光催化材料可以用于光催化分解水制氢。
这一过程利用光能将水分解为氢气和氧气，产生的氢气是一种清洁、高效的能源。
这种技术不仅为能源的可持续发展提供了新的途径，而且对于减少对化石燃料的依赖、降低环境污染具有重要意义。
在环境治理方面，光催化材料可以用于处理废水、废气等污染物。
通过光催化反应，可以将污染物转化为无害或低毒性的物质，从而达到净化环境的目的。
例如，利用光催化技术处理印染废水，可以将染料分子降解为小分子物质，降低废水的毒性。
总之，新型能源与环境光催化材料是一种具有广阔应用前景的技术，其发展将有助于推动能源和环境的可持续发展。
随着科学技术的不断进步，相信这一领域将会取得更多的突破和创新。
材料的光催化材料和催化应用
材料的光催化材料和催化应用光催化材料是一种能够利用光能进行催化反应的材料。
它具有优异的光吸收性能和催化性能，能够在可见光或紫外光的激发下有效地促进各种催化反应。
这使得光催化材料在环境污染治理、能源转化和有机合成等领域具有广泛的应用前景。
本文将重点介绍光催化材料的种类及其在催化应用中的潜力。
一、光催化材料的种类1. 半导体纳米材料半导体纳米材料是最常见的光催化材料之一。
常见的半导体纳米材料包括二氧化钛（TiO2）、二氧化锌（ZnO）和氧化铈（CeO2）等。
这些材料能够吸收光能，产生电子-空穴对，并通过光生电子-空穴对参与催化反应。
其中，二氧化钛被广泛研究和应用于光催化领域，具有良好的稳定性和催化性能。
2. 金属有机骨架材料金属有机骨架材料（MOFs）是由金属离子或簇以及有机配体通过配位作用形成的晶态材料。
MOFs具有高度可调性和多样性的结构，可用于构建具有特定功能和催化性能的光催化材料。
例如，MOFs可通过调控金属中心和配体的选择、拓扑结构的设计来实现对光催化性能的调控。
3. 光敏染料材料光敏染料材料是一类可以吸收可见光或紫外光的有机染料。
它们通常具有特殊的光物理性质，如光吸收、光致发光和光电转换等。
光敏染料材料能够通过光激发后产生激发态分子，并与物质相互作用，从而促进催化反应的进行。
一些光敏染料材料已经被应用于光催化水分解、有机合成等领域。
二、光催化材料的催化应用1. 污水净化光催化材料在污水净化中具有重要的应用潜力。
通过光催化反应，光生电子-空穴对可以与污染物发生催化反应，降解有机物和杀灭细菌等。
特别是二氧化钛等半导体纳米材料在可见光的激发下也能够发挥有效的催化作用，拓展了光催化材料在环境污染治理领域的应用范围。
2. 太阳能光解水产氢光解水产氢是一种清洁、可持续的能源转化方式。
光催化材料可利用太阳能将水分解为氢气和氧气，将可再生的太阳能转化为储存能。
半导体纳米材料如二氧化钛和二氧化锌等在光解水产氢中表现出优异的催化性能，可被用于制备高效的光催化水分解催化剂。
环境工程采用的新工艺、新技术、新材料介绍
环境工程采用的新工艺、新技术、新材料介绍引言随着环境污染问题的日益严重，环境工程领域不断发展新的工艺、技术和材料来解决这一挑战。
本文将介绍一些当前环境工程领域中采用的新工艺、新技术和新材料。
新工艺1. 生物反应器：生物反应器是一种利用微生物进行水处理的工艺。
它可以高效地降解有机物，减少水体中的污染物。
该工艺可以应用于废水处理、污泥处理等环境工程项目中。
2. 脉冲放电工艺：脉冲放电工艺利用高强度瞬间电场的作用，可以有效地降解有机污染物和杀灭微生物。
该工艺在空气和水处理中具有广泛的应用潜力。
3. 膜分离工艺：膜分离工艺利用半透膜将水体分离为不同的组分。
这种工艺可以有效去除悬浮固体、有机物和重金属等污染物，并具有高效、节能的特点。
新技术1. 数据驱动的环境监测：新技术的发展使得环境监测变得更加智能化和精确化。
现在可以通过传感器和大数据分析技术来监测环境污染源、污染物浓度等信息，从而更好地实施环境管理和治理。
2. 人工智能在环境模拟中的应用：人工智能技术可以通过建立模型来模拟环境中的变化和影响。
这有助于预测环境工程项目的效果，提前采取措施来减少不良影响。
3. 水资源再生利用技术：由于水资源的短缺，水资源再生利用成为一种重要的环境技术。
通过采用高效的水处理工艺，将污水转化为可再利用的水资源，可以解决水资源紧缺问题。
新材料1. 纳米材料：纳米材料在环境工程领域中具有广泛应用前景。
例如，纳米颗粒可以用于吸附污染物、催化反应等；纳米纤维可以用于过滤和分离悬浮固体。
这些纳米材料具有较大的比表面积和特殊的化学/物理性质，有助于提高环境工程中的性能和效率。
2. 可降解材料：可降解材料具有自然降解的特性，可以减少对环境的污染。
例如，可降解塑料在环境工程项目中的应用逐渐增多，以减少塑料垃圾对土壤和水体的影响。
3. 高效吸附材料：高效吸附材料可以快速、高效地吸附水体中的污染物。
例如，活性炭、吸附树脂等材料在废水处理中起着重要的作用。
能源催化与环境材料领域的辛勤耕耘者——记四川大学储伟教授
心系环保 ，执著创新
托合成用纳米 钴基催化剂 、合成气催化
在 全 球 气 候 变 化 和 极 端 气 候 事 件 越 选 择 转 化 用催 化 剂 天 然 气 催 化 活 化 用
来 越多 的严峻形 势面前 包括 中国在 内 催化剂等 多方面开展 了系列 科研活动 ，
的 世 界 大 国 和发 达 国 家 都 在 积 极 采 取 措 均 取 得 丰 硕 成 果 和 奖 励 。其 中 ，辉 光 放
料与环境材料 的研究和应用 ，正在给 现
代 工业带来创新和发展。
自２ ０ ０ ９ 年 开 始 ，他 积 极 参 与 四 川 大 学 校 长 谢 和 平 院 士 领 导 的 部 分 研 究 工
在 能 源 催 化 和 环 境 材 料 研 究 领 域 作 ．在 二 氧 化 碳 矿 化 利 用 和 二 氧 化 碳 中 ．有 众 多 有 志 之 士 。 储 伟 １ ５ 岁怀 揣 梦 的 催化 利 用 和 固化 等 方 向开 展积 极 的
在 介 孔 结 构 催 化 剂 的研 制 和 应 用 、
名 获 四川省 科技进 步奖二 等奖２ 项 ， 获 剂 制 备 的研 究 工 作 ．他 是 世 界 上 进 行 此 贮氢 材料 方面 、催化 燃烧 方面 、Ｃ ｏ －Ｂ
得 中 国石 油 与化 学 工 业 青 年 科 技 突 出贡 项 创 新 研 究 的先 驱 人 员 之 一 。他 将 创 新 选择加氢催化 剂等方面均取 得了优 良的
奋好学 ，熟悉 四门外语 科研路上脚 踏 和 固 化 封 存 等 。 实地 ．勤勤恳恳 。在 能源催化与环境材 料领域 中执 著探索和创新。
在 充 分 掌 握 了的 理 论 知 识 和 实 验 技 能 后 ，会 产 生 更 多 的新 思 想 、 新 方 法 、 新 成 果 。依 托 相 关 项 目 储 伟 教 授 在 费