绿色化学PPT(最终版)
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高中化学校本课程教材《绿色化学》-PPT精品文档135页
绿色化学化工
• 9 .海洋污染 目前，全球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、
工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年 也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。 • 赤潮现象1.rm • 赤潮现象2.rm
绿色化学化工
• 10. 垃圾围城 固体废物侵占大量土地，对农田破坏严重；严
重污染空气和水体。 垃圾填埋产生的垃圾渗漏液呈红棕色或深黑色、
因为在舒适的环境中自然选择淘汰的机率越 来越小，使得大量基因变异产生的素质不高的基 因也能够遗传下去，最终导致人种的总体退化。
绿色化学化工
1.3 环境污染及治理工程
1. 环境污染对人体的危害
﹡ 急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物 联合进入人体可以对人体造成急性危害。 ﹡ 慢性危害：慢性危害主要指小剂量的污染物持续地作用 于人体产生的危害。如大气污染对呼吸道慢性炎症发病率 的影响等。 ﹡ 远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较 长的潜伏期后才表现出来，如环境因素的致癌作用等。
加还会引起光化学烟雾，危害森林、农作物、建
筑物等，并会造成人的机体失调和中毒。
绿色化学化工
• 3.生物多样性减少
在地球上大约1000万～3000万的物种中，只有140万已 经被命名或被简单地描述过。当前地球上生物多样性损失 的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭 绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。
大面积地砍伐森林，过度捕猎野生动物，工业化和城 市化发展造成的污染，植被破坏，无控制的旅游，土壤、 水、空气的污染，全球变暖等人类的各种活动是引起大量 物种灭绝或濒临灭绝的原因。
物种减少是人类的灾难。
绿色化学化工
• 4.酸雨蔓延
被称为“空中恶魔”的酸雨目前已成为一种 范围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破 坏土壤，使湖泊酸化，危害动植物生长；会刺激 人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化； 会腐蚀金属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸 盐的建筑。
• 9 .海洋污染 目前，全球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、
工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年 也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。 • 赤潮现象1.rm • 赤潮现象2.rm
绿色化学化工
• 10. 垃圾围城 固体废物侵占大量土地，对农田破坏严重；严
重污染空气和水体。 垃圾填埋产生的垃圾渗漏液呈红棕色或深黑色、
因为在舒适的环境中自然选择淘汰的机率越 来越小，使得大量基因变异产生的素质不高的基 因也能够遗传下去，最终导致人种的总体退化。
绿色化学化工
1.3 环境污染及治理工程
1. 环境污染对人体的危害
﹡ 急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物 联合进入人体可以对人体造成急性危害。 ﹡ 慢性危害：慢性危害主要指小剂量的污染物持续地作用 于人体产生的危害。如大气污染对呼吸道慢性炎症发病率 的影响等。 ﹡ 远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较 长的潜伏期后才表现出来，如环境因素的致癌作用等。
加还会引起光化学烟雾，危害森林、农作物、建
筑物等，并会造成人的机体失调和中毒。
绿色化学化工
• 3.生物多样性减少
在地球上大约1000万～3000万的物种中，只有140万已 经被命名或被简单地描述过。当前地球上生物多样性损失 的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭 绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。
大面积地砍伐森林，过度捕猎野生动物，工业化和城 市化发展造成的污染，植被破坏，无控制的旅游，土壤、 水、空气的污染，全球变暖等人类的各种活动是引起大量 物种灭绝或濒临灭绝的原因。
物种减少是人类的灾难。
绿色化学化工
• 4.酸雨蔓延
被称为“空中恶魔”的酸雨目前已成为一种 范围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破 坏土壤，使湖泊酸化，危害动植物生长；会刺激 人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化； 会腐蚀金属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸 盐的建筑。
第五章-绿色化学方法ppt课件(2024版)
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39
一、总体性分析
分析催化剂设计参数的几个要素：
活性、选择性、稳定性或寿命、对 人、对环境是否无害。
可根据反应类型、反应分子的活化方 式等选择催化剂的类型和可选用材料， 找出最适宜催化剂。
用实验证实设计的可行性，若实验 证明设计不合理，则又从头开始重新进 行设计。
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步骤多,生成大量的盐副产物 还要多次使用硫酸、盐酸等有腐蚀 性的物质。
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33
新的环境友好方法：
CH3CH=CH2
CH(CH3)2
O2 catalyst
CHC3O2HCH3 H+
CH(CH3)2
CO2H CH3 CH3
OH OH
优点: 这一新方法，虽然也不是原子经济的反
应，但由于反应步骤减少，且只有最后一步会 有副产物生成，其对环境的友好程度已大大优 于传统方法。
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44
清洁氧化剂及其特点
分子氧(O2): 最清洁的氧化剂，但有
时受反应条件限制，也采用 过氧化氢或臭氧作为氧化剂。
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45
清洁氧化剂及其特点
过氧化氢(H2O2)：
过氧化氢比氧和臭氧贵得 多，但过氧化氢中含有47%的 活性氧，其氧化产物为水，是 环境可接受的副产物。
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活
洗涤 干燥 焙烧 研磨 成型
化
催化剂
10
单组分沉淀法
制备非贵金属的单组分催化剂或载体
Al3+ + OH-
载体Al2O3
Al2O3.nH2O ຫໍສະໝຸດ 焙α- Al2O3， γ- Al2O3， η-Al2O3
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《绿色化学》PPT课件
O
C l
+
O
O O H
O
O
C l
+
O O H
3-氯过氧化苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物 ➢ 绿色工艺
O + H2O2
O
O + H2O
锡/β-沸石
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水
2021/2/1
完整版课件ppt
24
环境友好催化剂
COCl
O
envirocat EPZG
OH
OH
OH
OH
OH OH
2021/2/1
完整版课件ppt
28
使用安全的化学品(1)
发展与应用对人和环境无毒且无危险性的试剂和溶剂 以及其他实用化学品是绿色化学的重要一环。
O 1.HCN
2.H2SO4
3.MeOH
H2SO4
O
MeO
原子利用率46%
+ (NH4)HSO4
H3CC
CH + CO + CH3OH
聚氨酯是一种热缩性树脂，1995年世界总消耗量为650万吨， 80%作泡沫塑料，广泛应用于建材、家具、汽车、制革、纤维等行 业。
7
工业化学品对生态环境的影响
类别
炼油产品 大宗化学品 精细化学品 药物
化工产品生产规模与环境因子
生产规模 /ｔ
106～ 108 104～ 106 102～ 104 10～ 103
环境因子 （ｋｇ副产物 /ｋｇ主产物）
< 0.1 <1～ 5
5～ 50 2 5～ 1 0 0以上
精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出 。
绿色化学第五章PPT资料(正式版)
毒的化合物(天然的生物毒素除外)之一，被称为“毒中之王 ”。 案例：1999年，比利时等国的“二噁英事件”
第五章 绿色化学的应用实例
二、绿色消毒与漂白
2、绿色漂白剂、消毒剂的开发 氯气的代用品：二氧化氯(ClO2)、过氧化氢H2O2、臭氧O3
、高铁酸盐K2FeO4等。 (1) 二氧化氯 ➢ 二氧化氯只具有氧化作用，可以代替氯气(Cl2)用于自来水
第五章 绿色化学的应用实例
三、绿色涂料的开发
1、绿色涂料的含义 ➢ 涂料是由高分子材料、颜料、填料、助剂和有机溶剂等组
成的混合物，能涂覆在基材表面，形成牢固附着连续涂膜 的新型高分子材料。 ➢ 涂料常用于建筑装修、汽车制装、海洋船舶制造等行业， 起到装饰及保护基体材料的作用。 ➢ 绿色涂料的开发主要是指控制涂料中挥发性有机物(如甲 醛、卤化物或芳香族碳氢化合物等)的总量，不用或少用 有机溶剂，严格限制有毒溶剂的使用，追求低公害(或无 公害)和低毒(或无毒)的涂料。
2
1P、bB可r2作为3.绿用色漂其白剂生、消毒成剂的次化学氯试剂酸有（H）C。lO的氧化性。
(4) 高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4)
HOOC-COOH 19.
C l+ H O 2 2 E、氯气 F、次氯酸钠 G、氯酸钾 H、超临界水
2、涂料本身的绿色化——海洋涂料 第五章 绿色化学的应用实例
绿色化学第五章
第五章 绿色化学的应用实例
一、新型汽油添加剂
➢ 传统汽油添加剂：四乙基铅 Pb(CH2CH3)4 ➢ 危害：会产生二溴化铅PbBr2，进入大气会造成严重的铅
Pb污染，对人体健康，特别是对儿童智力会有严重影响。 ➢ 无铅的替代品：含有有机物，如乙醇、二甲醚、甲基叔丁
基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)，以及茂金属化合物如 甲基环戊二烯三羰基锰等。
第五章 绿色化学的应用实例
二、绿色消毒与漂白
2、绿色漂白剂、消毒剂的开发 氯气的代用品：二氧化氯(ClO2)、过氧化氢H2O2、臭氧O3
、高铁酸盐K2FeO4等。 (1) 二氧化氯 ➢ 二氧化氯只具有氧化作用，可以代替氯气(Cl2)用于自来水
第五章 绿色化学的应用实例
三、绿色涂料的开发
1、绿色涂料的含义 ➢ 涂料是由高分子材料、颜料、填料、助剂和有机溶剂等组
成的混合物，能涂覆在基材表面，形成牢固附着连续涂膜 的新型高分子材料。 ➢ 涂料常用于建筑装修、汽车制装、海洋船舶制造等行业， 起到装饰及保护基体材料的作用。 ➢ 绿色涂料的开发主要是指控制涂料中挥发性有机物(如甲 醛、卤化物或芳香族碳氢化合物等)的总量，不用或少用 有机溶剂，严格限制有毒溶剂的使用，追求低公害(或无 公害)和低毒(或无毒)的涂料。
2
1P、bB可r2作为3.绿用色漂其白剂生、消毒成剂的次化学氯试剂酸有（H）C。lO的氧化性。
(4) 高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4)
HOOC-COOH 19.
C l+ H O 2 2 E、氯气 F、次氯酸钠 G、氯酸钾 H、超临界水
2、涂料本身的绿色化——海洋涂料 第五章 绿色化学的应用实例
绿色化学第五章
第五章 绿色化学的应用实例
一、新型汽油添加剂
➢ 传统汽油添加剂：四乙基铅 Pb(CH2CH3)4 ➢ 危害：会产生二溴化铅PbBr2，进入大气会造成严重的铅
Pb污染，对人体健康，特别是对儿童智力会有严重影响。 ➢ 无铅的替代品：含有有机物，如乙醇、二甲醚、甲基叔丁
基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)，以及茂金属化合物如 甲基环戊二烯三羰基锰等。
2024全新绿色化学课件(2024)
详细介绍低碳水泥、绿色混凝土、再生骨料混凝土等低碳建筑材料的制
备方法、性能特点及应用优势。
02
低碳建筑材料在建筑中应用案例
列举一些典型的低碳建筑材料在建筑中的应用实例，并分析其在节能减
排、提高建筑质量等方面的作用。
2024/1/29
03
低碳建筑材料发展趋势
探讨低碳建筑材料的发展趋势，如高性能化、复合化、智能化等，并分
环保型粘合剂种类与应用
阐述水性粘合剂、热熔粘合剂、生物降解粘合剂等的制备方法、粘合性能及在各个领域的 应用实例。
2024/1/29
环保型涂料和粘合剂发展趋势
分析环保型涂料和粘合剂的发展趋势，如高性能化、多功能化、智能化等，并探讨其在未 来环保领域的应用前景。
21
低碳建筑材料及其在建筑中应用
01
低碳建筑材料种类与性能
2024/1/29
8
高效催化剂设计与应用
2024/1/29
催化剂作用
01
降低反应的活化能，使反应能够顺利进行；提高反应的选择性
，得到更多的目标产物。
高效催化剂设计原则
02
具有高活性、高选择性和长寿命；易于制备和回收；对环境和
人类无害。
高效催化剂应用实例
03
在石油化工、有机合成、环境保护等领域广泛应用，如汽车尾
水溶性氧化剂的应用
有机合成、废水处理、消毒杀菌等。
水溶性氧化剂的优点
高氧化性、易溶于水、使用方便。
2024/1/29
13
固体氧化物燃料电池（SOFC）技术
SOFC的工作原理
通过固体氧化物电解质传导氧离子，与燃料气体在阳极发生氧化反 应产生电流。
SOFC的优点
高效率、低排放、燃料适应性广。
2024版年度绿色化学课件
2024/2/3
选择性催化剂
实现高选择性反应，减少 副产物和不必要的化学转 化。
可回收催化剂
降低催化剂使用成本，减 少环境污染。
16
生物技术在绿色合成中应用
生物催化
利用酶或微生物进行高效、高选择性的化学反应。
生物转化
利用生物体系将废弃物转化为有用产品。
生物传感器
监测和控制绿色合成过程中的关键参数。
22
06
绿色化学实验室建设与 管理
2024/2/3
23
实验室布局规划与设计要求
2024/2/3
功பைடு நூலகம்区域划分
根据实验流程和需求，合理规划实验室功能区域，如准备区、实 验区、仪器区、废弃物处理区等。
通风与采光设计
确保实验室具有良好的自然通风和采光条件，减少能源消耗，同 时保障实验人员的舒适度和健康。
绿色化学课件
2024/2/3
1
目录
2024/2/3
• 绿色化学概述 • 绿色化学反应原理 • 绿色化学溶剂与助剂选择 • 绿色合成方法与策略 • 废弃物处理与资源化利用 • 绿色化学实验室建设与管理 • 绿色化学教育推广与实践活动
2
01
绿色化学概述
2024/2/3
3
定义与发展历程
定义
绿色化学是一门研究如何利用化学原 理和技术从源头上减少或消除污染的 科学。
安全检查与隐患排查
定期对实验室进行安全检查，及时发 现和整改安全隐患，确保实验室安全 稳定运行。
应急预案制定与演练
制定完善的应急预案，并定期组织演 练活动，提高实验室应对突发事件的 能力。
26
07
绿色化学教育推广与实 践活动
2024/2/3
选择性催化剂
实现高选择性反应，减少 副产物和不必要的化学转 化。
可回收催化剂
降低催化剂使用成本，减 少环境污染。
16
生物技术在绿色合成中应用
生物催化
利用酶或微生物进行高效、高选择性的化学反应。
生物转化
利用生物体系将废弃物转化为有用产品。
生物传感器
监测和控制绿色合成过程中的关键参数。
22
06
绿色化学实验室建设与 管理
2024/2/3
23
实验室布局规划与设计要求
2024/2/3
功பைடு நூலகம்区域划分
根据实验流程和需求，合理规划实验室功能区域，如准备区、实 验区、仪器区、废弃物处理区等。
通风与采光设计
确保实验室具有良好的自然通风和采光条件，减少能源消耗，同 时保障实验人员的舒适度和健康。
绿色化学课件
2024/2/3
1
目录
2024/2/3
• 绿色化学概述 • 绿色化学反应原理 • 绿色化学溶剂与助剂选择 • 绿色合成方法与策略 • 废弃物处理与资源化利用 • 绿色化学实验室建设与管理 • 绿色化学教育推广与实践活动
2
01
绿色化学概述
2024/2/3
3
定义与发展历程
定义
绿色化学是一门研究如何利用化学原 理和技术从源头上减少或消除污染的 科学。
安全检查与隐患排查
定期对实验室进行安全检查，及时发 现和整改安全隐患，确保实验室安全 稳定运行。
应急预案制定与演练
制定完善的应急预案，并定期组织演 练活动，提高实验室应对突发事件的 能力。
26
07
绿色化学教育推广与实 践活动
2024/2/3
绿色化学ppt课件
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、 “清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的， 是一个 “新化学婴儿”。
按照美国《绿色化学》(Green Chemistry)杂志的定义，绿
绿色色化化学学是又指称:在“制环造境和无应害用化化学学”产、品“时环应有境效友利好用化(最学好”可、再 “生清)洁原化料学,消”除，废绿物和色避化免学使是用近有十毒年的才和产危生险和的发试剂展和起溶来剂。 的，是一个 “新化学婴儿”。
9.催化试剂优于化学计量试剂;
10.化学品应设计成使用后容易降解 为无害物质;
11.分析方法应能实现在线监测并在 有害物质形成前加以控制;
12.化工过程物质的选择与使用应使 化学事故的隐患最小.
22
补充绿色化学的原则，五个“R”上：
Reduction一一“减量”，减少“三废”排放
Reuse——“重复使用”，诸如化学工业过程中的催化 剂、载体等，这是降低成本和减废的需要
1997年，国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合 立项资助了“九五重大基础研究项目”“环境友好石油化工催化 化学与化学反应工程”； 中国科技大学绿色科技与开发中心举行了专题讨论会；并出版了 《当前绿色科技中的一些重大问题》论文集； 香山科学会议以“可持续发展问题对科学的挑战---绿色化学” 为主题召开了第72次学术讨论会。
1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；《化学 进展》杂志出版了《绿色化学与技术》专辑；四川联合大学也成 立了绿色化学与技术研究中心。
上述活动已推动了我国绿色化学的发展。
25
作为一位化
学工作者，设
计生产某化工
产品，为了实
现清洁生产、
保护环境，你
将从哪些方面
按照美国《绿色化学》(Green Chemistry)杂志的定义，绿
绿色色化化学学是又指称:在“制环造境和无应害用化化学学”产、品“时环应有境效友利好用化(最学好”可、再 “生清)洁原化料学,消”除，废绿物和色避化免学使是用近有十毒年的才和产危生险和的发试剂展和起溶来剂。 的，是一个 “新化学婴儿”。
9.催化试剂优于化学计量试剂;
10.化学品应设计成使用后容易降解 为无害物质;
11.分析方法应能实现在线监测并在 有害物质形成前加以控制;
12.化工过程物质的选择与使用应使 化学事故的隐患最小.
22
补充绿色化学的原则，五个“R”上：
Reduction一一“减量”，减少“三废”排放
Reuse——“重复使用”，诸如化学工业过程中的催化 剂、载体等，这是降低成本和减废的需要
1997年，国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合 立项资助了“九五重大基础研究项目”“环境友好石油化工催化 化学与化学反应工程”； 中国科技大学绿色科技与开发中心举行了专题讨论会；并出版了 《当前绿色科技中的一些重大问题》论文集； 香山科学会议以“可持续发展问题对科学的挑战---绿色化学” 为主题召开了第72次学术讨论会。
1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；《化学 进展》杂志出版了《绿色化学与技术》专辑；四川联合大学也成 立了绿色化学与技术研究中心。
上述活动已推动了我国绿色化学的发展。
25
作为一位化
学工作者，设
计生产某化工
产品，为了实
现清洁生产、
保护环境，你
将从哪些方面
绿色化学(全套课件)四川大学(2024)
2024/1/29
色谱分离原理
利用物质在固定相和流动相之间的分配平衡，实现不同组分的分 离。
色谱法的分类
根据固定相和流动相的不同，可分为液-液色谱、气-液色谱、气固色谱等。
色谱分离技术应用
在石油化工、环境监测、食品药品分析等领域有广泛应用，如油品 组成分析、大气污染物监测、药物成分分析等。
22
结晶分离技术
06
绿色分析测试与评价方法
2024/1/29
24
绿色分析测试方法
原子经济性和E因子评价法
通过计算化学反应中原子的利用效率和环境负 荷来评估其绿色程度。
绿色溶剂选择
选择环境友好的溶剂，如离子液体、超临界流 体等，以减少对环境的污染。
2024/1/29
绿色催化剂设计
开发高效、可回收和可重复使用的催化剂，以降低化学反应的能耗和废弃物产 生。
成功开发出多种高效分离纯化技术， 如超临界流体萃取、膜分离等，这些 技术在化工、制药等领域具有重要应 用。
02
分离纯化过程优化与 节能研究
对多个分离纯化过程进行了优化研究 ，提高了分离效率和能源利用效率， 减少了废弃物排放和能源消耗。
03
新型分离纯化材料的 探索与应用
积极探索并应用新型分离纯化材料， 如分子筛、金属有机框架材料等，在 气体分离、液体分离等领域取得了重 要进展。
2024/1/29
32
THANKS
2024/1/29
33
经济发展
绿色化学可以推动化学工业的转型 升级，促进经济的可持续发展。
7
02
绿色合成技术
2024/1/29
8
原子经济性反应
03
原子经济性概念
原子经济性反应类型
色谱分离原理
利用物质在固定相和流动相之间的分配平衡，实现不同组分的分 离。
色谱法的分类
根据固定相和流动相的不同，可分为液-液色谱、气-液色谱、气固色谱等。
色谱分离技术应用
在石油化工、环境监测、食品药品分析等领域有广泛应用，如油品 组成分析、大气污染物监测、药物成分分析等。
22
结晶分离技术
06
绿色分析测试与评价方法
2024/1/29
24
绿色分析测试方法
原子经济性和E因子评价法
通过计算化学反应中原子的利用效率和环境负 荷来评估其绿色程度。
绿色溶剂选择
选择环境友好的溶剂，如离子液体、超临界流 体等，以减少对环境的污染。
2024/1/29
绿色催化剂设计
开发高效、可回收和可重复使用的催化剂，以降低化学反应的能耗和废弃物产 生。
成功开发出多种高效分离纯化技术， 如超临界流体萃取、膜分离等，这些 技术在化工、制药等领域具有重要应 用。
02
分离纯化过程优化与 节能研究
对多个分离纯化过程进行了优化研究 ，提高了分离效率和能源利用效率， 减少了废弃物排放和能源消耗。
03
新型分离纯化材料的 探索与应用
积极探索并应用新型分离纯化材料， 如分子筛、金属有机框架材料等，在 气体分离、液体分离等领域取得了重 要进展。
2024/1/29
32
THANKS
2024/1/29
33
经济发展
绿色化学可以推动化学工业的转型 升级，促进经济的可持续发展。
7
02
绿色合成技术
2024/1/29
8
原子经济性反应
03
原子经济性概念
原子经济性反应类型
绿色化学ppt
2021/6/21
2
绿色化学的作用
• 绿色化学又称“环境无害 化学”、“环境友好化 学”、“清洁化学”，绿 色化学是近十年才产生和 发展起来的，是一个 “新 化学婴儿”。它涉及有机 合成、催化、生物化学、 分析化学等学科,内容广泛。 绿色化学的最大特点是在 始端就采用预防污染的科 学手段,因而过程和终端均 为零排放或零污染。世界 上很多国家已把“化学的 绿色化”作为新世纪化学 进展的主要方向之一。
2021/6/21
9
绿色化学化工与和谐社会的发展
• 资源与环境问题已成为全世界必须共同 面对的问题。中国是世界第一人口大国,面对 总体环境日益恶化,人均资源匮乏和不断膨胀 的人口等严峻的国情现状,为了实现经济的可 持续发展,这就要求必须转变传统粗放的经济 增长方式,走中国特色新型工业化的道路,大力 发展绿色化学化工,推进循环经济发展,以尽可 能少的资源消耗和尽可能小的环境代价,取得 最大的经济产出和最少的废物排放,从而建设 资源节约型和环境友好型社会,以实现人与自 然的和谐发展。
2021/6/21
3
绿色化学的核心内容之一原子经济性
• 绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”， 即充分利用反应物中的各个原子，因而既能 充分利用资源,又能防止污染。原子经济性的 概念是1991年美国著名有机化学家Trost（为 此他曾获得了1998年度的总统绿色化学挑战 奖的学术奖)提出的, 用原子利用率衡量反应 的原子经济性,为高效的有机合成应最大限度 地利用原料分子的每一个原子，使之结合到 目标分子中，达到零排放。绿色有机合成应 该是原子经济性的。原子利用率越高，反应 产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越 少。
2021/6/21
4
绿色化学的核心内容之二
绿色化学PPT课件
缺点： 原子利用率低，仅为31%；消耗大量
的石灰和氯气，设备腐蚀和环境污染严重。
◎钛硅分子筛（TS-1）催化氧化法
Ugine公司和Enichem公司开发了TS-1 分子筛作催化剂的新工艺：
19
第22页/共31页
新工艺的特点：
a. 反应条件温和。常压，40~50℃。
b. 氧源安全易得（30%H2O2），转 化率高（以H2O2计算为93%）。
C2H4 + ½ O2Ag催化剂 C2H4O
5
第5页/共31页
解： （1）总包反应为
C2H4 + Cl2 + Ca（OH）2 →C2H4O+CaCl2+H2O
28 71
74
44
原子利用率=
44 100% 28 71 74
=25.4%
（2）C2H4 + ½ O2 → C2H4O
28
16
44
原子利用率=
c. 选择性高达97%以上，原子利用
率76.3%。
d. 仅联产水，是低能耗、无污染的
绿色化工过程。
e. 不足之处是H2O2成本高。
20
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2. 简化合成步骤
布洛芬，非类固醇消炎剂，具有 止痛消肿的作用。原来的合成方法有 六步，原料的原子利用率为40.03%。
德国BHC公司发明了新方法，只需
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和世界上首家实现三产品联产，实现了零排放。 创出了产量高、成本低、效益好、无污染、低 能耗、清洁生产的新路子。使得中国在这个领 域登上了当今世界科学的高峰。
这项技术除需要消耗一些燃料能源外，原料 成本达到了最小化。其重要经济利益在于：
第一，以工业废料为原料，大幅度降低了生产 成本；
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LiMnxOy 的合成
LiNixMny Oz的合成
二、选择最优合成方法
——设备简单、无污染、可放大工艺化生产
(1)高温固相法：
一般先将金属盐和锂盐按化 学计量比以各种方式混合均匀， 然后高温烧结直接得到产物。 该方法虽然操作简单，但是对 设备的要求较高，反应时间长， 能耗大，易生成杂相。
不符合绿色化学理念！！！
形貌可控合成
微乳液法合成
反微乳液法合成
模板法合成
水热法、溶胶凝胶法、溶剂热法……
四、分类回收，集中处理
需要你我的参与哦！
废旧锂离子电池回收步骤
新型电池正极材料的前景展望
(1)从合成方法出发：利用溶剂热合成前驱体的方法并结合高温烧结方法，成功制备 出尖晶石-层状组装球形富锂正极材料，将尖晶石相材料引入到层状富锂材料中，既 可保持尖晶石型正极材料的三维锂离子通道和优异倍率性能，还可显著改善其放电比 容量，从而极大提高了锂离子电池的能量密度和功率密度，为开发新型锂离子电池正 极材料提供了新思路。 (2)从储能机理出发：中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）清洁能源 实验室胡勇胜研究员等通过氮掺杂的碳材料包覆长寿命储能型锂离子电池用尖晶石结 构的钛酸锂（Li4Ti5O12），构建有效的三维混合导电网络，大大改善了该材料的倍率 性能。 (3)从晶体结构出发：中科院宁波材料技术与工程研究所刘兆平团队通过大量研究， 成功研发出类球形单晶大颗粒锰酸锂材料，其（111）晶面和相邻等价晶面通过无明 确棱的曲面相连接。因为锰的溶解一般发生在（111）面，科研人员开发的类球形单 晶锰酸锂相对于现在市场上流通的正八面体单晶锰酸锂，（111）面大大减少，降低 了锰的溶解，从而大幅度提高其高温循环性能。同时，这种类球形的锰酸锂具有更大 的压实密度。类球形锰酸锂材料的比表面积仅为0.2m2/g，是常规锰酸锂材料的1/5， 其高温循环性能达到了国际先进水平。
时 间：
锂离子电池凭借其工作电压高、能量密度大、自 放电率低、无记忆效应等特点成为当今移动设备领域 使用最广泛的电源。为了满足日益发展的能源需求， 质量更轻、能量更高、放电比容量更大，更加绿色环 保的电极材料成为了新型锂离子电池关注的焦点。
主要内容
正极材料的研究进展及存在问题
正极材料的深入分析及改进
取染料茜素代替电极材料中常用的钴。
让我们一起努力吧！
谢谢！
新型电池正极材料的前景展望
锂离子电池结构示意图
锂离子正极材料的发展历程
锂离子电池的优势
电池对环境带来的危害
对于环境而言，一粒小小的纽扣电池可污染60万升水，相当于一 个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方水，1立方土壤，并造 成永久性公害…… ——摘自《国内外废电池管理与回收分析》
寻找循环性能好、放电比容量大、 热稳定性好、价格相对低廉、毒性 相对较低的锂离子电池正极材料已 成为大势所趋。
(2)共沉淀法合成
可操作性强、设 备要求低、易实 现放大工艺化生 产。
三、通过改性提高其电化学性能
——掺杂、包覆、形貌可控
(1)掺杂：通过引入某些金属或元素以增加离子或电子的导电性，增加其 结构稳定性，扩展离子通道，提高离子电导率，主要的掺杂元素有Mg、 Cr、Fe、Al、Ti等。 (2)包覆：在材料表面包覆一层稳定的薄膜物质，减少了正极活性物质 与电解液的接触，防止其溶解，提高循环稳定性及高倍率下的充放电 性能。 (3)形貌可控合成：通过加入模板剂或不同的合成方法来控制合成材 料的形貌，使其具有规则的形貌，粒子分散均匀，从而提高电化学 性能。
• 电子电导率低，离子扩散系数低 • 低温性能不佳，振实密度低
一、采用安全有效的反应原料
——经合成
LiMnO2 的合成 LiMn2O4 的合成 LiMn2O3 的合成
LiNi0.5Mn1.5O4的 合成
LiNi0.5Mn0.5O2的 合成
LiNi0.2Mn0.8O2的 合成
我们的设想
在锂离子电池体系中，正极材料作为二次锂离子电池的重 要组成部分，亟待提高其可逆比容量、降低材料和制造成本。 ①制备核壳结构的正极材料：选择以高容量材料为核和高
稳定性材料为壳相比非核壳材料，核壳材料具有更高的放电比 容量、更为优异的循环、倍率和热稳定性能。
②寻找天然植物染料代替有毒元素：从茜草植物的根中提
锂离子电池正极材料的种类
钴酸锂 （LiCoO2） 镍酸锂 （LiNiO2）
锰酸锂 （LiMnO2）
磷酸铁锂 （LiFePO4）
• 价格昂贵，资源匮乏，有毒性，造成污染 • 难以混合均匀，形貌不规则，电化学性能重现性差
• 工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物 • 高温下易分解，稳定性差，晶系易发生转变，容量衰减 • 锰在电解液中发生溶解，Jahn-Teller效应致使结构破坏 • Mn4+的氧化性，高度脱锂后的层状结构不稳定
Hubei Engineering University College of Chemistry and Material Science
绿色化学与锂离子电池正极材料
班 级: 0123013142班
专 业：
指导教师： 成
化学(应用化学方向)
付争兵
员： 何翠 高辉 郭西猛 冯贤斌 何艳 2014年 10月 13日