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绿色化学的研究进展

摘要：绿色化学是近十几年来发展起来的新兴学科。随着科技的迅猛发展，越来越多的环境问题逐渐凸现出因此，绿色化学受到越来越多地关注。本文分别从绿色化学的定义、绿色化学的重要性、特点、研究进展等方面对绿色化学进行了阐述，重点论述了绿色化学的方法和途径。

关键词：绿色化学；环境；进展；

前言:

化工行业是国民经济支柱行业之一，化工产品遍布人们生活的方方面面，化学对人类作出了巨大的贡献。人类生活的各方面，从衣、食、住、行的生活必需品到汽车、电视洗、衣机等，无不同化学有关。高科技更是离不开化学的有力支持。可以说化学改变了人类的生活方式，提高了人类的健康与生活水平。但化学的这些巨大贡献伴随着一定的代价，那就是制造、使用和处理这些合成化合物质对人类健康和生活环境造成的负面影响。进入21 世纪,人类正面临着有史以来最严重的环境危机, 世界人口剧增, 资源和能源日渐减少与濒临枯竭, 大量排放的工农业污染物和

生活废弃物使人类生存的生态环境迅速恶化, 使人与自然矛盾

激化。

1.绿色化学的定义

绿色化学又称清洁化学(Clean Chemistry)、环境友好型化学(Evironally Friendly Chemistry)和环境无害化(Environmentally Benign Chemistry)，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、

产物、副产物等的使用和产生。并且采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的"零排放"过程。绿色化学的目标在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。

2.绿色化学重要性

传统化学概念似乎总和环境污染密不可分，它更关注如何通过化学的方法得到更多的物质，而此过程中对环境的影响则考虑较少，即使考虑也着眼于事后的治理而不是事前的预防。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。传统化学对环境的污染，以及资源的严重浪费，导致出现了环境危机，生存危机，因此提出一种可持续性，零污染或是环境友好型的新型指导化学十分重要以及十分必要。绿色化学就是新型的化学指导形式，绿色化学是对传统化学和化学工业的革命，是以生态环境意识为指导，研究对环境没有（或尽可能小的）副作用，在技术上和经济上可行的化学品和化学过程，它是化学未来发展的方向。绿色化学的研究以及发展关系着人类子孙后代的繁衍生息。

3.绿色化学的特点以及原则

特点：（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。

原则：（1）防止污染优于污染形成后处理。（2）设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化到最终产品中。（3）尽可能使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小。（4）设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性。尽量不用辅助剂，需要使用时应采用无毒物质。

（5）能量使用应最小，并应考虑其对环境和经济的影响，合成方法应在常温、常压下操作。（6）最大限度地使用可更新原料。（7）尽量避免不必要的衍生步骤。（8）催化试剂优于化学计量试剂。（8）化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型。（9）分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加以控制。（10）化学生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故的隐患最小。

4 绿色化学的研究

4.1 绿色原料

原料的绿色化主要表现在利用可再生资源做为原料以及采用低毒或无毒无害的原料代替高毒原料方面。

4.1.1 利用可再生资源作为原料二氧化碳作为一种可更新资源，工业社会中大量化石燃料的燃烧为其提供了丰富的的来源。由于二氧化碳价廉易得，用二氧化碳加氢合成甲醇、甲酸是一条很有意义的有机合成路线。由于它能与氢气互溶，在超临界二氧化碳流体中，二氧化碳生成甲酸的氢化反应具有很高的反应效率。二氧化碳加氢合成有机物的研究与碳资源的有效利用和环境保护具有重要的意义，二氧化碳作原料采用类似的方法亦可制备二甲基甲酰胺和甲酸甲酯。生物燃料乙醇是可取代石油的可再生新能源。但基于糖和淀粉类原料不能满足生物乙醇生产的巨大需求。

4.1.2 采用低毒或无毒无害的原料

现有化工生产中往往使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料，但光气剧毒、且生产过程中产生大量的氯化氢, 既腐蚀设备，又污染环境，为了人类健康和环境安全，需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品。在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面，碳酸二甲酯(DMC)起到了重要的作用。DMC 无毒而且在无光气的环境中合成所需的化工产品，如在羰基化反

应中用DMC 代替剧毒的光气(COCl2) 作羰基化试剂。

4.2 绿色溶剂

4.2.1 离子溶液离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的

在室温或近于室温下呈液态的物质，其主要的特点是：几乎没有蒸气压，不挥发，无色，无嗅；具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性, 且其酸度可调至超强酸。离子液体良好的环境友好性和可设计性,使得其作为新型的反应介质正在成为研究热点。在离子液体中进行加成反应的突出优点是体系有足够低的蒸汽压、可再循环、无爆炸性、热稳定且易于操作。

4.2.2 无溶剂有机反应

因为有机溶剂能很好地溶解有机反应物，使反应物分子在溶液中均匀分散，稳定地进行能量交换，所以传统的有机反应，常常在有机溶剂中进行。但有机溶剂的毒性、挥发性、难以回收使其成为对环境有害的因素。因此，无溶剂有机合成将成为发展绿色合成的重要途径。无溶剂有机反应最初被称为固态有机反应，它既包括经典的固-固反应，又包括气-固反应和液-固反应。无溶剂反应机理与溶液中的反应一样，反应的发生起源于两个反应物分子的扩散接触，接着发生反应，生成产物分子。此时生成的产物分子作为一种杂质和缺陷分散在母体反应物中，当产物分子聚集到一定大小，出现产物的晶核，从而完成成核过程，随着晶核的长大，出现产物的独立晶相。无溶剂有机反应可在固态、液态及熔融状态下进行，尤其是微波与无溶剂反应技术相结合，具有安全、速率快、易操作、选择性好的特点。

4.3 绿色催化剂

4.3.1 生物催化剂从20 世纪70 年代开始,