綠色催化劑的應用及發展

綠色催化劑的應用及發展

摘要：在社會發展的同時，綠色化學的研究已經成為化學研究的主要發展趨勢，對於人類的身體健康已經起到了一定的重視。本文主要研究了催化劑與綠色催化劑，分析了綠色催化劑的種類，並進行簡要的概述。

關鍵詞：綠色催化劑；綠色化學；發展

引言

綠色化工是現代化工行業的必然趨勢與前沿技術。生產化工產品的原材料、催化劑、溶液的綠色化，以及生態工程技術等清潔生產方法的研究與運用，對於保障人體健康，維護自然環境，實現化工的可持續發展都有着重要意義。

1催化劑與綠色催化劑

1.1催化劑

催化是一類化工產物的特殊名稱，是指在化工反應過程中能影響化工反應速率，而自身的特性和質量在化工反應過程前後都不會影響的化工產物。催化會誘發化學反應有所產生變化，並將基本類型加快或降低甚至在較低的温度環境下發生。催化，在工程上又叫做熱觸媒。

1.2綠色催化劑

綠色催化劑是指在催化轉化反映流程中，不會形成污染，即使是"零排放"，從而可以進行清潔工業生產的這樣一種反應催化劑。

1.3綠色化學

綠色生態化工產品，又稱環保無害化學、自然環境安全化工產品、潔淨化工產品。近年來，綠色生態化工的研發工作大多圍繞着化工反應機理、原材料、催化、溶液和其中產品的綠色生態化進行的。綠色生態化工已經代表了二十一世紀化工學科的主要方向，而綠色生態催化技術則是綠色生態化工的主要部分。

綠色化工技術對人類經濟社會的發展與進步具有很重要的影響，而綠色催化劑科技在綠色化工發展中的作用尤為巨大。因此，百分之八十以上的傳統化學步驟均與催化作用相關。但近年來，由於人們對能源、環保和衞生等問題的廣泛重視，綠色催化的功能與地位也得到了全新的評價。

2綠色催化劑的種類及應用

2.1分子篩催化劑

分子篩催化劑，又簡稱為沸石分子篩催化劑，係指以沸石分子篩作為催化活性部分或主要活力部分之一的催化。分子篩有強離子交換特性、均一的小分子尺度的昆島、強酸催化活性，且具備優良的温度穩定性和水熱平衡穩定性，能形成對多種化學反應都具備高活度、高選擇性的催化技術。

2.2雜多酸催化劑

雜多酸，是指一種由中心分子(俗稱雜分子)和配位原子(多分子)按照特定的化學結構、或利用氧分子橋聯成的高含氧性複合酸。為硬度均衡的質子酸，且具有氧化還原才能，經過變換組合，可以調整酸性強與氧化還原特性。水分出現時產生的擬液相，也能直接危害其酸性和氧化還原力量。雜多酸主要有固態和液體二種形式。

2.3其他綠色催化劑

2.3.1光催化劑

這是一種利用光的刺激而發生催化分解反應速度的催化物，如ZnO-CuO-H2O2等，在紫外線影響下，能對染色污水發生催化分解脱色，脱色率將近百分之一百。TiO2光催化劑光解二氯乙酸、光的光解制氫、CO2中的光催化分解固碳，都是為未來完成生物能源、人工光合等的重要催化技術反應。

2.3.2電極催化劑

在該類電化學反應中，陰極既是電化學反應的反應物場所又是提供和接受電的物質場所，因而兼有催化和推動電轉化的雙重功用。利用外部的電路調控電極電位，可對反應條件、化學反應速度等加以控制。

2.3.3酶催化劑

酶催化劑也可以説時一個真正的綠色催化劑，它是指一類能夠加速特殊化學反應的生物分子，並且具有近乎專一的催化劑特性。

2.3.4膜催化劑

薄膜催化就是把催化劑做成薄膜反應器，反應物就可以選擇性的通過催化薄膜而進行化學反應，產物則能夠選擇性的通過薄膜而離開反應範圍，進而可以合理地調整在反應範圍內的反應劑和物質的含量，這也是把膜分離技術與機械催化綜合的一個新催化工藝。

3綠色催化劑在綠色化學上的應用

3.1分子篩催化劑

分子篩催化劑的化學穩定性很好，即使在九百K時仍產生高催化活性，所以可以用它生產蜂窩樣陶瓷，並作為汽車廢氣的促進劑轉化的載體。此外，沸石分子篩催化裂解也在油田化學工業中已大量應用。催化裂化分子篩催化劑，通常是用稀土金屬或以價格較高昂金屬單質代替鈉元素的Y型分子篩。和一般硅鋁催化劑比較，有活性度高，熱穩定性較好的優點，能在較平緩條件發生化學反應，並且可以在630~680℃的高温下再生以保持良好地還原活性。另外，由於它抗毒力較強，還可以加工成一些含土中重金屬較多的劣質原材料。

3.2雜多酸催化劑

用作酸反應催化劑時，其化學活力中心既出現於"表相"，也出現於"體相"。雜多酸有相似於濃液的"擬液相"，這些特點使它能夠產生很高的催化活性，既能夠在表面產生反應催化劑，又可在液象學中產生反應催化劑，同時雜多酸也如前所説既是氧化催化劑，更是光伏發電催化劑。十二鎢磷酸，主要是用來促進丙烯水合成異丙醇，轉化率一般，但產品選擇能力很高，是成功應用的典型。雜多酸產生的可控制酸式，它可以代替HF、硫酸、磷酸等，以固體形式進行多相催化反應，用雜多酸作為催化劑可以增加反應的回收率。

3.3固體超強酸催化劑

固體超強酸在丙醇水化成異丙醇和異丙醚，在高濃度乙醇中與異丙烯制甲基叔丁基醚、醇酸酯化反應、烴的硝化、對氧化溴代烴的還原處理等化學反應中，均表現出優異的催化劑特性。

結語

隨着社會的發展和不斷進步，綠色化學已經被廣泛研究和學習，儘管綠色化工催化劑基礎理論發展已逐步獲得成熟，但目前大部分催化仍停留於試驗階段，催化特性並不穩定，且生產流程繁瑣，性價比較低等都是制約其產業化應用的主要因素，但從長遠視角考慮，應用綠色化工催化劑將是實現產品零環境污染的一種新的發展趨勢。

參考文獻

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