聚合物催化伯醇类化合物的绿色氧化研究(2)
3.2 实验部分 17
3.3 实验结果与讨论 19
3.4 本章小结 26
结论 28
致谢 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 绿色氧化反应
资源节约和环境友好是实现21世纪社会可持续发展的恒定主题，在此基础上，绿色化学（Green Chemistry）也应运而生。这一概念由美国化学会提出，也可称作“环境友好化学”，或是“清洁化学”， 主要手段是基于所掌握的化工技术进行工业设计，从来源上减少甚至根除化工生产给环境所带来的污染，并使原料中的所有原子有效转化成为最终产物[1]。
不同于传统化工工业生产单纯追求原料转化率和选择性的特征，绿色化学主要着眼于化工过程中的绿色进程[1-2]。其主要特点包括下列四个部分：
（1）采用安全无毒的反应原料、溶剂，开发可循环利用的催化剂；
（2）设计安全的化工过程，降低能耗，减少污染；
（3）避免产生对环境不友好的产物及副产物；
（4）提高原子利用率，发展“原子经济性”，力争将所有原子转化成产品。
目前，绿色化学的研究重点主要是采用环境友好型氧化剂、开发新型高效的催化剂、选用安全环保的合成路线[2]，生产出适用于可持续发展的绿色化学品，并极大限度地利用资源、减少污染，保护生态环境。现针对绿色氧化技术的最新进展进行盘点，并着力分析化工清洁生产的发展动向。
1.1.1 设计催化氧化反应
传统化工中，我们常使用计量型氧化剂用于醇类的选择性氧化反应，如强氧化剂KMnO4、K2Cr2O7、HNO3等[3]，这些氧化剂要求严苛的反应条件，且往往需要过量加入，导致反应进程结束后会遗留有大量废液需要处理排放，从而给环境带来较大负担。因此，采用催化氧化反应代替计量氧化反应逐渐成为化工发展的新方向，其优点在于不仅可以采用对环境友好的氧化剂，也使反应条件趋于温和和可控。
1.1.2 固相催化剂技术
相较于使用有害的液体催化剂催化反应，如HF、HNO3、H2SO4，开发新型高效、无害无毒的催化剂是实现绿色化学的重要手段[4]，不仅可以提高醇氧化反应的选择性，使反应转化率变大，还能减小对环境的污染，降低反应所耗的成本。而这其中，发展得比较好的是固体催化剂技术，由于其的易修饰性和易改造性，使之成为当今清洁化学的核心技术之一。例如采用杂多酸作催化剂，减少“三废”的排放量；或是在合成化学中采用分子筛作催化剂，简化化工工艺过程[5]。
1.1.3 绿色溶剂技术
在过去，有机溶剂在化工生产中的使用非常普遍，而如今，人们已经清楚地意识到了有机溶剂对于环境的危害，避免使用有机溶剂、开发绿色溶剂已逐步成为人们的共识。作为清洁生产的王牌之一，绿色溶剂技术的重要性不言而喻。目前，常用的绿色溶剂有H2O、超临界CO2、(CH3O)2CO、离子液体等。这些溶剂普遍具有成本低、来源广、无毒无害、易于回收的优点，因此得到越来越广泛的应用[6]。除了绿色溶剂的不断发展外，无溶剂条件下的反应也成为人们新的关注点，例如新近兴起的固相合成反应。
1.1.4 绿色氧化剂技术
为了解决传统金属氧化物、无机盐和有机氧化物作氧化剂给环境带来的严重污染问题，绿色氧化剂技术异军突起，已成为清洁生产中密不可分的一部分。这类绿色氧化剂主要包括O2、H2O2、生物氧化酶、高铁酸钾等。其中，O2作为气相条件的氧化剂，具有反应进程迅速高效的优点，作为液相条件的氧化剂，则具反应有条件温和易控的优点[2]；高铁酸钾的活性高，氧化性能比高锰酸钾更好, 且反应最后生成铁锈，极易处理和分离，因此具备良好的应用空间[7]。
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