《綠色化學》教學大綱

1、綠色化學教學大綱課程編號：070219 課程性質： 專業(yè)任選總學時：32學時 總學分：2開課學期： 第七學期適用專業(yè)：應用化學先修課程：無機化學、有機化學、高分子化學與物理、化工原理等大綱執(zhí)筆人： mh 參加人：hjh、hj、hh大綱審核人：fgc修訂時間： 2012年8月編寫依據(jù)：應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案(2009)年版一、課程介紹綠色化學是20世紀90年代中期出現(xiàn)的一門具有重大社會需求和明確科學目標的新興 交叉學科，是當今國際化學化工科學研究的前沿和重要發(fā)展領域。本課程主要研究如何節(jié)約能源、開發(fā)新資源和從源頭上消除污染，是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的重要科學技術基礎。 開設本課程的目的在于通

2、過在大學生中普及綠色化學基本知識，培養(yǎng)大學生的綠色化學意 識，了解如何利用科學技術實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。這對于提高大學生的綜合素質，增強社會責任感十分重要。二、本課程教學在專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位和作用通過本課程的學習，使同學們較好地了解綠色化學的興起與發(fā)展，掌握綠色化學的基本原理和方法，熟悉化學化工行業(yè)中具有先進性、實用性和前瞻性的綠色化學技術及其在現(xiàn)代化學工業(yè)中的應用，樹立以綠色化學為核心的可持續(xù)發(fā)展觀，為將來從事本專業(yè)相關工作和在科學研究過程中時時刻刻以可持續(xù)發(fā)展的觀點考慮問題打下一定的基礎。三、本課程教學所要達到的基本目標理解并掌握本課程中的一些基本概念，基本原理和 應用實例。本課程主要講授 綠

3、色化學的形成與發(fā)展狀況、 基本原理、設計安全有效目標化合物的原理和方法、設計安全有效目標化合物的應用實例、綠色化學方法、綠色化學的應用實例、 綠色化學的發(fā)展趨勢簡介等內容， 通過課堂講授、習題課、專題講座、課堂討論、演算習題、自學和學生自主命題小論文等教 學環(huán)節(jié)達到本課程的教學目的。四、學生學習本課程應掌握的方法與技能學生在學習本課程過程中應掌握的基本方法是理論聯(lián)系實際。重點掌握各種化學化工過程綠色化的基本概念、 基本原理和實際應用， 同時結合綠色化學學科前沿，在課程學習中注重能力和技能的培養(yǎng)。五、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工綠色化學體現(xiàn)了科學發(fā)展觀，是減少資源消耗、實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的

4、重要科學 基礎。本課程是在學生已掌握大學數(shù)學、大學物理、無機化學、有機化學、化工原理、高分 子化學等前置課程的基本理論和實驗技能的基礎上進行，為本課程的學習提供了知識基礎， 在整個專業(yè)學習過程中起到了非常重要的作用。六、本課程的教學內容與目的要求【第一章】 緒論(共2學時)1、教學目的和要求：(1) 了解綠色化學這門新興交叉學科的興起與發(fā)展，掌握綠色化學的研究內容、特點以及在國內外的發(fā)展概況；(2)關注人類社會目前面臨的主要挑戰(zhàn)，資源、環(huán)境和健康問題及其化學本質，樹立以綠色化學為核心的可持續(xù)發(fā)展觀。2、教學內容：(1)綠色化學的興起與發(fā)展：生態(tài)環(huán)境的危機呼喚綠色化學，環(huán)境保護的宣傳和法規(guī)推動

5、綠色化學，化學工業(yè)的發(fā)展催化綠色化學，可持續(xù)發(fā)展促進綠色化學，綠色化學和技 術成為各國政府和學術界關注的熱點；(2)綠色化學的研究內容和特點：綠色化學的含義、綠色化學的研究內容及特點；(3)綠色化學在國內外的發(fā)展概況：綠色化學在國外的發(fā)展概況，我國十分重視綠色化學的研究工作；(4)綠色化學是我國化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路：綠色化學所引發(fā)的產(chǎn)業(yè)革命，綠色化學是我國化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)選模式。3、教學重點和難點：(1)重點：綠色化學的研究內容與特點；(2)難點：樹立以綠色化學為核心的可持續(xù)發(fā)展觀。4、本章思考題：(1)為什么是綠色化學是 21世紀化學化工發(fā)展最重要的領域之一？(2)為什么說綠色

6、化學是我國化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路？【第二章】 綠色化學原理(共 4學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：綠色化學的十二條原則及十二條附加原則；(2)掌握：綠色化學各條原則在化學化工行業(yè)中的實際應用。2、教學內容：(1)防止污染優(yōu)于污染治理：末端治理與污染防治，末端治理的局限性，污染防治措施；(2)原子經(jīng)濟性：原子經(jīng)濟性的概念，常見化學反應的原子經(jīng)濟性；(3)綠色化學合成：采用無毒、無害的原料，改變合成路徑，實行綠色化學合成；(4)設計安全化學品：安全化學品的含義，設計安全化學品的一般原則，設計安全化學品的方法；(5)采用安全的溶劑和助劑：常規(guī)有機溶劑的環(huán)境危害；安全溶劑：水、二氧化碳、

7、離子液體；固定化溶劑及無溶劑系統(tǒng)；(6)合理使用和節(jié)省能源：化學工業(yè)中的能源使用，新的能源利用技術，優(yōu)化反應條件；(7)利用可再生資源合成化學品： 可再生資源與不可再生資源，利用可再生資源合成化學品；(8)減少不必要的衍生化步驟：引入保護基團，暫時改變某些物質的宏觀性質或功能，加入官能團提高反應選擇性；(9)采用高選擇性的催化劑：催化作用優(yōu)于化學計量關系，環(huán)境友好催化劑，環(huán)境友好催化過程；(10)設計可降解化學品：化學品廢棄物的危害性，化學品設計應考慮降解功能；(11)預防污染的現(xiàn)場實時分析；(12)防止生產(chǎn)事故的安全工藝。3、教學重點和難點：(1)重點：綠色化學的十二條原則及十二條附加原則；

8、(2)難點：綠色化學各條原則在化學化工行業(yè)中的實際應用。4、本章思考題：(1)末端治理與污染預防的根本區(qū)別是什么？為什么說“防止污染優(yōu)于污染治理？”(2)什么是原子經(jīng)濟性？提高化學反應的原子經(jīng)濟性有什么意義？【第三章】 無機合成反應的綠色化技術(共4學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：常見的綠色無機合成反應的應用實例；(2)掌握：常見的綠色無機合成反應的原理。2、教學內容：(1)水熱合成法：水熱合成法的原理，水熱合成法的應用實例；(2)溶膠-凝膠法：溶膠-凝膠法的原理，溶膠-凝膠法的應用實例。(3)局部化學反應法：脫水反應、嵌入反應、離子交換反應、同晶置換反應、分解反應、 氧化還原反應；(

9、4)低熱固相反應：低熱固相反應的反應機理及化學反應規(guī)律，低熱固相反應的應用；(5)流變相反應：流變相反應的原理，流變相反應的應用；(6)先驅物法：先驅物法的原理，先驅物法的應用；(7)助溶劑法：助溶劑法的原理，助溶劑法的應用；(8)化學氣相沉積法：化學氣相沉積法的原理，化學氣相沉積法的應用；(9)聚合物模板法：聚合物模板法的原理，聚合物模板法的應用實例。3、教學重點和難點：(1)重點：常見的綠色無機合成反應的應用實例；(2)難點：常見的綠色無機合成反應的原理。4、本章思考題：(1)說明制備鄰苯二甲酸銅的流變相反應原理。(2)說明以淀粉為模板合成納米銀材料的原理及制備過程。【第四章】 綠色有機合

10、成(共 4學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：常見的綠色有機合成反應的應用實例；(2)掌握：常見的綠色有機合成反應的原理。2、教學內容：(1)高效化學催化的有機合成：固體酸催化的有機合成，固體堿酸催化的有機合成，離 子液體催化劑；(2)生物催化的有機合成：酶催化的基本原理，生物催化劑的主要種類，生物催化反應 的典型工藝；(3)氟兩相系統(tǒng)的有機合成：氟兩相系統(tǒng)的反應原理，氟兩相系統(tǒng)的主要應用實例；(4)相轉移催化的有機合成：相轉移催化反應原理，相轉移催化反應的應用；(5)組和化學合成：組和化學合成原理，組和化學的應用；(6)有機電化學合成：有機電化學合成原理，電化學合成的典型工藝。3、教學重

11、點和難點：(1)重點：常見的綠色有機合成反應的應用實例；(2)難點：常見的綠色有機合成反應的原理。4、本章思考題：(1)什么是固體酸、固體堿？它們適合用作哪些反應的催化劑？(2)雜多酸(鹽)的主要制備方法是什么？說明固相合成法制備磷鋁酸鏤的過程。【第五章】 高分子材料的綠色合成化學(共 4學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：常見的高分子材料綠色合成反應的應用實例；(2)掌握：常見的高分子材料綠色合成反應的原理。2、教學內容：(1)以水位分散介質的聚合技術：以水為介質聚合的特點，水相聚合系統(tǒng)的組成及其作用水相聚合反應原理；(2)離子液體中的聚合技術：自由基聚合、離子聚合、縮聚和加聚反應，配位

12、聚合，電化 學聚合；(3)超臨界流體中的聚合技術： 超臨界二氧化碳中的聚合反應，超臨界介質中聚合物的解聚反應；(4)低殘存voc的水性聚氨酯合成技術：水性聚氨酯的分類，水性聚氨酯的原料，水性 聚氨酯樹脂的制備，水性聚氨酯的性能，水性聚氨酯的應用；(5)輻射交聯(lián)技術：輻射交聯(lián)與裂解的基本原理，輻射聚合的主要特點，輻射交聯(lián)對聚合物性能的影響，輻射交聯(lián)技術的工業(yè)化應用； 輻射交聯(lián)技術在生物醫(yī)用材料方面的應 用；(6)等離子體聚合技術：等離子體的種類及特點，等離子體聚合機理及實際應用；(7)酶催化聚合技術：酶催化開環(huán)聚合，酶催化縮聚反應。3、教學重點和難點：(1)重點：常見的高分子材料綠色合成反應的應

13、用實例；(2)難點：常見的高分子材料綠色合成反應的原理。4、本章思考題：(1)離子液體中能夠進行哪種聚合反應？舉例說明。(2)簡述酶催化聚合已內酯的開環(huán)聚合機理?！镜诹隆?精細化工的綠色化(共 4學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：精細化工的綠色化實例；(2)掌握：精細化工原料、工藝技術及產(chǎn)品的綠色化。2、教學內容：(1)制藥工業(yè)的綠色化：綠色化學制藥，綠色生物制藥，綠色天然藥物；(2)農(nóng)藥工業(yè)的綠色化：綠色農(nóng)藥的含義及分類，綠色生物農(nóng)藥，綠色化學農(nóng)藥，綠色 農(nóng)藥制劑；(3)表面活性劑的綠色化：磷酸酯類表面活性劑，天然可再生資源表面活性劑；生物表 面活性劑；(4)阻燃劑的綠色化：無機阻燃

14、劑，磷 -氮系阻燃劑，磷酸酯類阻燃劑，復配型磷系阻燃 劑；(5)電子化學品的綠色化：輻射線抗蝕劑，聚酰亞胺封裝材料，聚碳酸酯材料，環(huán)氧模塑料，聚苯胺材料，超凈高純化學試劑；3、教學重點和難點：(1)重點：精細化工的綠色化實例；(2)難點：精細化工原料、工藝技術及產(chǎn)品的綠色化。4、本章思考題：(1)簡述超臨界流體萃取技術在天然藥物提取中的特點。(2)簡述綠色農(nóng)藥的發(fā)展方向和趨勢。【第七章】 化學工藝的綠色化(共 2學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：典型產(chǎn)品的綠色化工藝實例；(2)掌握：綠色工程原理及其所追求的目標。2、教學內容：(1)典型產(chǎn)品的綠色化工藝：過氧化氫的綠色合成工藝，1,3丙二

15、醇綠色工藝的開發(fā)，己二酸的綠色合成工藝，聚天冬氨酸的綠色合成工藝，聚乳酸的綠色合成工藝；(2)綠色工程：綠色工程原理，綠色工程所追求的目標。3、教學重點和難點：(1)重點：典型產(chǎn)品的綠色化工藝實例；(2)難點：綠色工程原理及其所追求的目標。4、本章思考題：(1)在綠色化學工藝的實施過程中，如何提高原子利用率？(2)生產(chǎn)己二酸的綠色化學工藝具有哪些特點？【第八章】 能源工業(yè)的綠色化(共 2學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：化石燃料清潔利用技術，生物質能的研究與開發(fā)；(2)掌握：可再生能源與可持續(xù)發(fā)展。2、教學內容：(1)化石燃料清潔利用技術：能源消耗對環(huán)境的影響，煤的潔凈燃燒與高效利用技術

16、；(2)生物質能的研究與開發(fā)：生物質能利用現(xiàn)狀，生物質能利用技術，生物質能發(fā)電，生物柴油，燃料乙醇，生物質制氫；(3)清潔能源的開發(fā)利用：太陽能，風能，地熱，海洋能。(4)可再生能源與可持續(xù)發(fā)展3、教學重點和難點：(1)重點：化石燃料清潔利用技術，生物質能的研究與開發(fā)；(2)難點：可再生能源與可持續(xù)發(fā)展。4、本章思考題:(1)舉例說明幾種清潔能源開發(fā)利用的形式。(2)從能源利用的方面考慮，應如何走好可持續(xù)發(fā)展的道路？【第九章】 綠色化學中的過程強化技術集成(共 2學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：常見的化工過程強化技術集成新設備；(2)掌握：常見的化工過程強化技術集成的原理。2、教學內容

17、：(1)化工過程強化技術集成：多功能反應技術，膜催化反應器，分離技術的集成，利用其它形式的能量的強化技術；(2)化工過程強化的新設備：靜態(tài)混合反應器，微型反應器，旋轉盤反應器，超重力反應/分離器，整體式反應器，振蕩流反應器。3、教學重點和難點：(1)重點：化工過程強化的新設備；(2)難點：化工過程強化技術集成。4、本章思考題：(1)何謂化工過程強化？可用哪些方法實現(xiàn)化工過程強化？(2)將傳統(tǒng)的需要多個設備完成的功能集成在一個反應器中，以提高化學轉化率和反應器的集成度。請列舉一些集成的反應器的實例。【第十章】 綠色化學化工過程的評估(共 2學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：綠色化學評估的基

18、本準則，生命周期評估；(2)掌握：進行綠色化學化工過程的評估量度的方法。2、教學內容：(1)綠色化學評估的基本準則：綠色化學的十二條原則及十二條附加原則，綠色化學工程技術的十二條原則；(2)生命周期評估：生命周期評估的含義，生命周期評估的步驟，生命周期評估的用途;(3)綠色化學化工過程的評估量度：化學反應過程的綠色化，化學化工過程綠色化的評價指標，綠色化學化工過程的評估實施。3、教學重點和難點：(1)重點：綠色化學評估的基本準則，生命周期評估；(2)難點：綠色化學化工過程的評估量度。4、本章思考題：(1)為什么說綠色化學的評估是一個復雜的系統(tǒng)工程?(2)全面評估一個化學化工過程的綠色化應考慮哪

19、些原則和內容?【第十一章】循環(huán)經(jīng)濟與生態(tài)工業(yè)園(共 2學時)1、教學目的和要求：(1) 了解：生態(tài)工業(yè)園的概念、特點及國內外發(fā)展概況；(2)掌握：循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)生背景、基本原則及典型實例。2、教學內容：(1)生態(tài)工業(yè)園的理論基礎：生態(tài)工業(yè)的概念和特點，傳統(tǒng)工業(yè)的兩重性，工業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)，生態(tài)工業(yè)的理論依據(jù)；(2)循環(huán)經(jīng)濟：循環(huán)經(jīng)濟的產(chǎn)生背景，循環(huán)經(jīng)濟的基本原則，循環(huán)經(jīng)濟的典型實例，循 環(huán)經(jīng)濟的實施辦法；(3)生態(tài)工業(yè)園：國內外發(fā)展概況，生態(tài)工業(yè)園的規(guī)劃原則及內容，生態(tài)工業(yè)園的構建,生態(tài)工業(yè)園示范項目；(4)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，建設和諧節(jié)約型社會。3、教學重點和難點：(1)重點：生態(tài)工業(yè)園的理論基礎，生態(tài)工業(yè)園示范項目；(2)難點：循環(huán)經(jīng)濟的基本原則、產(chǎn)生背景及實施辦法。4、本章思考題：(1)生態(tài)工業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)有何不同？(2)簡述歐美發(fā)達國家循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展模式，我國應從哪些方面著手推動循環(huán)經(jīng)濟？七、本課程教學時數(shù)分配表早下標題學時分配講授實踐一a章緒論2二第二章綠色化學原理4三第三章無機合成反應的綠色化技術4四第四章綠色有機合成4五第五章高分子材料的綠色合成化學4六第六章精細化工的綠色化4七第七章化學工藝的綠色化2八第八章能源工業(yè)的綠色化2九第九章 綠色化學中的過程強化集成技術2十第d卜章綠色化學化工過程的