(2024年)高中化學(xué)校本課程教材《綠色化學(xué)》

高中化學(xué)校本課程教材《綠色化學(xué)》12024/3/26目錄綠色化學(xué)概述綠色化學(xué)原則與技術(shù)綠色合成方法與路線設(shè)計(jì)綠色溶劑與反應(yīng)介質(zhì)選擇綠色催化劑設(shè)計(jì)與應(yīng)用綠色化學(xué)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法22024/3/2601綠色化學(xué)概述32024/3/26綠色化學(xué)是一種旨在減少或消除對(duì)人類健康和環(huán)境負(fù)面影響的化學(xué)分支學(xué)科。綠色化學(xué)追求高效利用原料，減少?gòu)U物生成，實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)最大化。通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件和采用高效催化劑等手段，降低能源消耗。使用無(wú)毒無(wú)害的原料、溶劑和催化劑，減少對(duì)環(huán)境的污染。定義原子經(jīng)濟(jì)性能源節(jié)約環(huán)境友好綠色化學(xué)定義與特點(diǎn)42024/3/26010203萌芽階段20世紀(jì)60年代，人們開(kāi)始關(guān)注化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。發(fā)展階段20世紀(jì)80年代，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色化學(xué)逐漸受到重視。成熟階段21世紀(jì)初，綠色化學(xué)成為化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并取得了一系列重要成果。綠色化學(xué)發(fā)展歷程52024/3/26保護(hù)環(huán)境促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展提高生活質(zhì)量推動(dòng)科技創(chuàng)新綠色化學(xué)有助于減少化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。綠色化學(xué)符合可持續(xù)發(fā)展理念，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。綠色化學(xué)的應(yīng)用可以減少有害物質(zhì)對(duì)人類健康的影響，提高生活質(zhì)量。綠色化學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，促進(jìn)了科技進(jìn)步。0401綠色化學(xué)重要性020362024/3/2602綠色化學(xué)原則與技術(shù)72024/3/26減少原料和能源消耗，提高資源利用率。節(jié)約資源減少?gòu)U物優(yōu)化合成路線降低廢物產(chǎn)生量，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。設(shè)計(jì)高效、簡(jiǎn)潔的合成方法，減少中間產(chǎn)物和副產(chǎn)物。030201減量化原則82024/3/26

資源化原則回收利用將廢棄物轉(zhuǎn)化為有用資源，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。可再生資源利用充分利用可再生資源，減少對(duì)有限資源的依賴。原子經(jīng)濟(jì)性提高反應(yīng)原子利用率，減少資源浪費(fèi)。92024/3/26使用無(wú)毒無(wú)害的原料、催化劑和溶劑等。替代有毒有害物質(zhì)降低廢氣、廢水和固廢的排放量，減輕對(duì)環(huán)境的污染。減少污染物排放對(duì)廢棄物進(jìn)行安全化處理，避免對(duì)環(huán)境和人體造成危害。安全化處理無(wú)害化原則102024/3/26采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，降低能源消耗。節(jié)能技術(shù)應(yīng)用環(huán)保技術(shù)和裝備，減少污染物排放和資源浪費(fèi)。環(huán)保技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的清潔化、高效化和循環(huán)化，從源頭減少污染。清潔生產(chǎn)節(jié)能與環(huán)保技術(shù)112024/3/2603綠色合成方法與路線設(shè)計(jì)122024/3/2603原子經(jīng)濟(jì)性合成實(shí)例如烯烴的氫甲?；磻?yīng)、羰基合成等，這些實(shí)例展示了原子經(jīng)濟(jì)性合成在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。01原子經(jīng)濟(jì)性概念在化學(xué)反應(yīng)中，原料分子中的原子全部轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)零排放和高效利用。02原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)類型包括加成反應(yīng)、重排反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)等，這些反應(yīng)具有高效、高選擇性和環(huán)境友好的特點(diǎn)。原子經(jīng)濟(jì)性合成方法132024/3/26123催化劑能夠降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率和選擇性，減少副反應(yīng)和能源消耗。催化劑的作用包括均相催化、多相催化、酶催化等，這些技術(shù)廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、石油化工等領(lǐng)域。高效催化合成技術(shù)類型如烯烴的聚合反應(yīng)、烴類的裂解反應(yīng)等，這些實(shí)例說(shuō)明了高效催化合成技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。高效催化合成實(shí)例高效催化合成技術(shù)142024/3/26生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方法包括生物發(fā)酵、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化等，這些方法可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料、化學(xué)品等有用產(chǎn)品。生物質(zhì)資源的特點(diǎn)生物質(zhì)資源具有可再生、低污染、廣泛分布等優(yōu)點(diǎn)，是綠色化學(xué)的重要原料來(lái)源。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化實(shí)例如生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、生物質(zhì)氣化制合成氣等，這些實(shí)例展示了生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用的巨大潛力。生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用152024/3/26綠色合成路線設(shè)計(jì)原則01遵循原子經(jīng)濟(jì)性、高選擇性、低能耗、環(huán)境友好等原則，設(shè)計(jì)新型綠色合成路線。綠色合成策略02包括采用可再生原料、優(yōu)化反應(yīng)條件、開(kāi)發(fā)高效催化劑等策略，實(shí)現(xiàn)綠色合成路線的優(yōu)化和創(chuàng)新。綠色合成路線實(shí)例03如采用生物質(zhì)原料合成高分子材料、利用光催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的選擇性氧化等，這些實(shí)例展示了綠色合成路線設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和實(shí)用性。新型合成路線設(shè)計(jì)162024/3/2604綠色溶劑與反應(yīng)介質(zhì)選擇172024/3/26水是地球上最豐富的自然資源之一，具有低成本、易獲取、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)。水作為溶劑可以溶解許多無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，且對(duì)環(huán)境和人體無(wú)害。在有機(jī)合成中，水相合成可以避免使用有機(jī)溶劑，從而減少環(huán)境污染和廢棄物處理成本。水作為溶劑在化學(xué)反應(yīng)中具有獨(dú)特的性質(zhì)，如促進(jìn)某些有機(jī)反應(yīng)的進(jìn)行、提高反應(yīng)速率和選擇性等。水作為溶劑的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用182024/3/26離子液體作為溶劑的特點(diǎn)及應(yīng)用離子液體由陰陽(yáng)離子組成，具有極低的蒸氣壓、高熱穩(wěn)定性、寬電化學(xué)窗口等特性。離子液體可以作為綠色溶劑替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，用于有機(jī)合成、催化反應(yīng)、電化學(xué)等領(lǐng)域。離子液體在溶解有機(jī)物、無(wú)機(jī)物和聚合物等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。離子液體的可設(shè)計(jì)性使其可以針對(duì)特定反應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，提高反應(yīng)效率和選擇性。192024/3/26超臨界流體作為反應(yīng)介質(zhì)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用ABDC超臨界流體具有介于氣體和液體之間的物理性質(zhì)，具有高擴(kuò)散性、低粘度、良好的溶解能力等特點(diǎn)。超臨界流體作為反應(yīng)介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)、高選擇性和易于分離等優(yōu)點(diǎn)。超臨界二氧化碳是最常用的超臨界流體之一，具有無(wú)毒無(wú)害、易于獲取和低成本等優(yōu)點(diǎn)。超臨界流體在有機(jī)合成、催化反應(yīng)、納米材料制備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。202024/3/26無(wú)溶劑條件可以避免使用有機(jī)溶劑，從而減少環(huán)境污染和廢棄物處理成本。無(wú)溶劑條件下的綠色合成反應(yīng)具有高原子經(jīng)濟(jì)性、高選擇性和高效率等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的無(wú)溶劑條件下的綠色合成反應(yīng)包括固相反應(yīng)、研磨反應(yīng)、微波輔助反應(yīng)等。無(wú)溶劑條件下的綠色合成反應(yīng)在藥物合成、天然產(chǎn)物全合成等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。01020304無(wú)溶劑條件下的綠色合成反應(yīng)212024/3/2605綠色催化劑設(shè)計(jì)與應(yīng)用222024/3/26固體酸催化劑的特點(diǎn)高催化活性選擇性催化固體酸催化劑特點(diǎn)及應(yīng)用232024/3/26易于分離和回收固體酸催化劑的應(yīng)用酯化反應(yīng)固體酸催化劑特點(diǎn)及應(yīng)用242024/3/26烷基化反應(yīng)裂化反應(yīng)固體酸催化劑特點(diǎn)及應(yīng)用252024/3/26MOFs作為催化劑載體的優(yōu)勢(shì)高比表面積和孔容可調(diào)節(jié)的孔徑和結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)在催化領(lǐng)域的應(yīng)用262024/3/26良好的化學(xué)穩(wěn)定性MOFs在催化領(lǐng)域的應(yīng)用烴類裂解金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)在催化領(lǐng)域的應(yīng)用272024/3/26CO2轉(zhuǎn)化與利用選擇性氧化反應(yīng)金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)在催化領(lǐng)域的應(yīng)用282024/3/2603反應(yīng)條件溫和01生物酶催化劑的特點(diǎn)02高催化活性和選擇性生物酶催化劑在綠色合成中的應(yīng)用292024/3/26123無(wú)毒無(wú)害生物酶催化劑在綠色合成中的應(yīng)用手性藥物合成生物酶催化劑在綠色合成中的應(yīng)用302024/3/26生物柴油生產(chǎn)功能性食品添加劑合成生物酶催化劑在綠色合成中的應(yīng)用312024/3/26光催化技術(shù)的原理及特點(diǎn)利用光能驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)條件溫和，節(jié)能環(huán)保光催化技術(shù)在綠色合成中的應(yīng)用322024/3/2601可實(shí)現(xiàn)高選擇性合成02光催化技術(shù)在綠色合成中的應(yīng)用03有機(jī)污染物降解光催化技術(shù)在綠色合成中的應(yīng)用332024/3/260102光催化技術(shù)在綠色合成中的應(yīng)用功能材料制備太陽(yáng)能燃料合成342024/3/2606綠色化學(xué)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法352024/3/26指在生產(chǎn)、使用和廢棄處理過(guò)程中對(duì)人類健康和環(huán)境無(wú)害或危害極小的化學(xué)品。綠色化學(xué)品定義包括可生物降解化學(xué)品、低毒低害化學(xué)品、可再生資源化學(xué)品等。綠色化學(xué)品分類綠色化學(xué)品定義及分類362024/3/26科學(xué)性、可操作性、可量化性、普適性等。包括原料來(lái)源、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能、環(huán)境影響等方面。綠色化學(xué)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定原則372024/3/26生命周期評(píng)價(jià)法對(duì)化學(xué)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行評(píng)估，包括原料提取、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用、廢棄等各個(gè)環(huán)節(jié)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法對(duì)化學(xué)品可能對(duì)人類健康和環(huán)境造成的危害進(jìn)行評(píng)估，包括毒性、生態(tài)毒性、環(huán)境持久性等方面。綜合評(píng)價(jià)法綜合考慮化學(xué)品的性能、環(huán)境影響、成本等因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。綠色化學(xué)品評(píng)價(jià)方法介紹382024/3/26ABDC可生物降解塑料以