材料研究讓化工生產(chǎn)更流綠色-鄭南峰

分組任務(wù)：各小組按照剛剛組長的搶答順序命名自己得組名，如“一組”、“二組”、“三組”等。請根據(jù)視頻內(nèi)容，提出3-5個(gè)問題，并小組討論確定好答案，將三個(gè)問題上傳到分組任務(wù)中（注意：答案不用上傳）。下面：按照小組順序開始提問，每小組有2次提問機(jī)會。每個(gè)問題提出后，其他各組組長搶答。如果沒有搶答的，通過選人確認(rèn)該選中人所在組進(jìn)行回答?；卮鸾Y(jié)束后，提問組對回答情況進(jìn)行點(diǎn)評或者補(bǔ)充，并給出評分。最終，16次提問機(jī)會結(jié)束后，按照累計(jì)分?jǐn)?shù)高低對各小組分別進(jìn)行加分。（從高到低的分?jǐn)?shù)為100到65分，每5分一個(gè)檔）藥品染料、顏料原子經(jīng)濟(jì)性：往往用于活化的物質(zhì)生成了副產(chǎn)物，這一副產(chǎn)物可能是有污染或者有安全隱患的。生活中的含氮化合物：藥物（80%含氮原子）、化肥（尿素）農(nóng)藥、染料分子中（偶氮）、LED燈（氮化鎵）。自然界中的固氮過程：打雷（空氣中單分子變成氮氧化合物）經(jīng)過根瘤菌和土壤細(xì)菌、或者生物腐爛后（氮?dú)庾兂砂保?，進(jìn)入食物鏈；經(jīng)過硝化細(xì)菌或者反硝化菌變成含氮化合物。人工固氮的發(fā)展：（1）首先，利用氫氣講氮?dú)夥肿踊罨?，溫度壓力升高不能做到，但是上個(gè)世紀(jì)有了催化劑的幫助，可完成。催化劑將惰性物質(zhì)活化。（2）其次，流程：氮、氨、硝酸、含氮化學(xué)品、材料。比如一個(gè)苯系物，先通過硝酸引入硝基基團(tuán)，再將硝基中的氧換成H，變成氨基。每一步都需要催化。例1.撲熱息痛的制備中一步是硝基還原變氨基，之前用鐵作催化劑，生成1噸產(chǎn)品產(chǎn)生6噸鐵泥，應(yīng)淘汰這些高污染的工藝。綠色辦法，使用氫氣，產(chǎn)生水即可。催化劑是關(guān)鍵。例2.另外，催化劑的選擇性很關(guān)鍵。響水爆炸事件，由間二硝基苯生成間二苯胺，把兩個(gè)硝基變成兩個(gè)氨基比較難。容易出現(xiàn)：（1）容易出現(xiàn)只有一個(gè)硝基變氨基的情況（2）或者變成羥胺的情況（-NHO基團(tuán)），與另一分子反應(yīng)導(dǎo)致焦油產(chǎn)生，易燃副產(chǎn)物，堆積導(dǎo)致爆炸起火。后果：化工園區(qū)關(guān)閉，日常需要的化工品短缺，工業(yè)鏈條中斷。針對多相催化機(jī)理不明確、選擇性差，該怎么辦呢？探索發(fā)現(xiàn)1：把催化劑做?。{米的尺寸效應(yīng)、形貌效應(yīng)、載體、界面、組成效應(yīng)等）。表征技術(shù)：看清顆粒和原子排列，但是眼見不一定為實(shí)。（例子，水煤氣變換反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣用于合成氨，使用金催化劑，一直認(rèn)為是納米顆粒導(dǎo)致催化作用，后來發(fā)現(xiàn)金刻蝕去掉后催化效果依舊，所以納米顆粒不是活性物質(zhì)，也就是看到的不一定的結(jié)果的真正原因）缺乏有效眼睛，瞎子摸象（只是把看到的與結(jié)果聯(lián)系起來）。針對多相催化機(jī)理不明確、選擇性差，該怎么辦呢？探索發(fā)現(xiàn)2：催化劑的原子分子尺寸上看到有頂點(diǎn)、棱，面，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)完全不同，所以導(dǎo)致的產(chǎn)品不同，不好控制。針對多相催化機(jī)理不明確、選擇性差，該怎么辦呢？解決方法1：規(guī)整的單晶表面先做出來，比較下哪個(gè)表面好？但是問題是：材料的鴻溝（特征的弱化問題）；壓力不同（小比表面上的作用檢測需要采用實(shí)驗(yàn)高真空、實(shí)際高壓）；針對多相催化機(jī)理不明確、選擇性差，該怎么辦呢？解決方法2：做一摸一樣的催化劑，二氧化碳轉(zhuǎn)化的催化劑，其中讓幾批次的催化劑的所有參數(shù)都相同，只是讓黃金和銅的有序排列情況不同，看排列的影響。解決方法2：通過納米催化材料的表面修飾，讓有機(jī)物在納米顆粒表面反應(yīng)得更有選擇性、更綠色。例子：硝基芳香化合物的防脫鹵催化劑-將硝基還原，但是不要讓鹵素掉下來，否則質(zhì)量不合格價(jià)格低廉，關(guān)鍵在于避免環(huán)狀物趴在催化劑表面，不讓她被扯斷鍵。產(chǎn)品品質(zhì)高、污染物少。針對多相催化機(jī)理不明確、選擇性差，該怎么辦呢？針對多相催化機(jī)理不明確、選擇性差，該怎么辦呢？制作表面原子排列明確的鉑納米立方塊，表面修飾了有機(jī)化合物，導(dǎo)致反應(yīng)物躺不下去，但是氫氣可以在縫隙中穿梭，一個(gè)氫分子變成兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子（與自然界還原