绿色合成性能论文

绿色合成性能论文（共9篇）

绿色合成性能论文 篇1

功能配合物是由可提供一定数目的孤对电子或是由多个不定域电子的离子而构成的化合物。功能配合物中包含有能够接受孤对电子的空间构型, 而且是按照一定的组成顺利而来的。从功能配合物的研究伊始到现今, 有关材料性能与表征等相关的研究内容由简单到复杂, 针对各类物质间的反应记录也日益详尽, 同时, 项研究项目的实验操作环节也随之增多, 这为功能配合物的性能及表征等内容的深入研究研究带来阻碍。但即便如此, 针对功能配合物的研究从未搁置, 因其社会效益巨大, 相关研究成果为石油化工等实践领域贡献了极高的价值。

一、功能配合物概述

一段时期以来, 国内外专家学者对于功能配合物相关内容的研究较为关注, 目前, 该领域挖掘到诸多有益于石油化工产业链条发展的素材, 特别是对于功能配合物的绿色合成性能及表征方面的研究, 为实践注入了新的活力。

1. 功能配合物相关内容的研究背景阐述

从学术研究领域来看, 功能配合物作为当前配位化学、材料化学以及生物无机等学科科研领域的核心, 学术科研专家、学者与实践操作过程中的主流技术人员都对此科研项目十分重视。功能配合物包括有很多新型配合物, 例如:大环配合物、有机金属配合物以及簇合物等等, 功能配合物特征及其性能充满活性, 相对来说, 由于配位聚合物是将小分子作为整体架构中的核心, 其性质和结构都更是具备多样化的特征。

2. 功能配合物的合成及表征方法分析

在研究以往资料的基础上, 结合当前的实验数据, 分析了配体性质对该磁参数的影响作用, 并对配合物[Mn (cdm) <, 2>. (H<, 2>O<, 4>) ].2H<, 2>O的磁数据进行了相关分析。

二、对于功能配合物的绿色合成性能研究

1. 功能配合物的绿色合成过程所需注意的细节

采用对人与环境均无毒无害的水体作为溶剂, 这样一来, 就削弱了溶剂的特性变化对功能配合物的绿色合成性能的影响。经过溶剂热合成法的操作, 令绿色合成单核配合物的性状更为复杂化, 因此, 则需要借助物质分子间的氢键来巩固配合物的表征完好。

2. 从以往的研究中了解功能配合物的绿色合成性能

从材料性能与表征学科研究资料中显示, 该领域的发展及其成果能够为实践注入更有价值的数据内容。从具体的实践过程来看, 对于功能配合物的绿色合成性能及表征研究具备极高的经济价值以及社会效益, 因其涉及到众多人们生活中所需要的物质内容。

三、对于功能配合物的表征研究

随着化工领域资源配置的日益增多, 配位化学也同时在快速发展当中, 从功能配合物的表征研究资料中可以看到, 从价键理论的提出再到晶体场理论的出现, 都为石油化工实践领域的发展带来了充足的动能。在研究过程中, 激光技术、电子技术与功能配合物研究项目的整合运作, 令其成果突显。

1. 绿色合成性能在功能配合物中的渗透

通过实验的过程, 呈现出配合物{[Cu (cdm) -2·H2O]·H2O}∞对二氧化碳与环氧丙烷加成反应的催化性能, 从配合物的活性反应的结果中可以清楚的看到, 经过这些物质的共同作用后, 使得绿色合成性能在功能配合物中的渗透效用突显, 它们具备较好的催化活性[1]。

2. 对功能配合物进行变温磁化率的测定

功能配合物进行变温磁化率测定的过程中, 溶剂的选择也极为关键。从以往的研究经验来看, 水热或溶剂热法通常在密封的稳定复合金属容器中进行反应, 在高温高压环境的影响下, 测定了配合物的变温磁化率, 对配合物{[Cu (cdm) -2·H2O]·H2O}∞的磁数据进行了理论分析处理, 得到了表征配合物Cu (Ⅱ) 离子间磁相互作用强弱的磁参数[2]。分析了配体性质对该磁参数的影响作用, 并对配合物[Mn (cdm) 2· (H2O) 4]·2H2O的磁数据进行了相关分析[3]。

3. 对于功能配合物的绿色合成性能及表征研究成果综述

在通览以往研究资料的基础上, 通过实验及分析可以了解到, 在实验的过程中所合成的六个配合物均显示了大小不均等的微孔结构, 而且, 通过对功能配合物进行变温磁化率的测定后, 金属离子间的磁力有所削弱, 并记录了相应的数据资料, 以备日后实验的过程中能够有所参照或比对。这些研究内容的取得, 对于进行材料性能与表征的学术研究有着极高的价值, 同时也为合成功能配合物提供科学合理的实证研究经验。

结束语

总而言之, 有关材料性能与表征的学术研究任务十分艰巨, 而且, 对于功能配合物的绿色合成性能研究而言, 其中的原理是很多实践领域维系自身产能的基础。通过对各类材料力学性能指标变化规律及其对合成物料的影响的分析, 能够进一步明确物质间存在一定的关联性, 以及在物质结构与性能的相互作用下所能够呈现的结果。这些研究成果的取得对于材料性能与表征学科的深入探究十分重要。

参考文献

[1]高晓敏, 舒远杰, 李华荣, 等.可作起爆药的四唑金属含能配合物的合成及性能研究概况[J].高分子通报, 2013, 03 (03) :100-103.

[2]王卫伟, 华明清, 曹本男, 等.DTPA双酰胺杂环金属配合物的合成、表征及弛豫性能[J].精细化工, 2013, 08 (08) :878-879.

[3]黄荣谊, 陈宏, 严娟, 等.三种新型铜配合物的合成、结构及理论计算[J].高等学校化学学报, 2010, 04 (04) :659-660.

[4]徐锁平, 姚佰全, 顾小芳, 等.苯甲酸3-羟基-4- (3-羟基-3-苯基丙烯酰) -苯酯合锌 (Ⅱ) 配合物的微波固相合成及晶体结构[J].徐州师范大学学报 (自然科学版) , 2012, 01 (01) :59-60.

绿色合成性能论文 篇2

绿色合成:一个逐步形成的学科前沿

绿色合成是有机合成化学面向新世纪的学科前沿.本文探讨绿色合成的`目标及实现这一目标的一些可能途径.

作 者：黄培强 高景星 Huang Peiqiang Gao Jingxing  作者单位：厦门大学化学系,厦门,361005 刊 名：化学进展  ISTIC SCI PKU英文刊名：PROGRESS IN CHEMISTRY 年，卷(期)： “”(3) 分类号：O6 关键词：有机合成   绿色合成   环境友好合成  

绿色合成性能论文 篇3

聚天冬氨酸 (Polyaspartic acid, PASP) 是受海洋动物代谢过程启发而开发成功的一种绿色阻垢剂, 可以改变钙盐的晶体结构, 是一种优良的阻垢分散剂, 特别适用于抑制冷却水、锅炉水及反渗透膜处理中的碳酸钙等的成垢[1,2]。

1 实验部分

1.1 主要仪器及试剂

药品:马来酸酐 (工业级, 纯度≥99%) ;氨水 (分析纯, 含量25%~28%) ;氢氧化钠 (2 mol/L, 分析纯) ;氯化钙, 碳酸氢钠, 乙二胺四乙酸钠 (简称EDTA) , 10%的氢氧化钠溶液, 碳酸钙, 镁溶液 (溶解1 g Mg SO4·7H2O于水中, 稀释至200 m L) , 钙指示剂 (固体指示剂) 。

仪器:分析天平、三口烧瓶、球形冷凝管、温度计、滴液漏斗、DF-3集热式电磁搅拌器, 水浴恒温槽, 温度计、p H试纸等。

1.2 聚天冬氨酸的合成

取一定量的马来酸酐于三口烧瓶中加入20 m L的蒸馏水使其完全溶解。在25℃下, 用滴液漏斗向三口瓶中逐滴加入量取好的氨水, 搅拌反应1 h得到澄清均相溶液, 干燥蒸发掉溶液中的水分得到马来酸铵盐。升温至140℃, 反应60 min得到棕色固体, 即为聚琥珀酰亚胺。将盛有聚琥珀酰亚胺的三口烧瓶放在50~90℃的水浴中, 加入5 m L的水, 用2 mol/L的Na OH溶液滴定水解, 待固体完全溶解后, 溶液为红棕色, 调节p H值在8.5~12之间, 得到的产物即是聚天冬氨酸的钠盐。

1.3 防垢速率测试

采用静态阻垢法来评定合成聚合物阻垢剂的阻垢性能。实验方法参照GB/T16632-1996水处理剂阻垢性能测定 (碳酸钙沉积法) [3,4]。

2 试验结果与讨论

2.1 合成条件的优化

按照1.2聚天冬氨酸的合成方法, 选取氨水和马来酸酐为原料, 探讨原料配比、反应温度、时间对产品性能的影响, 通过正交试验优化反应条件, 并测定合成产品的阻垢率。结果见表1。

由表1极差的大小可以看出, 各因素对阻垢的影响顺序为:聚合温度>n (氨水) ∶n (马来酸酐) >聚合时间 (min) 。根据极差分析, 聚天冬氨酸的最佳合成条件为:n (氨水) ∶n (马来酸酐) =1∶1, 聚合温度为180℃, 聚合时间为60 min。按照最优条件合成的产品阻垢率可达80.24%, 与表1的阻垢率数据比较, 可知这一条件即为CL-2的最优合成条件。

2.2 原料物质的量配比对PASP阻垢率的影响

由正交实验可知, 反应过程中马来酸酐与氨水的物质量配比对PASP的阻垢率有较大的影响, 如图1所示。

由图1可知, 随着氨水与马来酸酐 (A/B) 物质的量配比增大, PASP的阻垢率先减小再稍有增加最后又下降。阻垢率越高, 其阻垢性能越好, 故最佳的反应条件选择为1∶1。原料的物质的量配比对反应有影响是由于:在马来酸酐与氨水反应过程中, 氨不是很好的亲核试剂, 较难活化与马来酸酐发生反应, 故原料配比中需要氨水过量。但氨水不能太多, 若过多, 则带入的水也随之增多, 当反应体系中水含量过多, 在热聚合要不断蒸发带走反应热, 形成反应温度升高的阻力, 难以保证热聚合的条件, 另外水会使聚天冬氨酸中的羧酸基-COOH解离, 减少可聚合基团的浓度。

2.3 聚合反应温度对PASP阻垢率的影响

聚合反应温度对PASP阻垢率的影响如图2所示。

由图2可知, 聚合温度在该实验中的范围在140~200℃之间。在140~180℃之间, 聚天冬氨酸的阻垢率随聚合温度的升高而温度升高, 在180~200℃之间随聚合温度的升高, PASP的阻垢率又急速下降。在该实验中, 180℃为最佳的反应温度条件。

聚合温度对反应存在影响是因为:聚天冬氨酸的合成以热聚合方式为主, 其聚合反应是吸热反应, 温度过低, 反应基团不活化, 难以使低聚物继续缩聚, 完成向高分子量的转化, 但当反应温度过高时, 聚合反应速度加快, 所得聚合物颜色发黑, 聚合物可能有炭化反应发生, 改变分子组成, 阻垢能力下降, 阻垢率下降。

2.4 聚合反应时间对PASP阻垢率的影响

聚合反应时间对反应的影响在于:根据缩合聚合反应机理, 聚合物的相对分子量与聚合时间成随机函数关系, 聚合时间相对较长, 低聚物逐步转化成高聚物的几率上升, 但分子量过高, 链状大分子卷曲, 形成配位原子基团的空间屏障。聚合时间过短, 分子量将降低, 配位原子基团的数量减少, 这两者都会降低络合反应动力学活性, 从而影响聚天冬氨酸的阻垢性能。聚合反应时间对PASP阻垢率的影响如图3所示。

由图3可知, 在60~90 min内, 聚天冬氨酸的阻垢率随着反应时间的增加而减小, 在90~120 min内, PASP的阻垢率随反应时间的增加继续下降。在120~150 min内, PASP的阻垢率随反应时间的增加而略有上升。所以最佳的合成条件选择是60 min。

3 结论

(1) 用马来酸酐与氨水进行液相聚合, 原料价廉易得, 生产条件温和。

(2) 通过正交试验表明最佳的合成条件为:n (氨) ∶n (马来酸酐) =1∶1, 聚合温度180℃, 聚合时间60 min。

(3) 在80℃, 在ρ (Ca2+) =900 m L/L, ρ (HCO3-) =1800 m L/L的条件下, 聚天冬氨酸对碳酸钙的阻垢效果良好, 阻垢率可超过80%。

参考文献

[1]周本省.工业水处理技术.2版[M].北京:化学工业出版社, 2002:124-128.

[2]赵彦生, 孙凤儿, 刘永梅, 等.我国聚合物阻垢剂的研究新进展[J].化学与生物工程, 2007, 24 (2) :1-4.

[3]水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法GB/T16632-1996 GB/T16632-1996[S].

绿色合成性能论文 篇4

双酚F及其环氧树脂的合成与性能研究

以苯酚、甲醛为原料,草酸催化合成双酚F,未经提纯的双酚F直接制备双酚F环氧树脂,并考察了合成的双酚F环氧树脂的力学性能.在双酚F合成阶段:n(苯酚)/n(甲醛)=10/1,n(甲醛)/n(草酸)=25/1,70℃,反应4h,得到的`双酚F收率和选择性达80%以上;在树脂合成阶段:n(NaOH)/n(BPF)=2,70℃,醚化反应5h,闭环反应3h,制得的环氧树脂的环氧值达到0.59,黏度3.5 Pa・s,树脂固化物具有优异的性能.

作 者：杜明兵 陈诚 陈群 何明阳 Du Mingbing Chen Cheng Chen Qun He Mingyang  作者单位：江苏工业学院,江苏省精细石油化工重点实验室,常州,213164 刊 名：化工新型材料  PKU英文刊名：NEW CHEMICAL MATERIALS 年，卷(期)： 37(6) 分类号：O6 关键词：双酚F   环氧树脂   草酸   固化物  

绿色合成性能论文 篇5

近年来, 离子液体越来越多地被应用于ZnO纳米材料制备中[18,20,21,22,23], 其中关于ZnO光催化降解性能的报道较少, 尤其是苄基类的离子液体辅助制备ZnO尚未见文献报道。本实验以1-苄基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Bzmim][BF4]离子液体的水溶液为介质来制备纳米氧化锌, 以亚甲基蓝为目标降解物, 对其光催化降解性能进行研究, 并结合X射线衍射 (XRD) 和透射电子显微镜 (TEM) 等表征结果, 分析不同条件下生成的纳米氧化锌的光催化活性。

1 实验

1.1 仪器与试剂

TE214S电子天平, Sartorius;PHS-3C精密pH计, 上海精密科学仪器公司;DF-Ⅱ数显集热式磁力搅拌器, 金坛市杰瑞尔电器有限公司;TDZ5-WS离心机, 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;101型电热鼓风干燥箱, 北京中兴伟业仪器有限公司。离子液体[Bzmim][BF4]依据文献[24]所述方法制备并纯化, 在65℃真空干燥48h;N-甲基咪唑, 工业原料, 减压蒸馏提纯;1, 1, 1-三氯乙烷 (AR) , 上海晶纯试剂有限公司;溴代苄 (CP) , 阿拉丁试剂, 减压蒸馏提纯;氟硼酸钠 (AR) , 中国医药 (集团) 上海化学试剂公司;二氯甲烷 (AR) , 天津市江天化工技术有限公司;醋酸锌 (AR) , 哈尔滨化工试剂厂;NaOH (粒) (AR) , 天津市大茂化学试剂厂;亚甲基蓝 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司。

1.2 纳米ZnO的制备

将0.015 mol的醋酸锌加入到40 mL不同质量分数 (0%、5%、20%、25%、30%和40%) 的[Bzmim][BF4]离子液体的水溶液中, 在80℃搅拌均匀, 再加入NaOH, 调节溶液的pH值为12, 在80℃继续搅拌4h, 冷却至室温后离心, 用水和无水乙醇多次洗涤收集到的ZnO, 以除去ZnO中残存的离子液体和其他离子, 最后将样品在50℃真空干燥12h。

1.3 光催化性能评价

量取40mL 10mg·L-1亚甲基蓝溶液于广口锥瓶中, 加入40mg制备好的ZnO粉末, 避光下磁力搅拌30min, 使溶液达到吸附平衡。采用30 W紫外灯照射, 灯离液面的距离固定在20cm, 每隔30 min取一次样, 离心分离, 取上层清夜, 以蒸馏水作空白, 在亚甲基蓝最大吸收波长 (λ=663.5nm) 处测定样品的吸光度。采用可见分光光度计评价催化剂的光催化降解活性, 用吸光度代替浓度计算降解率 (η) :

式中:A0为光照分解前亚甲基蓝的吸光度, At为光照时间为t时的吸光度。

1.4 催化剂表征

利用Carla Zeiss公司EVO LS-15扫描电子显微镜 (SEM) 观察ZnO的形貌;利用德国Bruker公司D8Advance型X射线衍射仪 (XRD) 分析ZnO的晶型结构, 工作电流30mA, 工作电压40kV, CuKα射线;利用美国安捷伦Cary5000型紫外-可见光谱仪表征样品的光吸收性能 (UV-Vis absorption spectra) 。

2 结果与讨论

2.1 样品的XRD物相分析

对已制得的ZnO样品进行X射线粉末衍射分析, 结果如图1所示, 可知所得的ZnO均在衍射角2θ为31.8°、34.6°、36.4°、47.6°、56.7°、63.0°、66.5°、68.0°和69.23°附近出现尖锐的衍射峰。对比标准图谱, 这些衍射峰可归属为ZnO (JCPDS:36-1451) 在 (104) 、 (004) 、 (101) 、 (102) 、 (110) 、 (103) 、 (200) 、 (102) 和 (201) 晶面的特征衍射峰, 表明生成的ZnO属于六方纤锌矿结构。衍射峰较尖锐, 没有其他杂质峰, 说明它的结晶性良好, 且纯度较高。

2.2 样品的SEM形貌分析

图2为不同质量分数[Bzmim][BF4]的水溶液中制备ZnO的SEM图。如图2所示, 当[Bzmim][BF4]的质量分数为0%、5%和20%时, 得到不规则的ZnO团聚物, 当[Bzmim][BF4]的质量分数为30%时, 得到棒状晶体和ZnO的团聚物;当[Bzmim][BF4]的质量分数为25%时, 可以看出ZnO呈针状, 宽约25nm, 长约220nm。在离子液体水溶液中, 具有配位能力的BF4-与中间产物Zn (OH) 2形成配离子[Zn (OH) 2 (BF4) 2]2-, 这种具有负电性特征的配位离子基团的生长基元容易在氧化锌晶体的正极面叠合, 而在负极面上生长则比较困难, 因此晶体呈明显的极性生长, 使晶粒的结晶形貌上呈棒状[21]。

2.3 样品的UV-Vis吸收光谱

图3为25%[Bzmim][BF4]的水溶液制备ZnO的紫外-可见吸收光谱图, 由图3可见样品对400nm以下紫外光均有较强的宽带吸收, 表明自制的ZnO样品对光具有较高的吸收利用率, 从而有较高的光催化活性。根据间接半导体禁带求导公式αhν=C (hv-Eg) 2, 以 (αhν) 0.5对hv作图, 再作切线, 可得ZnO的禁带宽度Eg为3.09eV, 小于文献[25]的值3.37eV, 说明所得样品禁带宽度降低, 吸收边发生红移, 这是由于[Bzmim][BF4]对ZnO微晶的生长面产生影响所致[26]。

2.4 光催化性能

2.4.1[Bzmim][BF4]的水溶液质量分数的影响

图4为[Bzmim][BF4]水溶液的质量分数对ZnO光降解率的影响, 可以看出当[Bzmim][BF4]水溶液质量分数为25%时, 制备的ZnO对亚甲基蓝的降解率最高, 紫外灯照射180min后, ZnO对亚甲基蓝光降解率达到97.1%。

2.4.2光照时间的影响

图5 (a) 是在25%[Bzmim][BF4]的水溶液中制备的ZnO在紫外光照射下光降解亚甲基蓝 (MB) 水溶液的紫外可见吸收光谱图。从图5 (a) 可以看出, 随紫外光照射时间的延长, MB在663.5nm处的吸收峰面积不断减小, 当照射时间为180min时, 几乎有 (97.1±2) %的MB已被针状ZnO除去 (图5 (b) ) 。这表明长时间的紫外照射后, 在ZnO阵列的表面上形成了具高活性的羟基自由基, 使得染料被降解。

3 结论

制备并纯化了[Bzmim][BF4]离子液体, 以这种离子液体的水溶液为介质制备纳米ZnO, 制备出的ZnO呈针状, 宽约25nm, 长约220nm, 为六方纤锌矿结构。30 W紫外灯照射180min后, 所制备的ZnO中对亚甲基蓝溶液的降解率最高可达到97.1%。

摘要：以Zn (Ac) 2·2H2O和NaOH为反应物, 以离子液体1-苄基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Bzmim][BF4]水溶液为反应介质, 在80℃制得纳米针状ZnO。采用扫描电子显微镜 (SEM) 、X射线衍射 (XRD) 和紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis absorption spectra) 对纳米ZnO的形貌和结构进行了表征, 以有机染料亚甲基蓝溶液为光催化反应模型降解物, 考察纳米ZnO的光催化性能。结果表明:制备出的纳米ZnO呈针状, 宽约25nm, 长约220nm, 为六方纤锌矿结构。紫外灯照射180min后, 对亚甲基蓝溶液的降解率可达到97.1%。

绿色合成性能论文 篇6

表面增强拉曼散射属于一种特殊的表面光学现象, 它基于颗粒体系及纳米尺度的粗糙表面之上, 银纳米粒子所具有的特异性及高灵敏度可以有效提升其检测分子的拉曼散射信号的能力[1]。 三聚氰胺本身不具有毒性, 常作为化学原料用于工业中, 但三聚氰胺本身的含氮量极高, 达66.5%左右, 会被一些不法商家用来添加入食品之中, 如销售量大的奶制品。目前对于三聚氰胺的检测方法有许多种, 例如液相色谱法、气相色谱法等等, 过去所使用的方法都有着较大缺点, 操作难度大且处理复杂使得在检测工作上得不到良好的检测效果, 为此, 研究出操作简单、经济实用的检测办法是当今所要进行的课题。

2实验过程

拉曼光谱技术有着指纹的特性, 属于振动光谱技术, 常用于分子结构特征的检测, 缺点为检测灵敏度较低, 因此检测范围受到了限制。在1974年, Fleischmann开发了表面增强拉曼光谱技术, 利用纳米结构作为拉曼光谱基底表面, 可以让拉曼信号的强度显著提升。事实上, 我国的SERS能够检测到单分子, 因而在未来检测微物质的应用上可发挥出无限的潜力, 本次研究采用了硝酸银、水和聚乙烯吡咯烷酮作为原料合成银纳米溶胶, 将其作为SER基底, 考察其活性并对三聚氰胺进行更深入的研究和分析[2]。

2.1实验原材料

聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、对羟基苯硫酚、三聚氰胺、蒸馏水。

2.2nm银颗粒制作

准备硝酸银水溶液和PVP水溶液, 浓度分布为0.01mol/L和15%, 硝酸银水溶液与PVP水溶液分别准备10m L, 然后将其混合后放置入已经备好的100m L烧瓶之内, 烧瓶需要静置在恒温的油浴内, 利用磁力对其搅拌, 时间为5h, 5h后溶液会变为绿色, 最后使用蒸馏水对其进行离心洗涤, 洗涤2次以后静置在水中。

2.3方法

等离子的光学特性需要利用紫外- 可见分光光度计来表征, 方法如下:首先准备好石英比色皿和2m L的银溶液, 将银溶液放置在石英比色皿中, 使用光谱仪进行测量, 测量完毕后与蒸馏水进行比较。光谱仪扫描的波长范围在300nm~800nm, 使用透射电子显微镜测量银纳米粒子的粒径及形状, 然后将加速电压设置为50k V。

采用拉曼光谱仪检测三聚氰胺, 将0.1m L银溶胶于1m L三聚氰胺溶液进行混合, 混合溶液需要使用微量移液枪进行量取并取出, 取出量为100μL, 取出后滴在玻璃杯内的凹槽内, 随即将玻璃片盖在表面, 将短焦镜头聚集在表面上, 收集所获得的拉曼信号。

3结果

3.1银纳米粒子

检测使用材料中, PVP属于非离子型的表面活性剂, 它的作用主要是作为稳定剂和保护剂, 制备银纳米粒子的过程之中, PVP的作用是阻断纳米粒子在过程中的结合, 由于PVP本身拥有一个羟基, 所以PVP也同样有着稳定的还原性。使用PVP合成的银纳米溶胶, 使其具有良好的稳定性, 且银纳米粒子也具备了较良好的单分散性, 其平均的粒径大约在18nm左右。

在紫外可见光的区域之内, 金属纳米粒子会显现出其表面的等离子体共振性质, 银纳米粒子之间的聚合是通过吸收峰的位置与形状所反映出来、形态变化情况以及粒径大小情况等, 本次研究中的银纳米溶液在波长为410nm时反映出了较强的等离子吸收峰, 有关研究表明, 当银纳米粒子的粒径达到15nm~30nm时, 其紫外特征吸收峰会显现在410nm处, 与本次研究结果基本相一致。

3.2银纳米粒子SERS性能分析

金属纳米粒子如金、银、铜等都具备有自身特殊的光学性能, 常常被用作SERS的活性基底部分, 银纳米粒子通过实验被确认为是金属纳米粒子中拥有增强效应最高的一种纳米粒子, 为此, 在研究中所使用的纳米粒子普遍为银纳米粒子。对羟基苯硫酚作为Raman模型分子, 对银纳米粒子的SERS活性和检测灵敏度进行考察。银溶胶可以检测出最低浓度为10mol/L~9mol/L的对羟基苯硫酚。同样的, 采用银溶胶对三聚氰胺进行检测中发现, 所得到检测限度可为10 mol/L~5mol/L, 表明银溶胶在SERS基底中具有灵敏度高的特性, 因此可用于微量物质检测分析。

4结语

综上所述, 银纳米粒子所利用的稳定剂及还原剂均为绿色且无毒的原材料, 银纳米粒子所含的粒径只有18nm, 其结晶性非常高, 有着良好的分散性, 在SERS性能中体现出了较高的灵敏度及高活性, 研究出新一代的微量物质检测方法。为此, 银纳米粒子所具有的表面增强拉曼光谱活性更适用于食品安全检测、环境污染物检测等领域之中, 为食品安全及化学用品安全带来了更深厚的保障, 提高人民的生活质量, 值得更进一步的研究。

摘要：银纳米粒子是由聚乙烯吡咯烷酮和水所合成, 其具有简单、经济且环保的优点。根据相关研究分析表明, 银纳米粒子其所具备的稳定性较高, 本身的平均粒径只有大约18nm, 其粒径大小表明了银纳米粒子有着较高结晶度。采用银溶胶对三聚氰胺进行检测发现, 所得到的三聚氰胺检测限度可为10 mol/L5mol/L, 表明银溶胶在SERS基底中具有灵敏度高的特性, 在环境保护及食品安全检测领域中有着非常重要的意义和价值。

关键词：三聚氰胺,银纳米粒子,银溶胶,应用价值

参考文献

[1]杨必文, 郭周义, 刘智明, 万明明, 覃筱楚, 钟会清.绿色合成银纳米粒子及其在SERS中的应用[J].光谱学与光谱分析, 2013, 33 (07) :1816-1819.

绿色合成性能论文 篇7

关键词：氯氧化铋,氧化锌,复合催化剂,光催化

0引言

半导体光催化氧化的反应体系在光催化下能将吸收的光能转变为化学能,因而可以使许多在通常情况下难以实现的反应在比较温和的条件下得以发生并顺利进行;在光催化剂存在的情况下,利用太阳光和空气可直接把许多有机污染物分解为一些无机小分子物质、CO2和H2O,达到使有害物质分解的目的而又不带来二次污染。基于半导体多相光催化氧化法在环境保护方面的诸多突出优点,人们对它的研究日益深入和广泛[1,2]。其中,卤氧化铋BiOX(X=Cl,O,I)是一种新型半导体材料,具有独特的电子结构、合适的禁带宽度、良好的光学性能及催化性能,能够很好地响应可见光[3,4,5]。尤其是其中的BiOCl,它具有开放层状结构和间接跃迁模式,有利于电子-空穴的有效分离及电荷转移,具有很高的催化活性[6,7,8,9]。

ZnO作为直接带隙宽禁带半导体材料在近年来也成为人们研究的热点。ZnO不仅具有较高的激子束缚能和化学稳定性,还具有合成设备简单、成本低廉等优点[10,11,12]。但在实际应用于废水处理时ZnO和BiOCl都还存在许多问题,主要包括以下几个方面:(1)量子效率比较低;(2)对太阳光的利用率不高;(3)光谱响应范围窄,可见光响应弱;(4)光催化剂容易失活。

复合半导体可以实现不同半导体性质上的互补,拓展对光的吸收范围,促进光生电子与空穴的分离,从而有效改善单一半导体的光催化性能[13]。目前,BiOCl/ZnO的制备已被广泛研究[14],但主要是在高温水热条件下制备,且添加了表面活性剂等多种助剂,实验过程繁琐。本实验首次通过低温水浴的方法制备了BiOCl/ZnO复合光催化剂,且没有添加任何助剂,真正达到了绿色化学的要求,并采用XRD、SEM、 UV-Vis DRS及EDS等手段对合成的样品进行了表征,以罗丹明B为光催化降解对象,研究了在BiOCl上复合不同含量的ZnO对BiOCl光催化活性的影响。结果发现BiOCl/ZnO异质结的形成可以大幅度提高ZnO的光催化活性和抗光腐蚀的能力[3]。

1实验

1.1仪器和药品

德国SUPRA55Sapphire场发射扫描电子显微镜、Bruk- erD8型X射线衍射仪、OXFORD X-Max51-XMX1004能谱仪、美国Agilent Cary60紫外-可见分光光度计、LD5-2A型低速离心机、SHA-B型水浴恒温振荡器、中教金源CEL- HXF300氙灯光源。

硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O(AR),阿拉丁试剂(上海)有限公司;氯化钾KCl(AR),阿拉丁试剂(上海)有限公司;氢氧化钠NaOH(AR),成都西亚化工股份有限公司;硝酸锌Zn- (NO3)2·6H2O(AR),成都西亚化工股份有限公司;无水乙醇C2H5OH(AR),成都西亚化工股份有限公司;硝酸银Ag- NO3(AR),阿拉丁试剂(上海)有限公司;罗丹明B C28H31- CIN2O3(AR),天津市光复精细化工研究所。

1.2 BiOCl/ZnO异质结的制备

往40mL蒸馏水中先后加入0.24g NaOH和0.8925g Zn(NO3)2·6H2O,生成沉淀后再加入0.2236g KCl,室温搅拌20min。随后,往上述混合溶液中分别加入不同量的Bi- (NO3)3·5H2O,使得Bi、Zn物质的量比分别为0∶1、1∶1、 1∶2、1∶3、1∶4(分别记作ZnO、ZB-1、ZB-2、ZB-3和ZB-4)。 将该溶液搅拌30min后放入60 ℃水浴中加热2h。待自然冷却后离心,分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次,60 ℃烘干。为做对比,重新制作一份纯BiOCl样品。

1.3光催化反应

向反应器中加入50mL 10mg/L的光催化反应指示剂(RhB)溶液,分别加入10mg ZnO/BiOCl催化剂,在磁力搅拌下暗搅拌60min以达到吸附-解吸平衡,光照所用的光源为300W氙灯,光催化反应时灯与反应器中心间距为20cm。 在光催化过程中,取吸附-解吸平衡后的浓度为初始浓度C0, 每隔5min取样4mL,离心后用紫外-可见分光光度计检测染料溶液的吸光度,以去离子水为参比液。

2结果与讨论

2.1催化剂的表征结果

2.1.1 XRD谱

图1是纯ZnO、纯BiOCl和不同含量ZnO/BiOCl异质结的XRD图谱。由图1可知,所有样品在(100)、(002)、 (101)、(102)、(110)、(103)、(112)、(201)晶面出现特征衍射峰,这些衍射峰位置与JCPDS卡片No.36-1451一致,表明这些峰对应于六方晶系纤锌矿结构的ZnO。所有样品在(001)、(002)、(101)、(110)、(102)、(003)、(112)、(200)、 (113)、(211)、(104)、(212)、(114)、(220)晶面出现特征衍射峰,这些衍射峰位置与JCPDS卡片No.6-249一致,表明这些峰对应于正方晶系的BiOCl。而且这些峰的峰型比较尖锐, 半峰宽较窄,表明样品具有很高的结晶性,没有出现杂峰,所制样品纯度很高。当异质结中Bi∶Zn的物质的量比为1∶1时,样品出现了BiOCl和ZnO的所有衍射峰,如图1中ZB-1所示,且衍射峰强度较强,表明产物结构为ZnO/BiOCl异质结。当异质结中Zn的比例增大时,样品的衍射峰逐渐变宽变弱,如图中ZB-2、ZB-3、ZB-4所示,表明ZnO的存在逐渐抑制了BiOCl晶体的生长。

2.1.2 SEM结果

图2分别是纯ZnO、ZnO/BiOCl异质结、纯BiOCl的扫描电镜图。由图2可知,纯ZnO是由纳米片组装成的花球状结构,纯BiOCl是典型的片状结构。随着Zn∶Bi物质的量比的变化,ZnO/BiOCl异质结的形貌也在发生显著的变化, 随着Zn含量的增大,产物形貌逐渐由片状向花球状转变。

2.1.3 EDS谱

图3为6个样品的EDS谱,可以看出样品中只含有Bi、 O、Cl、Zn、C五种元素,没有杂质元素的存在,其中,C元素来自于承载样品的导电胶。由EDS谱的元素分析结果可知, 纯ZnO中不含Bi元素,纯BiOCl中不含Zn元素,ZnO/ BiOCl异质结中,Zn的含量随着Zn∶Bi的物质的量比的增大逐渐升高。

2.1.4紫外-可见漫反射光谱

不同样品的紫外-可见漫反射光谱如图4所示。从图4中可以看出,纯ZnO在200~360nm处有较强的吸收能力, 但在可见光区吸收能力最差。当Bi∶Zn物质的量比为1∶1时,ZnO/BiOCl异质结在400~800nm处吸收能力最强。这可能是由于适当的ZnO负载对BiOCl产生了影响,使其在可见光区吸收能力有所增强。

2.2催化剂的光催化性能和机理分析

异质结型BiOCl/ZnO复合光催化剂的光催化活性是通过可见光照射下降解水溶液中染料罗丹明B来评价的。文献表明,这种染料是稳定的,在没有催化剂的条件下基本不可分解[2]。

图5为不同催化剂作用时RhB在光照下浓度随时间的变化。从图5中可以看出,Bi∶Zn物质的量比为1∶1时, BiOCl/ZnO异质结光催化剂对染料的降解效率比纯BiOCl和纯ZnO有大幅度的提高。在光催化降解过程开始35min后,纯BiOCl仍有26.33%没有被降解,纯ZnO仍有42.54% 没有被降解。而Bi∶Zn物质的量比为1∶1的BiOCl/ZnO异质结在光催化降解开始25min时就已经将RhB溶液降解完全。效果位居其次的是Bi∶Zn物质的量比为1∶2的BiOCl/ZnO异质结,而当Bi∶Zn物质的量比调整为1∶3和1∶4时,它们的光催化效果已经显著低于纯BiOCl和纯ZnO,这可能是由于ZnO量过多覆盖了BiOCl的表面活性中心[14,15]。

为了探究Bi∶Zn物质的量比为1∶1的BiOCl/ZnO异质结的光催化剂的稳定性,将该催化剂的光催化过程重复了4次,在这4次重复实验中,催化剂只经过了简单的洗涤离心回收,没有经过任何其它的处理。由图6可以看出,经过多次的回收再利用后,该BiOCl/ZnO异质结的光催化性能总体变化不大,说明该复合光催化剂有良好的稳定性,可重复使用。

对此,本课题组假设了可能的机理。BiOCl/ZnO异质结光催化活性的增强可能是由于异质结构的结构变化和界面效应。由图2可知,ZnO的存在会影响BiOCl片状结构的形貌,ZnO的含量变化使得BiOCl由片状向花球状慢慢转变。 同时,BiOCl和ZnO的界面效应会通过它们的内部电场效应减少光生电子和空穴复合的几率,从而使光催化活性增强。 但过量的ZnO又使BiOCl/ZnO异质结的光催化活性低于纯BiOCl和纯ZnO,这可能是由于ZnO比例的增大直接导致BiOCl含量的减少,从而使得光催化活性中心减少。而且过量的ZnO会妨碍BiOCl捕获可见光的效率,使光催化反应过程中量子效率降低[5,14,15]。

3结论

绿色合成——新世纪的有机合成 篇8

绿色合成, 作为当代有机合成发展的一个重要学科前沿, 已成为化学发展的一个方向。众所周知, 有机化学特别是有机合成化学是一门发展得比较完备的学科。化学科学的研究成果和化学知识的应用, 创造了无数的新产品进入每个普通家庭, 使我们衣食住行各方面都受益匪浅, 更不用说化学药物对人们的防病祛疾、延年益寿、享受生活等方面起到的作用。但是另一方面, 随着化学品的大量生产和广泛应用, 给原本和谐的生态环境带来了严重的污染:黑臭的污水、讨厌的烟尘、难以处置的废弃物和各种各样的有毒物威胁着人们的健康, 伤害了我们赖以生存的地球。20世纪90年代初, 化学家提出了与传统的“治理污染”不同的“绿色化学”的概念, 即如何从源头上减少甚至消除污染的产生。通过研究和改进化学化工过程及相应的工艺技术, 从根本上降低、以至消除副产品或废弃物的生成, 从而达到保护和改善环境的目的。“绿色化学”的目标要求任何一个化学的活动, 包括使用的化学原料、化学和化工过程以及最终的产品, 对人类的健康和环境都应该是有利的。因而, 绿色化学的研究成果对解决环境问题是有根本意义的。对于环境和化工生产的可持续发展也有着重要的意义。十几年来, 关于绿色化学的概念、目标、基本原理和研究领域等已经迈步明确, 初步形成了一个多学科交叉的新的研究领域。

1 绿色合成的研究方向

绿色有机合成是指采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂, 选择具有高选择性、高转化率, 不生产或少生产对环境有害的副产品合成, 其目的是通过新的合成方法, 开发制备单位产品产污系数最低, 资源和能源消耗最少的先进合成方法和技术, 从根本上消除或减少环境污染。

目前, 绿色合成研究的方向是清洁合成、提高反应的原子利用率、取代化学计量反应试剂 (如在催化氧化过程中只以空气中的氧气作为氧源) 、新的溶剂和反应介质、危险性试剂替代品 (如使用固态酸以取代传统的腐蚀性酸) 、充分的反应过程、新型的分离技术、改变反应原料、新的安全化学品和材料、减少和最小化反应废弃物的产生等。

2 有机合成实现绿色合成的途径

绿色合成的目标已为有机合成实现绿色合成指明了方向。近年来, 实现绿色合成的研究工作在不断进行, 几种可行的途径已隐约可见。

2.1 使用环境有利介质, 改善合成条件

传统的有机合成中, 有机溶剂是最常用的反应介质, 但是有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。理想的有机合成, 可以水为介质进行;可用超临界液体为介质进行;可在无溶剂存在下进行;可以离子液体为介质进行等。

2.1.1 在有机合成中, 用来代替有机溶剂是一条可行的途径。

这是因为水是地球上广泛存在的一种天然资源, 它价廉、无毒、不危害环境。尽管大多数有机化合物在水中溶解性很差, 且易分解, 但研究表明有些合成反应不仅可以在水相中进行, 而且还具有很高的选择性。最为典型的例子是环戊二烯与甲基乙烯酮发生的D-A环加成反应, 在水中进行较之在异辛烷中进行速率快700倍。

2.1.2 超临界流体是当物质处于其临界温

度和临界压力以上所形成的一种特殊状态的流体, 是一种介于气态与液态之间的流体状态。这种流体具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数, 具有气体一样的低粘度和高扩散系数, 同时只需改变压力或温度即可控制其溶解能力并影响它为介质的合成速率。在有机合成中, CO2由于其临界温度和临界压力较低、且具有能溶解脂溶性反应物和产物、无毒、阻燃、价廉易得、可循环使用等优点而迅速成为最常用的超临界流体。

2.1.3 固态化学反应的研究, 使有些反映

可在无溶剂存在的环境下进行, 且比在溶液环境中的反应能耗低、效果更好、选择性更高, 又不用考虑废物处理问题, 有利于环境保护。例如, 手性1, γ联二萘酚的合成, 常规方法是由β萘酚与Fe Cl3在液相氧化偶联制得, 但会产生醌类副产物。而以Fe Cl3-6H2O为氧化剂反应就可以在固相进行, 且可得到产率为95%的联二萘酚。

2.1.4 离子液体, 简单地说就是安全离子组成的液体。

目前研究最多的是在室温左右呈液态的含有机正离子的一类物质。例如, 含N-烷基咪唑正离子的离子液体等。它们不仅可以作为有机合成的优良溶剂, 且具有难挥发等优点, 对环境十分有利。

2.2 使用环境友好催化剂, 提高原子利用率

有机合成中, 减少废物的关键是提高原子利用率, 所以在选择合成途径时, 除了考虑理论产率外, 还应考虑和比较不同途径的原子利用率。如环氧乙烷的合成:

两步完成, 原子利用率为25%。

催化方法:

一步完成, 原子利用率为100%。

又如二联苯的合成, 常规方法是以Pd Cl2为催化剂, 以含苯基的有机汞化合物为原料在吡啶中进行, 但操作过程较为复杂, 原子利用率低。若以具有高反应活性的Ga P纳米晶为催化剂, 就可以直接以苯为原料, 一步合成得到二联苯。

再如对硝基苯甲酸乙酯的合成, 常规方法是以浓硫酸为催化剂来合成的。这种方法, 虽然催化剂 (浓硫酸) 价廉、活性高, 但反应复杂, 副产物多, 且浓硫酸腐蚀设备、污染环境。如果以价廉易得、性质稳定安全的苯磺酸为催化剂来合成就可以克服这些缺点, 且产率可达98.6%。

可见, 在有机合成中, 选择合适的、环境有利的催化剂, 则可以开发新的合成路线, 缩短反应步骤, 提高原子利用率。

2.3 采用洁净的有机电合成

电化学过程是洁净技术的重要组成。由于电解一般无需使用危险或者有毒试剂, 且通常在常温、常压下进行, 所以在绿色合成中独具魅力。例如, 实现自由基环化反应, 常规的方法是使用过量的三丁基锡烷, 过程中存在的问题是原子利用率低、使用和产生着有毒的锡试剂。然而, 利用天然、无毒、手性的维生素B12为催化剂进行催化反应, 可在温和、中性条件下完成。

2.4 运用高效的多步合成技术

在药物、农用化学品等精细化学品的合成中, 往往涉及分离中间体的多步骤反应。为实现绿色合成, 近年来, 研究发展的串联反应是非常有效的。串联反应包括有一瓶多步串联和一瓶多组分串联。前者是仿照生物体内的多步链锁式反应, 使反应在同一反应器内从原料到产物的多个步骤连续进行, 无需分离出中间体, 又不产生相应的废弃物, 和环境保持友好;后者是涉及至少三种不同原料的反应于同一反应器中进行, 而每步反应都是下步反应所必需的, 而且原料分子的主体部分都融进到最终产物中, 这是一类高效的合成方法。

2.5 发展和应用安全的化学品

发展和应用对人和环境无毒、无危险性的试剂和溶剂, 以及其他实用化学用品, 是实现绿色合成最直接的一环。可以采取适当的手段使某一分子的毒性降低而不影响其功能。例如, 腈类化合物的毒性, 认为是由于腈类分解而生成氰离子产生的。若将腈的α位进行取代, 使其难生成自由基而不产生氰离子, 则可使毒性降低, 而反应功能不受影响。又如, 人们开发的新型化工原料碳酸二甲酯, 以其较高的反应活性和低微的毒性, 代替了剧毒的光气和硫酸二甲酯, 从而被誉为21世纪的“绿色化工原料”。

结语

综上所述, 绿色合成作为新的科学前沿已逐步形成, 但真正发展还需要从观念上、理论上、合成技术上等, 对传统的、常规的有机合成进行不断的改革和创新。

摘要：介绍了绿色合成的研究方向, 重点探讨了有机合成实现绿色合成的途径。

绿色有机合成教学研究 篇9

关键词：绿色有机合成,有机化学,教学研究

绿色有机合成是指用生态环境所能接受的反应条件包括反应介质、催化剂和反应试剂等来实现高效的有机合成,并要求反应方法在具有经济合理性[1]。当前,绿色有机合成已经成为有机化学朝着节能、环保和低碳方向发展的必然趋势[2]。近年来,绿色有机合成领域取得了许多令人瞩目的研究成果,一些新的合成方法已经在化工和制药行业得到了应用[3,4,5]。《有机合成化学》是化学和应用化学专业硕士研究生一门重要的专业基础课。在有机合成的教学中充分地体现这些绿色有机合成的基本内容和研究成果,对于学生建立绿色化学理念,了解有机合成的前沿领域,以及科研能力的培养都具有重要的意义[6,7]。然而,目前的有机合成教材一般仅对绿色有机合成进行简单的介绍,学生所能够了解的知识相当有限。近年来,在硕士研究生的有机合成课程中,我们对绿色有机合成进行了较为深入的讲解,收到了良好的教学效果。

1 结合实例介绍绿色有机合成的基本概念

绿色有机合成是从原子经济性,试剂和反应条件,以及转化方法的环境友好性等方面对传统的有机合成反应进行改进,设计新的环境友好的反应。其基本内容包括:使用无毒无害的原料和利用可再生资源;开发高效、环保的新型催化剂;选择对环境无害的溶剂和反应介质;寻找新的转化方法等[4,5,8]。在教学中,我们主要围绕这几个方面介绍绿色有机合成的基本内容。

例如,对于原子经济性的概念,我们结合具体的反应实例进行讲解,使学生对这个重要的原则有了深入的理解。原子经济性是指高效的有机合成应最大限度地利用原料分子中的每一个原子,使之转化到目标分子中,达到零排放。原子经济性反应有两大优点:一是最大限度地利用原料;二是最大限度地减少废物的生成和环境污染[1]。原子经济性是绿色有机合成的一个重要指标,也是是现代有机合成追求的重要目标。在现有的有机合成反应中有些反应具有较高的原子经济性,同时也有很多原子经济性较差的反应。在教学中通过这些反应之间的对比,能够加深学生对原子经济性的理解,并充分认识到其重要性。例如,重排反应是指在同一分子内,原子或基团从一个原子迁移到另一个原子而形成新分子的反应,即同一个分子的重新组合。因此,重排反应一般是原子利用率达到100%的原子经济性反应,其典型的例子有 Claisen重排反应。而另外一些反应如Wittig反应,虽然具有重要的应用价值,并且其发现者因此获得1979年的诺贝尔化学奖,但它却是一个原子经济性较差的反应。在这个反应中,原料溴化甲基三苯基膦的分子中仅利用了CH2,即356份质量的原料仅利用了14份,原子利用率仅有26%,同时产生了80份废物溴化氢和278份废物氧化三苯基膦,因此这是一个原子经济性较差的反应。

2 系统讲解绿色有机合成的主要研究内容

近年来绿色有机合成形成了若干重要的研究方向,世界各国的科研人员围绕这些研究方向开展了深入系统的研究工作,产生了一批新的理论、方法和技术[8],这些研究方向代表着未来绿色有机合成的发展趋势。在教学中,我们对绿色化学的主要研究内容如:水相有机反应[9];离子液体作为反应介质的有机合成[4,5,10];多相催化和固体酸碱催化的有机反应[4,5]等分别进行了较为详细的讲解,使学生对相关知识有了基本的了解。例如,在离子液体作为反应介质的有机合成这部分内容中,我们介绍了离子液体的结构和种类,离子液体作为反应介质的优越性,离子液体在不同类型反应如:氢化反应、氧化反应、碳碳键和碳杂键形成的反应中的应用。通过学习,学生对绿色有机合成的研究内容有了初步的了解,这对于学生在研究生阶段的科研工作,以及今后从事有机合成方面的工作都具有重要的价值。

3 分析绿色有机合成的成功范例

近年来,绿色有机合成在很多方面取得了令人瞩目的研究成果,通过设计新的合成路线、改进溶剂和反应条件,以及开发新型的催化剂等途径,大大提高了传统合成方法环境友好性,并有效降低了生产成本。在教学中我们对一些已经在实际生产中得到应用的绿色有机合成的成功范例进行了详细的讲解。例如,布洛芬是一种广泛使用的抗炎药物,其传统的合成路线是英国诺丁汉Boots公司在20世纪60年代开发的。在这一工艺路线总共用到8步反应,通过计算这一工艺路线的原子经济性只有40%。当时,布洛芬的年产量为1.36万 t,所形成的废弃物为1.59万 t。20世纪末,美国BHC公司发展了一条新的布洛芬的绿色合成路线,这一工艺路线只用到3步反应,原子经济性提高到77%,并且所用的催化剂氟化氢和钯催化剂均可回收利用。使用该绿色合成路线的生产线于1992年投产,产量占世界布洛芬市场份额的25%。1997年,该绿色合成路线获得了美国总统绿色化学挑战奖。通过对这些绿色合成的成功范例的讲解,学生不仅深入了解了绿色有机合成的重要成果,同时也学习到绿色有机合成如何通过原料、合成路线和反应条件的改进,将传统的合成方法改变成更经济、更环保的绿色合成方法。

4 文献综述

撰写文献综述是研究生教学的一个重要环节,它不仅能够培养学生查阅、分析和总结文献的基本能力,而且能够使学生深入地了解相关领域的研究现状和发展趋势。作为一个重要前沿领域,每年都有许多绿色有机合成化学最新研究成果发表。因此,对相关研究进展进行文献调研和文献综述,能够充分训练学生跟踪学科前沿发展动向的能力。我们在教学中根据当前绿色有机合成的主要研究方向给学生拟定几个题目,如以离子液体为介质的绿色有机合成研究进展、杂多酸催化的绿色有机合成研究进展、水相中的不对称催化反应研究进展等,学生围绕这些题目查阅文献,撰写文献综述。在撰写文献综述的过程中,学生需要用到有机合成和绿色有机合成的相关基本概念,在此基础上对最新的研究成果进行归纳、比较和总结,进一步加深了他们对基础知识的理解和掌握,收到了良好的教学效果。

5 文献研讨课

文献研讨是我们采用的另外一种教学方式。与文献综述不同,文献研讨课是每名学生分别对一篇研究论文发表自己的见解,并进行讨论和总结。这种教学方式能够充分促进研究生之间,以及研究生与教师之间的交流。由于不同学生的知识结构、理解和分析问题的能力不同,他们的观点既有一定的共性,同时又有很大的不同。在讨论的过程中,不同的看法和观点之间相互交融、相互促进,即能够充分发挥每个学生的专长,又弥补了其不足之处。另外,文献综述一般需要学生查阅大量的文献,并进行分析和总结,工作量相对较大,并且工作的独立性较强。而对于文献研讨,每名学生只需要认真研读一篇文献,然后在课堂上集中进行分析和总结,在学时有限的情况下这种教学方式显得更为有效。

6 结 语

按照上述教学方案,我们在研究生的《有机合成化学》课程中对绿色有机合成这部分内容进行了较为详细的讲解,取得了良好的教学效果。通过学习,学生不仅对这方面的知识有了基本的了解,同时激发了他们对有机合成化学的兴趣。由于绿色有机合成是当前有机化学最活跃的研究领域之一,新的方法和技术在不断地涌现,如何在教学中把握好教学内容的基础性与学科发展的前沿性之间的关系依然是值得不断探索的课题。

参考文献

[1]Anastas P T,Warner J C.Green Chemistry:Theory and Practice[M].New York:Oxford Univ Press,1998:30-35.

[2]Li C J,Trost B M.Green chemistry for chemical synthesis[J].Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,2008,105(5):13 197-13 202.

[3]黄培强,高景星.绿色合成——一个逐步形成的学科前沿[J].化学进展,1998,10(3):265-272.

[4]李美超,徐志花,马淳安.有机合成中的绿色化学[J].浙江工业大学学报,2002,30(5):502-504.

[5]周建国,李海明,陈培丽.绿色有机合成研究进展[J].天津化工,2009,23(6):1-4.

[6]汪朝阳.《有机合成》课中的“绿色化学”教学[J].首都师范大学学报:自然科学版,2000,21(3):45-50.

[7]金春雪,许雅周.有机化学课程中的绿色化学教育[J].化学教育,2007,4(1):4-12.

[8]Anastas P T,Eghbali N.Green chemistry:principles and practice[J].Chem.Soc.Rev.,2010,39(2):301-312.

[9]李朝军,陈德恒.水相有机反应大全[M].北京:科学出版社,2009:145-160.