(2024年)高中化学校本课程教材《绿色化学》

高中化学校本课程教材《绿色化学》12024/3/26目录绿色化学概述绿色化学原则与技术绿色合成方法与路线设计绿色溶剂与反应介质选择绿色催化剂设计与应用绿色化学品评价标准与方法22024/3/2601绿色化学概述32024/3/26绿色化学是一种旨在减少或消除对人类健康和环境负面影响的化学分支学科。绿色化学追求高效利用原料，减少废物生成，实现原子经济最大化。通过优化反应条件和采用高效催化剂等手段，降低能源消耗。使用无毒无害的原料、溶剂和催化剂，减少对环境的污染。定义原子经济性能源节约环境友好绿色化学定义与特点42024/3/26010203萌芽阶段20世纪60年代，人们开始关注化学工业对环境的污染问题。发展阶段20世纪80年代，随着环保意识的增强，绿色化学逐渐受到重视。成熟阶段21世纪初，绿色化学成为化学领域的研究热点，并取得了一系列重要成果。绿色化学发展历程52024/3/26保护环境促进可持续发展提高生活质量推动科技创新绿色化学有助于减少化学工业对环境的污染，保护生态环境。绿色化学符合可持续发展理念，有助于实现经济、社会和环境的协调发展。绿色化学的应用可以减少有害物质对人类健康的影响，提高生活质量。绿色化学的发展推动了相关领域的科技创新，促进了科技进步。0401绿色化学重要性020362024/3/2602绿色化学原则与技术72024/3/26减少原料和能源消耗，提高资源利用率。节约资源减少废物优化合成路线降低废物产生量，减轻环境负担。设计高效、简洁的合成方法，减少中间产物和副产物。030201减量化原则82024/3/26

资源化原则回收利用将废弃物转化为有用资源，实现资源循环利用。可再生资源利用充分利用可再生资源，减少对有限资源的依赖。原子经济性提高反应原子利用率，减少资源浪费。92024/3/26使用无毒无害的原料、催化剂和溶剂等。替代有毒有害物质降低废气、废水和固废的排放量，减轻对环境的污染。减少污染物排放对废弃物进行安全化处理，避免对环境和人体造成危害。安全化处理无害化原则102024/3/26采用先进的节能技术和设备，降低能源消耗。节能技术应用环保技术和装备，减少污染物排放和资源浪费。环保技术实现生产过程的清洁化、高效化和循环化，从源头减少污染。清洁生产节能与环保技术112024/3/2603绿色合成方法与路线设计122024/3/2603原子经济性合成实例如烯烃的氢甲酰化反应、羰基合成等，这些实例展示了原子经济性合成在工业生产中的应用。01原子经济性概念在化学反应中，原料分子中的原子全部转化为目标产物，实现零排放和高效利用。02原子经济性反应类型包括加成反应、重排反应、环化反应等，这些反应具有高效、高选择性和环境友好的特点。原子经济性合成方法132024/3/26123催化剂能够降低化学反应的活化能，提高反应速率和选择性，减少副反应和能源消耗。催化剂的作用包括均相催化、多相催化、酶催化等，这些技术广泛应用于有机合成、石油化工等领域。高效催化合成技术类型如烯烃的聚合反应、烃类的裂解反应等，这些实例说明了高效催化合成技术在工业生产中的重要性。高效催化合成实例高效催化合成技术142024/3/26生物质转化方法包括生物发酵、热化学转化、化学转化等，这些方法可将生物质转化为燃料、化学品等有用产品。生物质资源的特点生物质资源具有可再生、低污染、广泛分布等优点，是绿色化学的重要原料来源。生物质转化实例如生物质发酵生产乙醇、生物质气化制合成气等，这些实例展示了生物质资源转化利用的巨大潜力。生物质资源转化利用152024/3/26绿色合成路线设计原则01遵循原子经济性、高选择性、低能耗、环境友好等原则，设计新型绿色合成路线。绿色合成策略02包括采用可再生原料、优化反应条件、开发高效催化剂等策略，实现绿色合成路线的优化和创新。绿色合成路线实例03如采用生物质原料合成高分子材料、利用光催化技术实现有机物的选择性氧化等，这些实例展示了绿色合成路线设计的创新性和实用性。新型合成路线设计162024/3/2604绿色溶剂与反应介质选择172024/3/26水是地球上最丰富的自然资源之一，具有低成本、易获取、无毒无害等优点。水作为溶剂可以溶解许多无机物和有机物，且对环境和人体无害。在有机合成中，水相合成可以避免使用有机溶剂，从而减少环境污染和废弃物处理成本。水作为溶剂在化学反应中具有独特的性质，如促进某些有机反应的进行、提高反应速率和选择性等。水作为溶剂的优势及应用182024/3/26离子液体作为溶剂的特点及应用离子液体由阴阳离子组成，具有极低的蒸气压、高热稳定性、宽电化学窗口等特性。离子液体可以作为绿色溶剂替代传统有机溶剂，用于有机合成、催化反应、电化学等领域。离子液体在溶解有机物、无机物和聚合物等方面具有广泛的应用前景。离子液体的可设计性使其可以针对特定反应进行优化，提高反应效率和选择性。192024/3/26超临界流体作为反应介质的优势及应用ABDC超临界流体具有介于气体和液体之间的物理性质，具有高扩散性、低粘度、良好的溶解能力等特点。超临界流体作为反应介质可以实现快速反应、高选择性和易于分离等优点。超临界二氧化碳是最常用的超临界流体之一，具有无毒无害、易于获取和低成本等优点。超临界流体在有机合成、催化反应、纳米材料制备等领域具有广泛的应用前景。202024/3/26无溶剂条件可以避免使用有机溶剂，从而减少环境污染和废弃物处理成本。无溶剂条件下的绿色合成反应具有高原子经济性、高选择性和高效率等优点。常见的无溶剂条件下的绿色合成反应包括固相反应、研磨反应、微波辅助反应等。无溶剂条件下的绿色合成反应在药物合成、天然产物全合成等领域具有广泛的应用前景。01020304无溶剂条件下的绿色合成反应212024/3/2605绿色催化剂设计与应用222024/3/26固体酸催化剂的特点高催化活性选择性催化固体酸催化剂特点及应用232024/3/26易于分离和回收固体酸催化剂的应用酯化反应固体酸催化剂特点及应用242024/3/26烷基化反应裂化反应固体酸催化剂特点及应用252024/3/26MOFs作为催化剂载体的优势高比表面积和孔容可调节的孔径和结构金属有机骨架材料(MOFs)在催化领域的应用262024/3/26良好的化学稳定性MOFs在催化领域的应用烃类裂解金属有机骨架材料(MOFs)在催化领域的应用272024/3/26CO2转化与利用选择性氧化反应金属有机骨架材料(MOFs)在催化领域的应用282024/3/2603反应条件温和01生物酶催化剂的特点02高催化活性和选择性生物酶催化剂在绿色合成中的应用292024/3/26123无毒无害生物酶催化剂在绿色合成中的应用手性药物合成生物酶催化剂在绿色合成中的应用302024/3/26生物柴油生产功能性食品添加剂合成生物酶催化剂在绿色合成中的应用312024/3/26光催化技术的原理及特点利用光能驱动化学反应反应条件温和，节能环保光催化技术在绿色合成中的应用322024/3/2601可实现高选择性合成02光催化技术在绿色合成中的应用03有机污染物降解光催化技术在绿色合成中的应用332024/3/260102光催化技术在绿色合成中的应用功能材料制备太阳能燃料合成342024/3/2606绿色化学品评价标准与方法352024/3/26指在生产、使用和废弃处理过程中对人类健康和环境无害或危害极小的化学品。绿色化学品定义包括可生物降解化学品、低毒低害化学品、可再生资源化学品等。绿色化学品分类绿色化学品定义及分类362024/3/26科学性、可操作性、可量化性、普适性等。包括原料来源、生产工艺、产品性能、环境影响等方面。绿色化学品评价标准建立评价标准内容评价标准制定原则372024/3/26生命周期评价法对化学品的整个生命周期进行评估，包括原料提取、生产、运输、使用、废弃等各个环节。风险评价法对化学品可能对人类健康和环境造成的危害进行评估，包括毒性、生态毒性、环境持久性等方面。综合评价法综合考虑化学品的性能、环境影响、成本等因素进行评价。绿色化学品评价方法介绍382024/3/26ABDC可生物降解塑料以