發(fā)布時間：2023-03-29 09:21:36
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苯胺是一種重要的有機化工原料和化工產(chǎn)品，由其制得的化工產(chǎn)品和中間體有300多種，在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、香料、橡膠硫化促進劑等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，開發(fā)利用前景十分廣闊。
目前世界上苯胺的生產(chǎn)以硝基苯催化加氫法為主，其生產(chǎn)能力約占苯胺總生產(chǎn)能力的85%，苯酚氨化法約占10%，鐵粉還原法約占5%。
一、硝基苯鐵粉還原法
硝基苯鐵粉還原法采用間歇式生產(chǎn)，將反應(yīng)物料投入還原鍋中，在鹽酸介質(zhì)和約100℃溫度下，硝基苯用鐵粉還原生成苯胺和氧化鐵，產(chǎn)品經(jīng)蒸餾得粗苯胺，再經(jīng)精餾得成品，所得苯胺收率為95%～98%，鐵粉質(zhì)量的好壞直接影響苯胺的產(chǎn)率。此方法因存在設(shè)備龐大、反應(yīng)熱難以回收、鐵粉耗用量大、環(huán)境污染嚴重、設(shè)備腐蝕嚴重、操作維修費用高、難以連續(xù)化生產(chǎn)、反應(yīng)速度慢、產(chǎn)品分離困難等缺點，目前正逐漸被其他方法所取代。
二、苯酚氨化法
基本工藝過程為：苯酚與過量的氨（摩爾比為1：20）經(jīng)混合，汽化、預(yù)熱后，進入裝有氧化鋁-硅膠催化劑的固
定床反應(yīng)器中，在370℃、1.7MPa條件下，苯酚與氨進行氨化反應(yīng)制得苯胺，同時聯(lián)產(chǎn)二苯胺，苯胺的轉(zhuǎn)化率和選擇性均在98%左右。該法工藝簡單，催化劑價格低廉，壽命長，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，“三廢”污染少，適合于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)并可根據(jù)需要聯(lián)產(chǎn)二苯胺，不足之處是基建投資大，能耗和生產(chǎn)成本要比硝基苯催化加氫法高。
三、固定床氣相催化加氫
固定床氣相催化加氫工藝是經(jīng)預(yù)熱的硝基苯與大過量的預(yù)熱后的氫氣混合，在觸媒固定的反應(yīng)器中發(fā)生加氫反應(yīng)生成粗苯胺，粗苯胺經(jīng)脫水、精餾后得成品，苯胺的選擇性大于99%。
固定床氣相催化加氫工藝具有技術(shù)成熟，反應(yīng)溫度較低，設(shè)備及操作簡單，維修費用低，建設(shè)投資少，不需分離催化劑，產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點；不足之處是單臺反應(yīng)器能力低，反應(yīng)壓力較高，易發(fā)生局部過熱而引起副反應(yīng)和催化劑失活，必須定期更換催化劑。
（一）工藝特點
硝基苯用合成氣預(yù)熱，氫氣氣混合后進入列管反應(yīng)器；使用列管式等溫反應(yīng)器+堆床絕熱反應(yīng)器復(fù)合操作，反應(yīng)放出的熱量通過產(chǎn)生17bar蒸汽帶出；使用銅催化劑，消耗為0.6kg/t；單套反應(yīng)系統(tǒng)最大生產(chǎn)能力5萬噸/年；需要大型氫氣循環(huán)壓縮機；帶有脫水塔+輕組份處理塔、精餾塔+重組份處理塔、苯胺回收塔；精餾塔塔頂產(chǎn)3bar蒸汽；重組份的回收處理，輕重組份7kg/t。
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（二）優(yōu)劣勢分析
1.相對優(yōu)勢。固定床反應(yīng)器操作穩(wěn)定；原料硝基苯、氫氣消耗較低。
2.劣勢。單條反應(yīng)線最大能力5萬噸/年；催化劑消耗高；需要大量的氫氣進行循環(huán)，消耗蒸汽、循環(huán)水和電；蒸餾系統(tǒng)處理過于復(fù)雜；需要去除硝基苯中的二硝基苯，二硝基苯過高會引起催化劑中毒；催化劑更換時比較繁瑣。
四、流化床氣相催化加氫
流化床氣相催化加氫法是原料硝基苯加熱汽化后，與約理論量3倍的氫氣混合，進入裝有銅-硅膠催化劑的流化床
反應(yīng)器中，在催化劑流化的條件下進行加氫還原反應(yīng)生成苯胺和水蒸氣，再經(jīng)冷凝、分離、脫水、精餾得到苯胺產(chǎn)品。該法較好地改善了傳熱狀況，控制了反應(yīng)溫度，避免了局部過熱，減少了副反應(yīng)的生成，延長了催化劑的使用壽命，不足之處是操作較復(fù)雜，催化劑磨損大，裝置建設(shè)費用大，操作和維修費用較高。
（一）工藝簡述
氫氣同合成氣換熱后，同硝基苯一起汽化升溫，進入流化床反應(yīng)，生成苯胺和水，經(jīng)冷卻、靜止分離后為粗苯胺、苯胺水。苯胺水進入苯胺回收塔處理；粗苯胺經(jīng)過脫水塔、精餾塔處理為合格苯胺。
（二）工藝特點
循環(huán)氫氣同合成氣換熱；液-液靜止分離；具有廢水塔、脫水塔、精餾塔；單線能力大；反應(yīng)器中安裝有熱交換束，該熱交換束浸在流化床內(nèi)。用水作冷媒，反應(yīng)熱用來生產(chǎn)蒸汽；催化劑需要再生，1-2月再生一次，再生時間月24-72hr；有廢渣產(chǎn)生。
（三）優(yōu)劣勢分析
1.相對優(yōu)勢。國內(nèi)技術(shù)成熟，投資費用低；觸媒運行成本低。
2.劣勢。硝基苯、氫氣單耗高，生產(chǎn)成本高；單條反應(yīng)線最大能力7萬噸/年；催化劑需要每1-2月再生一次，耗
時1-3天；生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量隨催化劑周期性變化。
五、液相催化加氫
硝基苯液相催化加氫工藝是在150～250℃、0.15～1.0MPa壓力下，采用貴金屬催化劑，在無水條件下硝基苯進行加氫反應(yīng)生成苯胺，再經(jīng)精餾后得成品，苯胺的收率為99%。液相催化加氫工藝的優(yōu)點是反應(yīng)溫度較低，副反應(yīng)少，催化劑負荷高，壽命長，設(shè)備生產(chǎn)能力大，不足之處是反應(yīng)物與催化劑以及溶劑必須進行分離，設(shè)備操作以及維修費用高。
（一）工藝簡述
硝基苯先被用作萃取劑從苯胺水中回收苯胺，然后經(jīng)預(yù)熱后進入反應(yīng)器。苯胺料漿（含催化劑）、循環(huán)水、循環(huán)苯胺和氫氣從底部進入，氫溶解在液體混合物中，和硝基苯反應(yīng)生成苯胺和水。反應(yīng)生成的少量焦油及催化劑從反應(yīng)器側(cè)線流出經(jīng)催化劑稠厚器過濾后，催化劑回到反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)物以蒸汽形式從頂部帶出，進入二級廢鍋、空冷器、水冷器冷卻后，氣液分離，合成液靜止分離，粗苯胺通過脫水塔脫水后，進入席夫堿反應(yīng)器處理低沸物，進入精餾塔處理高沸物。
（二）工藝特點
對氫氣純度要求較高，必須增加甲烷化反應(yīng)器；使用精硝基苯萃取苯胺水中的苯胺；反應(yīng)塔為立式、多級、柱塞流反應(yīng)器，液相加氫；使用以碳為載體的鈀、鉑貴金屬催化劑；反應(yīng)生成的熱量由反應(yīng)物以蒸汽的形式從頂部帶出；具有一套催化劑循環(huán)系統(tǒng)，需采購德國設(shè)備催化劑增稠器；可產(chǎn)中壓和低壓蒸汽；氫氣、硝基苯投料摩爾比為小，過量氫氣用小型氫氣循環(huán)機循環(huán)；催化劑連續(xù)添加，不需要停車；脫水塔真空脫水；具有席夫堿反應(yīng)器處理反應(yīng)生成的低沸物；有廢液產(chǎn)生。
（三）優(yōu)劣勢分析
1.相對優(yōu)勢：（1）原料硝基苯、氫氣消耗低，單位生產(chǎn)成本低；（2）單套裝置生產(chǎn)能力大，反應(yīng)器可設(shè)計最大能力為30萬噸/年；（3）反應(yīng)器內(nèi)部不需要機械攪拌，不需要大的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，氫油比低，排放時可減少氫氣的消耗；（4）三廢產(chǎn)生已達到了最低，接近了理論值；（5）省去了觸媒再生時間，只需要較少的主要設(shè)備維修時間，運轉(zhuǎn)率可高達98%。
2．劣勢：必須增加一套甲烷化裝置，增加投；使用貴金屬催化劑，價格昂貴；貴金屬處理系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備較多。
六、結(jié)束語
【論文摘要】：近年來，人們對于羧酸酯類的合成的研究開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展很快，研究和開發(fā)出高效、環(huán)保的催化劑，是羧酸酯類的合成的研究發(fā)展方向。
羧酸酯是一類重要的化工原料，低級的酯一般都有水果香味，可作香料(如醋酸異戊酯有香蕉味，戊酸乙酯有蘋果香味等)。液態(tài)的酯能溶解很多有機物，故常用作溶劑(如醋酸乙酯等)。有些酯還可用作塑料、橡膠的增塑劑。以乙酸辛酯(Octylacetate)為例：乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香氣，天然品存在于苦橙、綠茶等中，是我國GB2760-86規(guī)定允許使用的食用香料，同時被FEMA（美國食用香料與提取物制造協(xié)會）認定對人體是安全的，F(xiàn)DA（美國食品及藥物管理局）也批準其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、樹莓、櫻桃、蘋果、檸檬和柑橘類香精，也可用于日化香精配方中。
1.羧酸酯類香料的市場前景
隨著生活水平的提高，消費者對食品、飲料的口味、口感要求越來越高，這就需要大量使用香精、香料來迎合消費者，促進了食品企業(yè)對香精香料的應(yīng)用。食用香精在食品配料中所占的比例雖然很小，但卻對食品風(fēng)味起著舉足輕重的作用。國際知名咨詢公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明：預(yù)計從2006～2008年，發(fā)展中國家對香精和香料的需求，將以年均4.4%的速度快速增長，到2008年該市場的份額將達到186億美元。而亞太地區(qū)(不包括日本)對香料和香精的需求特別強勁，未來幾年有望以年均7.3%的增速快速增長。發(fā)展中國家人均收入增加，對消費品質(zhì)量要求有很大提高。隨著全球消費者越發(fā)注重健康，市場對營養(yǎng)和健康食品的需求也日益增加。因此，由于預(yù)計低糖低脂食品和飲料市場將迎來強勁增長，全球消費者對食用香精和香料的需求也必將不斷增加。香料配料市場需求量的繼續(xù)增長，還主要源于化妝品生產(chǎn)，在發(fā)達國家和地區(qū)，消費者的護膚化妝品消費呈上升趨勢。羧酸酯類香料作為優(yōu)良的可食用香料品種其需求也必將不斷激增。
羧酸酯類香料的主要生產(chǎn)和消費國有美國、西歐、日本、墨西哥和中國等，國內(nèi)食品、飲料生產(chǎn)企業(yè)中目前應(yīng)用最多的添加劑就是香精香料，隨著消費者對于味覺享受越來越高，這種趨勢會對香料需求產(chǎn)生積極影響。香料產(chǎn)品是香料工業(yè)的上游產(chǎn)品，是后續(xù)香精產(chǎn)品的原料，香料和香精產(chǎn)品是其他有關(guān)產(chǎn)品的配套性產(chǎn)品，它們被廣泛地用于日化、食品、醫(yī)藥、飼料等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。據(jù)了解，飲料行業(yè)是香料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，該領(lǐng)域2005年的香料消費份額達31.1%。就各地區(qū)而言，美國、日本和西歐地區(qū)目前統(tǒng)領(lǐng)香料消費市場。香料市場未來的發(fā)展大部分可能會出現(xiàn)在亞太地區(qū)，尤其是中國和印度這些發(fā)展中國家。這將進一步刺激香精香料市場的快速發(fā)展。我國目前在世界香料市場中所占份額僅5%左右，日本所占份額達到12%，而美國則達到20%。
2.羧酸酯類合成的傳統(tǒng)工藝
傳統(tǒng)上羧酸酯類的合成都是用濃硫酸作催化劑，由相應(yīng)醇與酸酯化而得。但由于濃硫酸作催化劑合成酯化反應(yīng)具有以下缺點：（1）在酯化反應(yīng)條件下，濃硫酸的氧化性和強脫水性易導(dǎo)致一系列副反應(yīng)，給產(chǎn)品的精制和原料的回收帶來困難，且酯的質(zhì)量差。（2）反應(yīng)產(chǎn)物的后處理要經(jīng)過堿中，水洗等工序，比較復(fù)雜困難，同時產(chǎn)生大量廢液，污染環(huán)境。（3）濃硫酸嚴重腐蝕設(shè)備，加快了設(shè)備更新，增加生產(chǎn)成本。為克服這些缺點，倡導(dǎo)綠色化學(xué)，人們選擇環(huán)境友好型催化劑催化酯化反應(yīng)，近年來，已發(fā)現(xiàn)氨基磺酸、結(jié)晶固體酸、雜多酸、無機鹽等均可作為酯化反應(yīng)的催化劑。
3.羧酸酯類合成的發(fā)展
近年來，人們對于羧酸酯類的合成的研究開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展很快，研究和開發(fā)出高效、環(huán)保的催化劑，是羧酸酯類的合成的研究發(fā)展方向：無機鹽催化劑：無機鹽大多性質(zhì)穩(wěn)定，來源廣泛，對設(shè)備幾乎沒有腐蝕，反應(yīng)條件溫和，不會對環(huán)境造成太大污染，但是由于無機鹽容易潮解，影響其催化的效果。常用的催化劑有三氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鈦、十二水合硫酸鐵銨、五水合氯化錫、一水合硫酸氫鈉和硫酸鋅。
磺酸類催化劑：磺酸類催化劑來源廣泛、性能穩(wěn)定、安全、使用方便、對酯化反應(yīng)有較高的活性、產(chǎn)品收率較高、產(chǎn)物處理方便、催化劑可以重復(fù)使用等特點，適合于工業(yè)化生產(chǎn)的需要。
雜多酸催化劑：雜多酸是一種含氧橋的多核化合物，其特點是催化活性高。選擇性好，反應(yīng)時間短，反應(yīng)溫度低。不易造成環(huán)境污染，對設(shè)備幾乎沒有腐蝕。再生速度快。
陽離子交換樹脂催化劑：其主要特點是價廉易得，不腐蝕設(shè)備，不污染環(huán)境，不會引起副反應(yīng)，不溶于反應(yīng)體系，能夠重復(fù)使用，易于分離、回收和再生，操作簡單，產(chǎn)品收率較高，具有工業(yè)推廣價值。
固體超強酸催化劑：固體超強酸在有機合成中的優(yōu)點是活性高，重復(fù)使用性好，不腐蝕設(shè)備，制備方法簡便，處理條件易行，便于工業(yè)化。這對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益是很有意義的。
負載型催化劑：其優(yōu)點是催化活性高，重復(fù)使用性好，不腐蝕設(shè)備，制備方法簡便，處理條件易行，便于工業(yè)化，這對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益是很有意義的。
鈦酸四丁酯催化劑：不僅具有催化活性高，重復(fù)使用性好，不腐蝕設(shè)備等基本優(yōu)勢，而且同制備方法簡便，酯收率高，價廉易得，反應(yīng)時間短，反應(yīng)溫度低，處理條件易行，便于工業(yè)化，這對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益是很有意義的。
酶催化（脂肪酶催化、菌體催化等）工藝不僅催化化活性高、產(chǎn)品質(zhì)量好，而且反應(yīng)條件簡單、溫和,酶重復(fù)使用方便,酶活性保持時間長,在生物酶的固定及精細化學(xué)品的合成中有較大的使用價值。
4.討論
目前，國內(nèi)外羧酸酯類的合成的發(fā)展趨勢越來越多的偏向于研究合成綠色、高效、環(huán)保等多功能的新型催化劑劑。一方面，合成環(huán)境友好的催化劑所采用的原料都比較易得，在開發(fā)過程中可以降低成本；另一方面，合成環(huán)境友好的催化劑所采用的都是低毒、高效、無污染的工藝，較大范圍的降低了環(huán)境的負荷。發(fā)展我國羧酸酯類香料應(yīng)當注意加大科技投入力度，大力開展技術(shù)創(chuàng)新，加強安全法規(guī)和環(huán)境保護，強化企業(yè)管理，提高經(jīng)濟效益。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：聚醚消泡劑；雙金屬催化劑；消泡評價
中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2012）19-0194-02
聚醚型消泡劑是消泡劑產(chǎn)品中最重要的品種之一，具有無毒、無氣味、無刺激并在水中易分散等特點，除了一般工業(yè)應(yīng)用外，還可應(yīng)用于食品、發(fā)酵、化妝品和醫(yī)藥等行業(yè)中，是含硅消泡劑所無法取代的。聚醚型消泡劑根據(jù)合成所用的起始劑不同可分為多元醇型、脂肪酸酯型和胺醚型，其中應(yīng)用較為廣泛當屬多元醇型和脂肪酸酯型。我國的聚醚型消泡劑生產(chǎn)起始于1969年，并首先應(yīng)用于抗生素發(fā)酵，這類產(chǎn)品主要有：GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯(聚氧丙烯)醚和PPG型聚丙二醇等。雖然聚醚型消泡劑的應(yīng)用較為廣泛，但某些性能與硅油類消泡劑還有一定差距，因此，采用新型催化劑催化聚合，降低副產(chǎn)物含量、創(chuàng)新設(shè)計聚醚的分子結(jié)構(gòu)以獲得良好的消泡性能都是很有必要的。本文主要對以下兩個方面進行了探討：（1）使用雙金屬催化劑進行多元醇聚醚消泡劑的工藝確定；（2）DMC與KOH催化合成的聚醚消泡劑性能比較。
1實驗部分
1.1基本原理
多元醇聚醚型消泡劑是由甘油和環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合而成。
1.2主要原材料
甘油：山東華潤博信油脂化工有限公司。
環(huán)氧乙烷：遼陽石化分公司。
環(huán)氧丙烷：葫蘆島華錦化工原料有限公司。
DMC：自制。
分子篩：經(jīng)過干燥處理。
1.3試驗方法
1.3.1實驗過程
在7L反應(yīng)釜中投入經(jīng)分子篩特殊處理過的甘油及DMC,密閉反應(yīng)釜，在120～140℃、真空度≤-0.09MPm下真空攪拌抽水20～30分鐘，期間，氮氣置換數(shù)次，然后投入少量PO誘導(dǎo)反應(yīng)，誘導(dǎo)期溫度130～140℃，壓力≤0.3MPa,時間大約1～2小時，待反應(yīng)壓力明顯降低后，開始逐漸通入PO至通完計量數(shù)，溫度控制在140～160℃，待釜內(nèi)壓力降低至負壓最低值不再降低為止，然后逐漸通入經(jīng)過特殊過程的PO及EO，進料完畢后，保溫反應(yīng)，最后降溫，帶真空，抽凈少量未反應(yīng)物，在80℃下出料。
1.3.2分析測試
(1)羥值測定：GB120083-1989。
（2）濁點測定：GB/T5559-93。
（3）消泡性能測試。
①消泡測試裝置。
裝置為100ML的具塞量筒。
②測定方法。
量取配好的發(fā)泡液(自制)20ml，倒入量筒，然后用相同力氣上下?lián)u動30次后靜置，記錄泡沫刻度，用注射器注入一滴消泡劑，同時開始記錄添加后1min,1.5min,2min,2.5min,3min,4min,5min泡沫刻度，算出泡沫層高度，用下式計算消泡效率:
η=100-(100∑ht/7ha)
式中：η為消泡效率；ha為消泡前泡沫層高度；ht為消泡后，不同時間的泡沫層高度。
2實驗結(jié)果與討論
2.1小試階段（工藝條件確定）
在消泡劑合成實驗中，以產(chǎn)品的消泡率為最終檢測指標，主要考核了催化劑用量、分子結(jié)構(gòu)、兩個因素,及與KOH催化合成的聚醚消泡劑在消泡效率方面進行了對比，找到最高消泡率時的反應(yīng)條件，即為最佳工藝條件，并進行了中試擴大試驗。
2.1.1催化劑用量的確定
根據(jù)DMC的催化特性，初步確定催化劑用量為20～100PPM。實驗數(shù)據(jù)見表1：
從表1中可以看出，從產(chǎn)品外觀及反應(yīng)時間綜合考慮，加入量為60PPM為最佳。加入量為20PPM時，由于催化劑太少，不能夠引發(fā)反應(yīng)；加入量為40PPM時，由于反應(yīng)時間較長，產(chǎn)生了環(huán)氧乙烷自聚現(xiàn)象，從而出現(xiàn)高分子量的聚乙二醇絮狀物；加入量為80～100PPM時，反應(yīng)時間雖然較短，但由于催化劑用量較大，從而使產(chǎn)品顯現(xiàn)顏色，產(chǎn)品外觀不合格。綜合上述所述，催化劑用量定位60±10PPM較合適。
2.1.2原料配比對消泡效率的影響
由于DMC對環(huán)氧乙烷催化效率不高，反應(yīng)不容易進行，不能夠按照KOH催化時的進料順序即R——PO——EO進行反應(yīng)。本產(chǎn)品設(shè)計的分子結(jié)構(gòu)為：R——PO——特殊處理的(PO及EO),詳細結(jié)構(gòu)如下表2：
由表2、表3可以看出，在聚醚消泡劑分子結(jié)構(gòu)中，分子量3#、4#分子結(jié)構(gòu)效果最為理想。
2.1.3DMC與KOH催化合成聚醚消泡劑消泡效率的比較
2.2中試、工業(yè)化擴產(chǎn)
按照小試工藝進行了中試、工業(yè)化生產(chǎn)的擴試，其結(jié)果如表5：
由表5可以看出，小試工藝較穩(wěn)定，完全可以進行工業(yè)化批量生產(chǎn)。
3結(jié)論
（1）經(jīng)過試驗，確定了使用DMC催化合成聚醚消泡劑的工藝：催化劑用量60±10PPM;原材料配比：R——PO——特殊處理的（PO及EO），甘油：環(huán)氧丙烷：特殊處理的（PO及EO）=92∶2200∶1100（重量比）；反應(yīng)溫度：140～160℃。
（2）探討了DMC與KOH催化合成聚醚消泡劑的性能比較，DMC催化合成的據(jù)醚消泡劑在消泡效率方面具有明顯的優(yōu)勢。
（3）經(jīng)中試、工業(yè)化生產(chǎn)，印證了工藝的穩(wěn)定性及性能的優(yōu)異。
參考文獻
［1］駱光平，戚渭新，黎松，徐紅民.雙金屬催化劑制聚醚多元醇在聚氨酯軟泡中的應(yīng)用［D］.中國科學(xué)院上海冶金研究所.材料物理與化學(xué)(專業(yè))博士論文，2000.
關(guān)鍵詞：固體超強酸 乳酸乙酯 酯化反應(yīng)
一、乳酸乙酯性質(zhì)及用途
乳酸乙酯為無色至淡黃色揮發(fā)性液體，天然存在于蘋果、葡萄、可可、菠蘿、杏仁、覆盆子、雞肉中。主要用于調(diào)配食用香精，酒用香精。亦用作硝化纖維、醋酸纖維、人造珍珠類的溶劑，還可用作制藥工業(yè)中壓制藥片的劑，藥物心得靜中間體；飼料工業(yè)中用作香味劑，合成芳氧丙酸類除草劑的重要中間體等等
二、實驗數(shù)據(jù)與分析
1.乳酸乙酯的折光率及紅外光譜分析
2.乳酸乙酯合成工藝條件的優(yōu)化
2.1醇酸摩爾比對乳酸乙酯酯化率的影響
實驗選用最佳催化劑， 0.165mol乳酸，催化劑（SLT固體超強酸）用量約為乳酸質(zhì)量的1%，帶水劑（環(huán)己烷）15ml，反應(yīng)4h。結(jié)果見表2及圖2。
由圖表可知，隨著醇酸比的增加，酯化率上升，但當醇酸比達到2.0：1時，再增加醇酸比，酯化率反而有所下降，原因可能是由于酯化反應(yīng)時，剛開始增加醇酸比時，由于乙醇的量增多，每個乳酸分子上的羧基與乙醇上的羥基接觸的機會增多，乳酸被消耗的量也隨之增加；但由于酯化反應(yīng)是一個受多種因素影響的可逆反應(yīng)，當醇酸比達到2.0：1時，反應(yīng)達到一個平衡狀態(tài)，再提高醇酸比，這時候有可能由于溶液的稀釋使得反應(yīng)生成的酯發(fā)生水解,此時該因素已不能加劇平衡向正反應(yīng)方向移動，反而有可能使平衡向負反應(yīng)方向移動，所以在本實驗條件下合成乳酸乙酯的酯化反應(yīng)的最佳醇酸比是2.0：1。
2.2酯化反應(yīng)時間對酯化率的影響
三、結(jié)論
1.在固體超強酸SO42-/La2O3-TiO2作催化劑的情況下，乳酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成乳酸乙酯的最佳制備工藝條件是：回流分水4h，醇酸比為2∶1，此時乳酸與乙醇的酯化反應(yīng)進行的最徹底。
2.產(chǎn)品為無色透明液體。本實驗對其進行了折光率的測定，產(chǎn)品的折光率為n20D1.4118,與文獻值n20D1.4124基本相符。
3.將制備出的乳酸乙酯減壓蒸餾提純，然后對其進行了IR分析，其主要吸收峰的位置及峰形與文獻的譜圖基本一致。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：光催化 降解 甲基橙 BiOBr 水熱合成
近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，水環(huán)境中有毒物、致癌物污染物的大量排放，嚴重地威脅著人類的健康。半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)以其眾多的優(yōu)點受到了人們的青睞[1,2]，但是，由于光催化技術(shù)的反應(yīng)體系較為復(fù)雜，目前的光催化技術(shù)還基本停留在實驗室研究的層面上，其中最為突出的問題是光催化劑的光量子效率低，對光的響應(yīng)范圍狹窄，催化能效率低，催化劑不穩(wěn)定等，因此光催化劑的制備及改性一直是國內(nèi)外研究的熱點[1-5]。BiOX（Cl、Br、I）是一類新型的半導(dǎo)體材料[3-5]，具有獨特的電子結(jié)構(gòu)、良好的光學(xué)性質(zhì)和較高的催化活性，且隨著鹵素原子序數(shù)的增加，其光吸收和光催化性能均呈規(guī)律性變化，近年來引起了研究人員的興趣。本實驗通過水熱合成法制備了BiOBr光催化劑并對其進行表征，考察了不同溶劑下制備BiOBr光催化劑的形貌組成；以甲基橙為目標降解物，考察了不同pH值以及硫酸鈉電解質(zhì)的加入對BiOBr光催化降解性能的影響。
一、實驗方法
1.催化劑的制備
二、光催化實驗
三、結(jié)果與討論
1.樣品表征
2.光催化降解
采用硝酸為溶劑制備的BiOBr粉末為光催化劑，紫外可見光下催化降解甲基橙。溶液初始pH值對光催化降解動力學(xué)的影響如圖2所示。由圖可見，pH值對催化劑的光催化活性具有顯著影響，pH=2時，甲基橙具有最好的催化降解效果，降解率達到了74%；pH=7時，降解率為52%；pH=9時，降解率只有21%，隨著pH值的升高，催化劑的光催化活性逐漸降低。
四、結(jié)論
通過水熱合成法制備產(chǎn)物，研究表明不同的水熱條件（溶劑）對產(chǎn)物的表面形貌產(chǎn)生了顯著的影響，以硝酸為溶劑條件下制備的片狀粉末顆粒更小。通過對BiOBr催化降解甲基橙的多組實驗數(shù)據(jù)進行研究分析，可知pH為2、加入硫酸鈉電解質(zhì)條件下降解效果最好。
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[3] 張喜，華中師范大學(xué)博士學(xué)位論文，2010年。
中圖分類號：G633.8
文獻標識碼：B
2010年諾貝爾化學(xué)獎，由美國與日本的三位科學(xué)家理查德??？?Richard F-Heck)，根岸英一(Ei-iehi Negishi)及鈴木章(Akira Suzuki)分享，獲獎理由是“有機合成中鈀催化交叉偶聯(lián)”研究。
理查德??？?，美國公民。1931年出生于美國麻省斯普林菲爾德(Springfield)，1954年從美國加州大學(xué)洛杉磯分校獲得博士學(xué)位?，F(xiàn)為美國特拉華大學(xué)名譽退休教授。
根岸英一，日本公民。1935年出生于中國長春，1963年從美國賓夕法尼亞大學(xué)獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為美國普渡大學(xué)化學(xué)系特聘教授。
鈴木章，日本公民。1930年出生于日本北海道，1959年從日本北海道大學(xué)獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為北海道大學(xué)名譽退休教授。
根岸和鈴木都曾在上世紀60年代師從美國的哈佛?布朗教授，布朗是1979年諾貝爾化學(xué)獎的獲得者。31年后。他的兩個弟子延續(xù)了他的榮耀。
1眾望所歸的獲獎成果
評審委員會在頒獎詞中認為“這是當今最精湛的化學(xué)技術(shù)之一，它為化學(xué)界提供了一個更為精確和有效的工具，極大地提高了化學(xué)家們創(chuàng)造先進化學(xué)物質(zhì)的可能性”，還盛贊“科學(xué)家們在實驗室中的非凡創(chuàng)造賦予了化學(xué)這個傳統(tǒng)學(xué)科以藝術(shù)的價值”。
人們早在自然界中發(fā)現(xiàn)，一些生物能夠制造出結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的大分子，這些大分子物質(zhì)有時會有劇毒，是生物進行自我保護的武器。同時，這些物質(zhì)也有可能為人所用，開發(fā)出各類抗生素等。但是自然形成的這些物質(zhì)太過稀少，如何在實驗室中實現(xiàn)這些復(fù)雜的功能大分子的人工合成，是有機化學(xué)家們面臨的重大問題。有機化學(xué)最主要的反應(yīng)就是碳原子之間化學(xué)鍵的生成和斷裂，碳原子的不同組合能夠形成結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、性質(zhì)各不相同的分子。通常情況下，由于碳原子很穩(wěn)定，涉及兩個碳原子之間的化學(xué)反應(yīng)條件要求便會很苛刻，比如需要高溫和高壓，這樣就增加了實際操作的難度和危險性，提高了商業(yè)成本，并且可能伴隨的許多副反應(yīng)大大降低了反應(yīng)效率。顯然這不是化學(xué)家們所樂意看到的。
在三位科學(xué)家發(fā)展的鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)中，在金屬鈀的作用下，碳原子相連實現(xiàn)了，并且反應(yīng)條件不像以前那么苛刻，反應(yīng)速度也更快。這就向化學(xué)家提供了精致和有效的工具，大大提升了合成復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)的可能性。
概括來說，鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)可以分為三步。首先，金屬鈀作為一種過渡金屬與有機分子中的碳原子連接上，形成金屬鈀的配合物(氧化加成)。然后，該配合物和另外一個有機分子，通過配體交換或轉(zhuǎn)金屬化作用，形成一種新的鈀配合物。至此，一個鈀上連接了兩個來自不同分子上的碳原子，這樣就為兩個碳之間相連提供了機會。第三步，將鈀從兩個碳中間撤出來(還原消除)，兩個反應(yīng)分子就連接在一起了，同時也再生金屬鈀，完成了催化循環(huán)。
這一催化偶聯(lián)反應(yīng)具有如下特點：可允許多種活性官能團存在，縮短了反應(yīng)步驟；可進行高度的區(qū)域或立體選擇性的反應(yīng)，對于生成特殊的手性分子十分有用；沒有很多副產(chǎn)物，使得后處理容易。
2學(xué)界的高度評價
美國化學(xué)會主席約瑟夫?弗朗西斯科說：“這就是偉大的化學(xué)。他們值得獲獎，他們的成就已得到廣泛應(yīng)用，為化學(xué)家的工具箱里增添了新工具?！?/p>
《美國化學(xué)會會刊》主編Peter J.Stang教授說：“鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)是最重要的實現(xiàn)碳碳鍵形成的反應(yīng)，它在生物有機化學(xué)、藥物化學(xué)、材料化學(xué)及有機合成等方面都有廣泛應(yīng)用。因此，這是個理所當然并且十分恰當?shù)闹Z貝爾獎”。
2001年諾貝爾化學(xué)獎得主野依良治說，他們的獲獎成果不僅有學(xué)術(shù)價值，應(yīng)用范圍也很廣，已經(jīng)成為支撐制藥、材料化學(xué)等現(xiàn)代工業(yè)文明的巨大力量。
獲獎?wù)咧焕聿榈?赫克所在的特拉華大學(xué)教務(wù)長湯姆?阿普爾(Tom Apple)認為，赫克教授及同事開發(fā)出了“非常尖端”、能夠幫助科學(xué)家研制潛在癌癥藥物和治療方案的工具，這是一項“極大成就”：特拉華大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)系教授道格拉斯?泰伯(Doudas Taber)說，所有制藥工業(yè)、影印石板術(shù)以及計算機芯片的制造都依賴于碳碳鍵的形成，這項成果降低了使用這些技術(shù)進行工業(yè)生產(chǎn)時的成本。
3諾獎得主的獲獎感想
鈴木章教授在北海道大學(xué)舉行的記者會上謙虛地說： “全靠大家。這不僅離不開我所屬的研究團隊、我的學(xué)生以及北海道大學(xué)的功勞，也是從事各個化學(xué)領(lǐng)域的研究者們所取得的成果?！鄙泶┎厍嗌餮b的鈴木章在記者會上略顯緊張地說，“大學(xué)里的研究者們都希望自己的研究能對社會有所貢獻，但并不是想做就可以做到的。我們之所以能做到是因為非常幸運?！睆尼t(yī)藥品到液晶電視，鈴木章的研究成果對人類生活的諸多領(lǐng)域作出了貢獻。鈴木章在記者會上也重復(fù)著常對學(xué)生說的口頭禪： “要做能夠登上課本的研究，即使不順利也不要緊。要做誰都沒做的研究?！?/p>
另一位諾貝爾獎得主根岸英一則在美國家中接受了共同社的電話采訪，他細細咀嚼著獲獎的喜悅：“諾貝爾獎對我來說是童話般的存在，而如今這一夢想終于實現(xiàn)。”當被問及獲獎感想時，根岸英一說。這并不完全在預(yù)料之外，自己的努力得到認可并不是件不可思議的事。他還透露， “8年前，恩師曾希望鈴木章與根岸英一被列入諾貝爾獎推薦名單”。
赫克目前正在菲律賓，接到獲獎的電話通知時，赫克感到很高興但并不十分吃驚。畢竟他們的成果已被認為應(yīng)該獲得很高的榮譽。不過赫克仍認為，對他們的研究成果而言，能夠獲得諾貝爾獎是“一個非常完美的結(jié)局”。
4鑄就輝煌的法寶
濃厚的興趣、科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度和一如既往的堅持精神是他們鑄就輝煌的三大法寶。
20世紀50年代，德國的一家化學(xué)公司使用金屬鈀將乙烯轉(zhuǎn)化為乙醛的做法引起了赫克的巨大興趣。而當時赫克正供職于美國一家化學(xué)公司，他開始研究將鈀為催化劑，讓鹵代芳烴和乙烯基的衍生物發(fā)生反應(yīng)，從而實現(xiàn)碳碳鍵的偶聯(lián)。他先后寫了一系列的論文介紹自己的研究成果，發(fā)表在《美國化學(xué)會會刊》上。引人注意的是，他是單槍匹馬進行這些研究的，每篇論文的作者都只有他一個人。他的工作在初期甚至連美國的自然科學(xué)基金都沒有申請到，沒有得到學(xué)界的認可，但他依然堅持，直到后來自己的工作在社會上影響日益擴大。
根岸英一是真正熱愛化學(xué)的人，他對生活沒有奢求，開著兩萬元的車也很滿足，他的樂趣就是化學(xué)。據(jù)他的學(xué)生回憶。根岸英一從來不看電視，還是個計算機盲，一直保持著半個世紀前的生活方式。若要用計算機發(fā)郵件與人聯(lián)絡(luò)，他只能寫在紙上，讓秘書輸入計算機。如果讓他自己用計算機發(fā)郵件，幾句簡單的話可能需要折騰半小時以上。但他對學(xué)生十分嚴厲，對科研十分嚴謹，加之幾十年如一日的堅持成就了今日的諾獎輝煌。
鈴木教授曾在記者會上謙虛地表示自己的成功歸功于研究團隊的努力和幸運女神的眷顧，但在學(xué)界鈴木教授的嚴謹治學(xué)態(tài)度卻是聲名遠播。鈴木教授的論文數(shù)量不多，且大都以日文的形式發(fā)表在了日本的學(xué)術(shù)刊物上。但是，他的研究非常嚴密，做出來的結(jié)果經(jīng)得起反復(fù)推敲。為了證實自己的研究結(jié)果具有可重復(fù)性，鈴木教授不惜購買全套的新實驗設(shè)備，用外部的試劑來重復(fù)實驗，在證明實驗結(jié)果完全沒有問題后，他才。
5諾獎給我們的啟示
在進人21世紀后的10年中，先后已經(jīng)有6名日本人獲得“諾貝爾化學(xué)獎”，4人摘得“諾貝爾物理學(xué)獎”。輝煌的成就讓我們不禁發(fā)問： “他們何以取得如此成就?”“我們的問題出在哪里?”鈴木章教授曾對記者說：“日本是個沒有什么資源的國家，我們只有人，只能依靠人的努力獲取各種知識。理科的發(fā)展對于國家來說十分重要。”諾貝爾化學(xué)獎得主野依良治認為：獲獎的成果出自日本的強勢研究領(lǐng)域，表明日本的科研實力得到了認可。這個領(lǐng)域有許多優(yōu)秀的日本研究人員，他們兩位便是其中杰出代表，這對日本化學(xué)界來說是值得自豪的事情。日本在二戰(zhàn)之后，特別是20世紀60年代開始派大量留學(xué)生遠赴歐美，學(xué)習(xí)西方的先進科學(xué)技術(shù)，接受歐美的文化教育。之后很長一段時間，持續(xù)有日本人在美國大學(xué)讀博士、做博士后研究。日本政府重視基礎(chǔ)研究，科研投入十分巨大。他們的科研工作者可以在一個領(lǐng)域花上十幾年甚至幾十年的時間去研究，而不注重短期的經(jīng)濟效益和回報，更不一定和獲獎、評比聯(lián)系在一起，加之他們嚴謹、持久的治學(xué)態(tài)度，逐漸營造了肥沃的學(xué)術(shù)土壤。
【摘 要】《催化作用基礎(chǔ)》 作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,具有獨特的知識體系和特點。為了幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)質(zhì)量,掌握理論和應(yīng)用的方法,結(jié)合《催化作用基礎(chǔ)》課程教學(xué)實踐,對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進行了探討,對《催化作用基礎(chǔ)》的教學(xué)改革提出了一些建議。
關(guān)鍵詞 催化作用基礎(chǔ)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；考核方式；改革
催化科學(xué)是催化化學(xué)、材料物理及化學(xué)工程之間的邊緣學(xué)科,具有理工結(jié)合的特點,其在國民經(jīng)濟中具有十分重要的意義。目前，90%以上的化工產(chǎn)品是通過催化的方法生產(chǎn)出來的，可以說“沒有催化劑，就不可能建立現(xiàn)代的化學(xué)工業(yè)”?！洞呋饔没A(chǔ)》是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的重要的專業(yè)課程，該課程的基礎(chǔ)知識在化工、石油、冶金、制藥及環(huán)保等諸多行業(yè)中都有著極為重要的應(yīng)用。
一、教學(xué)內(nèi)容改革
努力激發(fā)培養(yǎng)學(xué)生教學(xué)興趣,讓學(xué)生能夠享受學(xué)習(xí)的樂趣,是《催化作用基礎(chǔ)》教學(xué)的任務(wù)之一,也是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。對此我們基于以下兩點原則對教學(xué)內(nèi)容進行改革：一是實用性原則。選擇概括性程度較高的知識,突出重點,準確、簡明的闡述最基本、最通用的高教層次的化學(xué)基本原理和規(guī)律,使學(xué)生能夠有效地掌握教學(xué)內(nèi)容。立足工程背景，突出工科特色，注重理工結(jié)合。以工程技術(shù)的觀點來組織教材， 力求在各個教學(xué)環(huán)節(jié)中做到既向?qū)W生傳授科學(xué)知識，又給學(xué)生展現(xiàn)工程技術(shù)的背景，體現(xiàn)科學(xué)研究的方法和科學(xué)探索的過程，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，使他們初步具備利用一定的化學(xué)知識去分析、解決工程實際問題的能力。二是時代性原則，各種新型催化劑和催化理論的不斷出現(xiàn)使得催化技術(shù)近幾十年得到了飛速的發(fā)展，催化技術(shù)的教材也不斷更新。目前，此課程使用的教材涉及的內(nèi)容多，專業(yè)性和綜合性也較強，受課時所限，需要加大對課程內(nèi)容資源的整合。按照必需、夠用的原則，對理論性較強，和其他學(xué)科交叉的內(nèi)容可以放置其他課程講授，省略講授，重點圍繞催化技術(shù)原理，催化劑的組成、種類，催化劑的制備和使用、催化劑的活性評價、催化劑的表征等內(nèi)容進行重點講述。
二、教學(xué)方法改革
《催化作用基礎(chǔ)》 是一門實踐性和理論性緊密聯(lián)系的課程，按照常規(guī)的教學(xué)方法結(jié)合教材知識點進行講解，學(xué)生難以把握相關(guān)知識和理論，這主要是因為大多數(shù)學(xué)生沒有從事催化生產(chǎn)的實踐經(jīng)歷，只能枯燥的記憶和理解。如果按照傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法照本宣科， 必然會造成學(xué)生的畏難情緒。因此，《催化作用基礎(chǔ)》課程的教學(xué)方法迫切需要改革和創(chuàng)新。教學(xué)方法是使教學(xué)思想得以貫徹執(zhí)行、知識體系和課程內(nèi)容得以完整實施和傳授的關(guān)鍵所在。在教學(xué)中強調(diào)學(xué)生的主體性,充分考慮學(xué)生的因素,放手讓他們在探究中、實踐中、協(xié)作中自主地學(xué)習(xí)。 一、在導(dǎo)入新課的時候,可以運用實驗、故事、音像多媒體等手段和富有挑戰(zhàn)性、激勵性的問題設(shè)置情境,提出疑問,學(xué)生通過觀察感知產(chǎn)生疑問、發(fā)現(xiàn)問題, 引起認知沖突,以激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲望,從而換起學(xué)生的創(chuàng)新意識。二、講解看不見摸不到、微觀抽象的知識時,可以運用實物模型、圖表、多媒體等直觀手段和生動的語言描繪進行形象化教學(xué),想方設(shè)法搭建宏觀與微觀的橋梁,以增加學(xué)生的感性認識,激發(fā)學(xué)生積極討論探究,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。例如,在學(xué)習(xí)沸石分子篩的結(jié)構(gòu)時,學(xué)生不明白,教師利用多媒體手段制作了動畫,增強了學(xué)生的感性認識,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時教師提出了沸石分子篩的結(jié)構(gòu)有幾種的問題。學(xué)生通過查閱資料,不僅知道了沸石分子篩結(jié)構(gòu)單元,同時列舉了許多類型的分子篩,知道了不同結(jié)構(gòu)的分子式,會起到不同的催化作用,加強了學(xué)生對沸石分子篩的重視。學(xué)習(xí)知識的目的是要應(yīng)用于實踐,只有使其轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力才能體現(xiàn)知識的價值,因此引導(dǎo)學(xué)生將理論與實踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生對知識的運用能力是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的關(guān)鍵。三、通過雙語教學(xué)提高學(xué)生的英語水平，尤其是科技文獻的閱讀水平和科技論文的寫作水平。國外催化技術(shù)期刊報道了現(xiàn)代工業(yè)催化技術(shù)的發(fā)展的最新研究成果，在課堂教學(xué)中，采用一定形式的雙語教學(xué)不僅可以讓學(xué)生提高知識的視野，也使學(xué)生在掌握催化知識的同時，提高用英語表達和用英語思考催化知識的能力。在教學(xué)中鼓勵學(xué)生多說相關(guān)專業(yè)英語，如課堂提問時讓學(xué)生用英語回答。四、《催化作用基礎(chǔ)》是一門理論和實踐聯(lián)系非常緊密的專業(yè)課程,通過這門課程的學(xué)習(xí)可以使得學(xué)生了解工業(yè)上使用的一些重要催化劑,以及使用這些催化劑的注意事項和要求。但這些實際催化的學(xué)習(xí)內(nèi)容多,學(xué)生缺乏工廠實踐經(jīng)驗,理論和實際脫節(jié)的結(jié)果。因此,為了解決這一難題，充分利用實驗室資料,組織學(xué)生親自制備幾種催化劑。在制備的過程中,對理論知識進行消化和吸收。
三、考核方式改革
《催化作用基礎(chǔ)》這門課程的知識點很分散,并且以敘述為主,因此傳統(tǒng)的閉卷考核方式不能全面地反映出學(xué)生對知識點的掌握水平,同時讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生投機取巧的心理。認為只有考試前背背筆記就可以通過考試了。因此,為了全面考核學(xué)生的掌握情況,使學(xué)生充分重視對這門課程的學(xué)習(xí),可以采取多層次的考核方式。將傳統(tǒng)單一筆試方式改為由筆試、課堂PPT報告、課堂回答問題效果和課后習(xí)題解答效果相結(jié)合的考核方法來評定學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。具體實施如下：(1)筆試(開卷)，占60%。 考核必須掌握和熟記的基本概念、基礎(chǔ)知識和基本原理的掌握情況。（2）在保留傳統(tǒng)的閉卷考試形式的基礎(chǔ)上,組織學(xué)生進行課堂教學(xué)，占20%。即將學(xué)過的知識點相關(guān)題目作為題目,讓學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的專業(yè)知識去查閱資料,做成PPT在課堂上講解演示。教師根據(jù)PPT的內(nèi)容的真實性、邏輯性、趣味性和表述的條理性等多個方面給學(xué)生打分。采用這種方式進行考核,不僅能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,活躍課堂氣氛,而且可以有效查找學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié),及時加以引導(dǎo)。（3）課堂回答問題過程中的表現(xiàn)，占10%。一般為比較寬泛的題目，比如簡述分子篩的催化原理及應(yīng)用，對回答到位的同學(xué)予以加分；另外，每次習(xí)題課時，授課教師都要接受同學(xué)的提問，并對提出有深度問題的同學(xué)予以加分。（4）課后習(xí)題解答效果，占10%。由于平時作業(yè)計入課程總分，因此同學(xué)們對每次作業(yè)都高度重視，提高了學(xué)習(xí)效果。
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【作者簡介】
夏薇（1980-）女，漢，中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，副教授，博士。
論文摘要：本文從納米材料在催化方面、涂料方面、其它精細化工方面和醫(yī)藥方面的應(yīng)用等幾個方面探討了其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。
有人曾經(jīng)預(yù)測在21世紀納米技術(shù)將成為超過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基因技術(shù)的“決定性技術(shù)”，由此納米材料將成為最有前途的材料。它所具有的獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的研究帶來新的機遇。納米材料的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，它在化工生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應(yīng)用，并顯示出它的獨特魅力。
一、納米材料在工程上的應(yīng)用
納米材料的小尺寸效應(yīng)使得通常在高溫下才能燒結(jié)的材料如 si c, bc等在納米尺度下在較低的溫度下即可燒結(jié) ,另一方面 ,納米材料作為燒結(jié)過程中的活性添加劑使用也可降低燒結(jié)溫度 ,縮短燒結(jié)時間。由于納米粒子的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng) ,使得納米復(fù)相材料的熔點和相轉(zhuǎn)變溫度下降 ,在較低的溫度下即可得到燒結(jié)性能良好的復(fù)相材料。由納米顆粒構(gòu)成的納米陶瓷在低溫下出現(xiàn)良好的延展性。納米 ti o2 陶瓷在室溫下具有良好的韌性 ,在 1 80°c下經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。納米復(fù)合陶瓷具有良好的室溫和高溫力學(xué)性能 ,在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動機部件等方面具有廣泛的應(yīng)用 ,在許多超高溫、強腐蝕等許多苛刻的環(huán)境下起著其它材料無法取代的作用。隨著陶瓷多層結(jié)構(gòu)在微電子器件的包封、電容器、傳感器等方面的應(yīng)用 ,利用納米材料的優(yōu)異性能來制作高性能電子陶瓷材料也成為一大熱點。有人預(yù)計納米陶瓷很可能發(fā)展成為跨世紀新材料 ,使陶瓷材料的研究出現(xiàn)一個新的飛躍。納米顆粒添加到玻璃中 ,可以明顯改善玻璃的脆性。無機納米顆粒具有很好的流動性 ,可以用來制備在某些特殊場合下使用的固體劑。
二、納米材料在涂料方面的應(yīng)用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當今世界關(guān)注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇，使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)和改性；功能涂層是賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)涂層有超硬、耐磨涂層，抗氧化、耐熱、阻燃涂層，耐腐蝕、裝飾涂層等；功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學(xué)涂層，導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體特性的電學(xué)涂層，氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層，可利用其光學(xué)特性，達到儲存太陽能、節(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料，可以達到減少光的透射和熱傳遞效果，產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果。
日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料，所應(yīng)用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因而能起到靜電屏蔽作用，而且氧化物納米微粒的顏色不同，這樣還可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色，克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變，還具有隨角變色效應(yīng)。在汽車的裝飾噴涂業(yè)中，將納米tio2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面漆舊貌換新顏。納米sio2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米sio2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應(yīng)用前景，將為涂層技術(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動復(fù)合材料的研究開發(fā)與應(yīng)用。
三、納米材料在催化方面的應(yīng)用
催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來不能進行的反應(yīng)也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。
光催化反應(yīng)涉及到許多反應(yīng)類型，如醇與烴的氧化，無機離子氧化還原，有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成，固氮反應(yīng)，水凈化處理，水煤氣變換等，其中有些是多相催化難以實現(xiàn)的。半導(dǎo)體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米tio2，既有較高的光催化活性，又能耐酸堿，對光穩(wěn)定，無毒，便宜易得，是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道，選用硅膠為基質(zhì)，制得了催化活性較高的tio／sio2負載型光催化劑。ni或cu一zn化合物的納米顆粒，對某些有機化合物的氫化反應(yīng)是極好的催化劑，可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應(yīng)溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應(yīng)效率、優(yōu)化反應(yīng)路徑、提高反應(yīng)速度方面的研究，是未來催化科學(xué)不可忽視的重要研究課題，很可能給催化在工業(yè)上的應(yīng)用帶來革命性的變革。
四、納米陶瓷材料增韌改性
