1、探讨绿色化学在无机合成化学中的应用摘 要近年来，以节省资源为核心、从源头上消除污染的绿色化学已引起国内外的普遍关注，其主体思想是采取无毒、无害的原料和溶剂，利用原子经济性和高选择性的反应，生产环境友好并且经济合理的产品。绿色化学在无机合成中已有鲜明例证。本文再以一些典型实例说明绿色化学在现代无机合成方面的应用和推动作用，以供广大同仁交流探讨。 关键词绿色化学；无机合成化学；应用 中图分类号：O611.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0205-01 引 言：自 20 世纪 90 年代初，绿色化学受到越来越多的关注。当今国际化学科学争相将绿色化学视为化学研究的前沿
2、和热点，绿色化学已成为实现我国经济可持续发展急待解决的重大科技问题。 1 绿色化学概述 绿色化学（Green Chemistry）是指在制造和应用化学品时，实现原料的充分有效利用，消除或避免废物的产生，避免使用有毒、危险的试剂，建立环境友好的生产工艺，使化学工业实现可持续发展。 绿色化学的核心内容是原子经济性，理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部（100%）转变成所需要的产物，不产生废物或副产物。绿色化学具有以下显著优点：（1）从经济观点看，绿色化学合理利用资源和能源，符合可持续发展的要求；（2）从环境观点看，绿色化学以废物零排放为目标，力争从根本上消除环境污染；（3）从科学观点看，绿色
3、化学与社会发展相适应，在传统化学的基础上进行了创新。 2 绿色化学在无机合成化学中的具体应用 2.1 热化学循环分解水制氢 氢能源是 21 世纪的清洁能源，制备方法多样，目前工业上应用的制氢方法主要是甲烷蒸气重整和水电解：前者制氢过程和产物都产生大量的二氧化碳；后者需要大量的电能，成本较高。热化学循环分解水制氢是指利用核能或太阳能进行大规模、无污染制氢的方法。该方法的优势在于：利用了无污染且是地球上含氢最丰富的物质水； 利用了用之不竭的清洁能源太阳能和核能，根据能量衡算，它可能成为能耗最低和最合理的制氢工艺； 不产生温室气体。 虽然早在 1964 年.Funk 和 Reinstrom 就提出利
4、用热化学过程分解水制氢的方法，但对该方法的实用研究却始于 20 世纪 70 年代。美国于 20世纪 7080 年代间发表了大量的研究成果，提出了许多循环模式，其过程包含的反应至少为两个，最多可达 8 个，大部分为 36 个；欧洲于19731983 年间在意大利 Ispra 的联合研究中心开展了热化学循环制氢的研究项目；美国在 20 世纪 90 年代末又启动了名为“Nuclear Hydrogen Initiative”的核能制氢计划。目前，成熟的制氢热化荨循环系统有下面几种：硫酸二氧化二镧为循环试剂的热化学循环，太阳能分解金属氧化物的热化学循环，硫碘镁热化学循环和溴一钙一铁热化学循环。大量研究
5、文献、具体化学循环、循环图解及评价等可参考文献，这里不再赘述。 2.2 溶胶.凝胶技术在无机合成中的应用 溶胶凝胶合成法与传统的高温固相合成方法相比有许多优点和特点： 高度的均匀性：因溶胶由溶液制得，很容易获得所需的均相多组分，且很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂； 反应的温和性：合成中所需温度较低，能在较温和的条件下进行； 合成材料的高纯或超纯性：由于溶胶前驱体的提纯效果较好，且溶胶一凝胶过程能在低温下可控进行，因而可制备高纯或超纯物质； 反应容器材料对温度要求较低，且可避免由于高温对反应容器的污染等问题；合成材料粒子的超微性：这是由于胶体粒子一般都小于 100nm
6、所致； 溶胶或凝胶的流变性及可控的黏度有利于通过浸渍、提拉、旋涂、喷射、沉积等技术制备块状、棒状、管状、膜、纤维等各种形状的材料。 2.3 离子液体在无机化学中的应用 在一般化学反应中，副产品往往是污染物的主要来源。完成反应后，需要纯 化分离步骤；分离时所使用的化学品（如溶剂 ）也可能是一种污染源。若以离子液体作为溶剂，可以避免大量易挥发溶剂所带来的环境污染问题，且易于回收，可循环利用。离子液体已成为一种传统溶剂的理想替代品，越来越引起人们的重视；从理论上讲，有超过万亿种可能的离子液体驯。 离子液体在无机化学中的应用主要是作为反应媒介（或溶剂 ） 、反应媒介兼催化剂或反应媒介兼反应物。例如，R
7、eddy 等在无水 A1CL3 和C4mimC1（mira 为 1-丁基-3-甲基咪唑氯）混合制得的离子液体中电解A1CL3，得到了纯度 99.89%的铝。Mukhopadhyay 等在组成为C4mimll（CF3S02：）2 N的离子液体中，从高导热解石墨电极上成功得到了纳米级的钛金属丝，这是首次用这种方法得到过渡金属的纳米级金属丝。络离子在碱性常温熔体中相当稳定，用碱性常温熔盐能测得可靠的光谱。在氯化物、溴化物体系中，Ti、v、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W、Re、Ru、Os、Ir 络合物的光谱与已有标准水溶液光谱相比.分辨率明显增加。离子液体已作为离子导电材料、有机反应媒介
8、、功能性纳米材料得到应用。一些手性离子液体在核磁共振 （NMR）中可以作为位移试剂，Gaumont 等合成手性噻唑盐类离子液体后，对手性噻唑盐与消旋 Mosher 银盐之间的非对映异构作用进行了研究，发现裂分的峰距取决于手性离子液体的浓度。将离子液体应用于电化学研究时，可以减轻放电，而且作为电池电解质的使用温度远远低于融熔盐，如加入金属 Li 的 A1C13-EMIC（饱和 LiC1）可用作锂二次电池 的电解质。 Kamal 等用 1-丁基-3-甲基咪唑作为阳离子，溴作为阴离子，合成出BmimBr 离子液体，可充当羰基化合物选择性缩硫醛/酮化反应的催化剂，并可回收再利用。 Ohno 等以天然氨
9、基酸为原料，用中和反应法制备了 20 种以氨基酸作为阴离子的室温离子液体，有望在多肽合成、手性溶剂和生物可降解材料方面得以应用。 Richard 等用 Co2（CO）8 和 NaOH 反应生成 NaCo（CO）4 ，然后与BmimCl 反应，得到 1-丁基-3-甲基咪唑四羰基钴盐离子液体 BmimCo（CO） 4，在 NaOH 存在下具有很好的催化脱卤素和偶联作用。 3 结语 综上所述，如今，人类正面对着可持续发展要求的严重挑战，重视环境保护是当今化学工作者面临的重要课题。绿色化学由于具有转化率高、成本低、操作简单、环保等特点已在无机合成化学中得到广泛应用，并将深入发展。 参考文献 1 祝星.化学进展J.2010，20（5）. 2 冯林永.有色金属J.2008，60（4）. 3 俞琛捷.化学世界J.2007， （2）. 4 胡施俊，胡大鹏.浙江化工J.2007，38（3）. 5 许群，倪伟.化学进展J.2007，19（9）.
