báo cáo hóa học xanh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.14 MB, 40 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC
Môn học: Hoá học xanh
GV: GS. TS Phan Thanh Sơn Nam
XÚC TÁC VÀ HÓA HỌC XANH
Thành viên:
Nguyễn Thị Thảo
Phan Quốc Hưng Thịnh
Nguyễn Thị Thùy Trang
Nguyễn Đặng Hoài Phương
1
Nội dung
Xúc tác và các vấn đề liên quan
Xt phức trên chất mang polymer rắn
Xt phức trên chất mang polymer hòa tan
Xt phức trên chất mang silica
Xt sinh học
2
I. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC
1. Định nghĩa
Sự xúc tác
Hiện tượng một chất tham gia vào thành phần của phức chất
hoạt động mà không có mặt trong phương trình hợp thức của
phản ứng nhưng làm thay đổi tính chất động học của hệ.
Chất xúc tác
Trần Khắc Chương – Mai Hữu Khiêm / hóa lý tập 2 chương 8, trang134
Chất được thêm vào.
3
I. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC
2. Cơ chế
HA
Mai Hữu Khiêm / kỹ thuật xúc tác chương 1, trang12
HB
4
I. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC
3.Phân loại
Xúc tác đồng thể
Xúc tác
Xúc tác dị thể
Trần Khắc Chương – Mai Hữu Khiêm / hóa lý tập 2 chương 8, trang134
5
I. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC
4. Đặc điểm của chất xúc tác
Không thay đổi về lượng và thành phần sau phản ứng
Không làm thay đổi cân bằng của phản ứng
Càng hiệu quả khi kích thước càng nhỏ
Tác động nhiệt độ đến tốc độ phản ứng như không có xúc tác
Có tính chọn lọc cao
Một chất xúc tác không thể khởi động phản ứng
Trần Khắc Chương – Mai Hữu Khiêm / hóa lý tập 2 chương 8, trang135,136,137,138
6
I. Khái quát về xúc tác
5. Vấn đề của xúc tác
Xúc tác đồng thể được ứng dụng nhiều nhưng có nhiều hạn chế:
•
Hình thành nhiều sản phẩm phụ.
•
Tạo ra nhiều chất thải trong quá trình phản ứng, tách, tinh chế.
•
Nhiễm vết kim loại nặng.
•
Khó thu hồi và tái sử dụng.
Xúc tác phức trên chất mang
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 44,45
7
Xúc tác phức trên chất
mang polymer rắn
Xúc tác phức trên
chất mang Silica
Xúc tác
hoá học
Xúc tác phức trên
chất mang polymer
hoà tan
xanh
Xúc tác sinh học
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 44,45
8
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
1. Xúc tác cho phản ứng C-C
Hình 1.1(a) Điều chế xúc tác phức trên chất mang polymer
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 45
9
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
1. Xúc tác cho phản ứng C-C
Hình 1.1(b) Phản ứng ghép C-C (Suzuki)
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 45
10
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
1. Xúc tác cho phản ứng C-C
•
Ưu điểm nổi trội:
o
Hoạt tính cao
o
Dễ tách
o
Lượng xúc tác nhỏ
o
Tái sử dụng nhiều lần
o
Hiệu suất phản ứng cao
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 45
11
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
2. Xúc tác cho phản ứng oxi hóa
Hình 1.14 Phản ứng Đihidroxyl hoá alken với xúc tác OsO 4 cố định trên polystiren
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 61
12
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
2. Xúc tác cho phản ứng oxi hóa
•
Ưu điểm:
o
Hiệu suất khá cao
o
Xúc tác dễ tách
o
Tái sử dụng nhiều lần
o
Không bị nhiễm OsO4
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 61
13
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
3. Xúc tác cho phản ứng khử
Xúc tác phức palladium cố định trên polystyrene
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 68
14
II.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER RẮN
3. Xúc tác cho phản ứng khử
•
Ưu điểm:
o
Hiệu suất cao
o
Dễ thu hồi
o
Tái sử dụng nhiều lần
o
Bền ở nhiệt độ và áp suất cao
o
Bền với thời gian.
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 68
15
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
1. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo nhiệt độ
- Kết hợp ưu điểm của quá trình phân riêng pha lỏng – lỏng và xúc tác đồng thể :
Hình a:Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo sự thay đổi của nhiệt độ
16
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
1. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo nhiệt độ
Hình b: Xúc tác phức rhodium cố định trên chất mang polymer hòa tan 47
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 82
17
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
1. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo nhiệt độ
ỨNG DỤNG
Phản ứng hydrogen hóa alkene
Phản ứng hydrogen hóa 1-dodecane và 1-octene
18
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
2. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo pH
Phản ứng xảy ra ở dạng đồng thể
ĐẶC ĐIỂM
Không bị quá trình truyền khối khống chế
Tách và thu hồi xúc tác
dễ dàng
Dựa vào pH của dung dịch, áp dụng cho nhiều xúc tác tan
trong nước.
19
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
2. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo pH
Xúc tác rhodium trên chất mang copolymer của maleic anhydride – methyl vinyl
ether (50)
Sử dụng cho phản ứng hydrogen hóa các alkene hòa tan trong nước
Hình c: Xúc tác rhodium trên chất mang polymer
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 86
20
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
3. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa
Hình a:Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa
21
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
3. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa
Tan trong dung môi
dichloromethane
Không tan trong diethyl ether
Hình 12: Xúc tác phức ruthenium cố định trên chất mang polymer 51 sử dụng cho phản ứng
metathesis.
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 88
22
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
3. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer theo phương pháp kết tủa
Thu
Thuhồi
hồibằng
bằngphương
phươngpháp
pháplọc
lọc
Tái
Táisử
sửdụng
dụngítítnhất
nhất88lần
lần
Hiệu
Hiệusuất
suất9898-92%
92%
Hình 12: Xúc tác phức ruthenium cố định trên chất mang polymer 51 sử dụng cho phản ứng
metathesis.
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 88
23
III.XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG POLYMER HÒA TAN
4. Phân riêng xúc tác trên chất mang polymer trong hệ hai pha nước - hữu cơ
Phân riêng và tái sử dụng pha chứa xúc tác + Tác chất mới
24
IV. XÚC TÁC PHỨC TRÊN CHẤT MANG SILICA
Ưu Điểm
Bền hóa, bền cơ, bền nhiệt
Nhược Điểm
Hạn chế về số lượng các nhóm chức trên bề mặt chất mang vô cơ
=> Lựa chọn cho các phản ứng thực hiện ở nhiệt độ cao hoặc có
khuấy trộn mạnh
Phan Thanh Sơn Nam / hóa học xanh, chương 1, trang 94
25
