催化科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展在給我們帶來(lái)極大的物質(zhì)生活利益的同時(shí)，也使得人類活動(dòng)對(duì)自然界的干預(yù)和改造能力大大加強(qiáng)。
如果說(shuō)催化科學(xué)和技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)文明發(fā)展至今的基石之一，相信它也必將成為解決人類面臨的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)，因此環(huán)境催化應(yīng)運(yùn)而生。
環(huán)境催化的使命是用催化的手段解決人類面臨的化學(xué)污染問(wèn)題，這成為催化科學(xué)和技術(shù)發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)。
環(huán)境催化的定義
從催化化學(xué)的本質(zhì)上看，所有人為的催化過(guò)程和自然的催化過(guò)程都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生直接的或間接的影響。顯然，人為對(duì)催化過(guò)程所做出的改進(jìn)，例如增加催化劑的活性、提高選擇性和增加催化劑壽命等，都可以起到減少有害副產(chǎn)物、減少能源和原材料消耗、減輕環(huán)境負(fù)荷的作用，這些都可以為改善環(huán)境做出貢獻(xiàn)。反過(guò)來(lái)，掌握了催化技術(shù)的人類對(duì)自然界的干預(yù)和改造能力大大加強(qiáng)，這又增加了人類活動(dòng)影響超出環(huán)境所能承受范圍的風(fēng)險(xiǎn)。從主觀上講，環(huán)境催化的概念是顧及人類可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好的催化科學(xué)和技術(shù)。但是從學(xué)科劃分來(lái)看，上述定義在目前看來(lái)顯然是過(guò)于寬泛，并不適應(yīng)現(xiàn)有的知識(shí)體系和學(xué)科結(jié)構(gòu)。不僅如此，這種依據(jù)主觀愿望所下的定義顯然不包括自然界自發(fā)的環(huán)境催化過(guò)程，然而這種不以人的意志為轉(zhuǎn)移的催化過(guò)程都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不同程度的作用。
在《環(huán)境催化：原理及應(yīng)用》中，環(huán)境催化包括人為的環(huán)境催化和自然界中自發(fā)的環(huán)境催化。人為的環(huán)境催化內(nèi)容在本書(shū)中僅限于在以下的過(guò)程中所研究和使用的催化科學(xué)和技術(shù)：①消除已經(jīng)產(chǎn)生的污染物(環(huán)境催化的狹義定義);②減少能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生(例如天然氣催化燃燒、柴油催化脫硫等);③將廢物轉(zhuǎn)化為有用之物(例如甲烷和二氧化碳的資源化)。自發(fā)的環(huán)境催化可以將整個(gè)地球大氣層看成一個(gè)光和熱的反應(yīng)器，僅限于研究和地球表面以及大氣顆粒物有關(guān)的非均相大氣化學(xué)中的界面催化過(guò)程，不涉及水中、土壤中和生物體系中的酶催化過(guò)程。從廣義上講，凡是涉及可以減少污染物排放的綠色催化過(guò)程都可以屬于環(huán)境催化的范疇，如化學(xué)計(jì)量催化技術(shù)(催化分子氧烯烴環(huán)氧化)、手性催化技術(shù)、替代有毒有害化學(xué)品的催化技術(shù)(氟氯烴替代)、產(chǎn)生清潔能源技術(shù)(光催化分解水、燃料電池)、可再生來(lái)源化學(xué)品生產(chǎn)(木質(zhì)素殘留物轉(zhuǎn)化、電催化還原CO2、光催化選擇性合成苯甲醛)的催化技術(shù)等。限于本書(shū)的篇幅，暫不涉及這些內(nèi)容，留待今后本書(shū)再版時(shí)適當(dāng)添加。
環(huán)境催化的研究對(duì)象和任務(wù)
根據(jù)以上對(duì)環(huán)境催化的定義，本書(shū)中環(huán)境催化的研究對(duì)象和任務(wù)是，通過(guò)催化科學(xué)和技術(shù)的研究與應(yīng)用，消除已經(jīng)產(chǎn)生的污染物;減少能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生;將廢物轉(zhuǎn)化為有用之物;闡明非均相大氣化學(xué)中的自發(fā)的界面催化過(guò)程，從而揭示污染物在環(huán)境微界面過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。現(xiàn)階段本書(shū)的主要內(nèi)容限于催化消除已經(jīng)產(chǎn)生的污染物以及非均相大氣化學(xué)中的催化過(guò)程的研究和應(yīng)用。另外，為了保持本書(shū)的自明性和系統(tǒng)完整性，結(jié)合環(huán)境催化的特點(diǎn)，還簡(jiǎn)要介紹了催化科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和研究方法。
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