46]圖3是本發(fā)明實施例1中不同初始濃度下酮類的收率圖。
[0047]圖4是本發(fā)明實施例1中不同氣體流速下酮類的收率圖。
[0048]圖5是本發(fā)明所采用板式介質(zhì)阻擋反應(yīng)器內(nèi)部電極對的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖6是本發(fā)明實施例2的工藝流程圖。
[0050]圖7是本發(fā)明實施例2中不同比能量密度下酮類的選擇性圖。
[0051]圖8是本發(fā)明實施例2中不同反應(yīng)溫度下酮類的收率圖。
[0052]圖中所示附圖標(biāo)記如下:
[0053]111、112-聚四氟乙烯接頭12-鉑電極131、132_鋁箔膠帶
[0054]14-石英管411、412_接線端 421、422_不銹鋼電極
[0055]431、432-A1203板44-石英墊片 45-石英固定片
[0056]1-水浴系統(tǒng)2-液體鼓泡瓶 3-混合器
[0057]4-高溫烘箱5-DBD反應(yīng)器6_高壓脈沖電源
[0058]7-示波器8-電流探頭9-高壓探頭
【具體實施方式】
[0059]實施例1
[0060]利用管式介質(zhì)阻擋反應(yīng)器制造等離子體放電制備含氧有機化合物的研究系統(tǒng)，主要由四大部分組成，即:模擬氣體發(fā)生系統(tǒng)、DBD反應(yīng)系統(tǒng)、放電系統(tǒng)和產(chǎn)物分析系統(tǒng)。模擬氣體發(fā)生系統(tǒng)包括一個02質(zhì)量流量計，兩個N2質(zhì)量流量計和一個液體鼓泡瓶。02占總流量的20%，兩路N2分別用于鼓吹正己烷及作為平衡氣體，02和他在混合器中混合形成含一定濃度含正己烷的混合氣，從混合器中出來的混合氣中正己烷的濃度通過質(zhì)量流量計MFC3的流量a控制，混合器中正己烷溫度通過將裝有它們的鼓泡瓶放在水浴中控制，從混合器出口到DBD反應(yīng)器入口的輸送管路中用加熱帶控制保溫至50°C，DBD反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度通過將DBD反應(yīng)器置于高溫烘箱中控制。
[0061]放電系統(tǒng)包括一個高壓探頭，一個電流探頭，一個高壓脈沖電源和一個示波器。高壓探頭和電流探頭分別用來測定高壓脈沖電源的電壓和電流，高壓探頭接在高壓端，電流探頭接在接地端，它們的值通過示波器來進行記錄和顯示。
[0062]反應(yīng)系統(tǒng)主要包含一個DBD反應(yīng)器，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實施方式中DBD反應(yīng)器由一個石英管14，一根鋁電極12，一個鋁箔膠帶(131和132)，兩個聚四氟乙烯接頭(111和112)，一個進氣口和一個出氣口組成。石英管的兩端分別固定一個聚四氟乙烯接頭，進氣口和出氣口分別開設(shè)在石英管與對應(yīng)聚四氟乙烯接頭配合處的管壁上。
[0063]石英管4的外徑為25.1mm，內(nèi)徑為22.0mm，放置在石英管內(nèi)的鋁電極2的直徑為2 Imm，鋁箔膠帶3的寬度為10mm，鋁箔膠帶3接放電系統(tǒng)的高壓脈沖電源，鋁電極2—端接地，這樣就形成了一個放電空間將有機化合物通過等離子體放電轉(zhuǎn)化為含氧化合物，其體積為 3.4X10_6m3。
[0064]從DBD反應(yīng)器出口出來的氣體進入分析系統(tǒng)中，通過加熱帶保溫并分為兩路，一路通入到GC-MS(HP-5MS毛細管柱(30m X 0.25mm X 0.25μπι))檢測正己烷分解形成的含氧化合物及其濃度，還有一路作為尾氣排放。
[0065]在不同比能量密度、初始濃度及氣體流速下酮類的收率分別如圖3、圖4和圖5所示，當(dāng)比能量密度為250J/L，初始濃度為60ppmv的正己烷，氣體流量為100mL/min時總收率達到最大，為98.3%。
[0066]實施例2
[0067]本實施例為利用板式介質(zhì)阻擋反應(yīng)器制造等離子體放電制備含氧有機化合物的研究系統(tǒng)，除等離子體放電反應(yīng)器外，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與操作方法同實施例1，本實施例中具體工藝流程如圖6所示，主要由四大部分組成，S卩:模擬氣體發(fā)生系統(tǒng)、DBD反應(yīng)系統(tǒng)、放電系統(tǒng)和產(chǎn)物分析系統(tǒng)。
[0068]模擬氣體發(fā)生系統(tǒng)包括一個O2質(zhì)量流量計MFC3，兩個N2質(zhì)量流量計(MFC1和MFC12)和一個液體鼓泡瓶2，鼓泡瓶2置于水浴系統(tǒng)I中，水浴溫度為25°C。02占總流量的20%，兩路N2分別用于鼓吹正己烷及作為平衡氣體，O2和犯在混合器3中混合形成含一定濃度含正己烷的混合氣，從混合器中出來的混合氣中正己烷的濃度通過質(zhì)量流量計MFC3的流量a控制，進入混合器3中的正己烷溫度通過將裝有它們的鼓泡瓶2放在水浴中控制，混合氣3內(nèi)的混合氣溫度控制在50°C，從混合器出口到DBD反應(yīng)器5入口的輸送管路中用加熱帶控制保溫至500C，DBD反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度通過將DBD反應(yīng)器5置于高溫烘箱4中控制。
[0069]放電系統(tǒng)包括一個高壓探頭9，一個電流探頭8，一個高壓脈沖電源6和一個示波器
7。高壓探頭9和電流探頭8分別用來測定高壓脈沖電源的電壓和電流，高壓探頭9接在高壓端，電流探頭8接在接地端，它們的值通過示波器7來進行記錄和顯示。
[0070]DBD反應(yīng)系統(tǒng)主要包含一個DBD反應(yīng)器5，采用板式介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，其內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要包括一個不銹鋼外殼(未畫出)、兩塊不銹鋼電極421和422、對應(yīng)設(shè)置在兩塊不銹鋼電極外側(cè)的兩個接線端411和412、位于兩塊不銹鋼電極間的兩塊Al2O3板431和432以及位于兩塊Al2O3板中心處的兩條石英墊片44和兩條石英固定片45，通過兩個接線端411和412分別一端接高壓，可以是直流、交流或脈沖電壓，另一端接地，從而放電形成等離子體由有機物制備含氧化合物。兩條石英墊片44和兩條石英固定片45形成的空間內(nèi)可以是空的，也可以填充不同材料的介質(zhì)球，45的作用是即將介質(zhì)填充球控制放電空間內(nèi)并使混合氣體能夠正常通過此空間。
[0071]從DBD反應(yīng)器5出口出來的氣體進入分析系統(tǒng)中，通過加熱帶保溫并分為兩路，一路通入到GC-MS(HP-5MS毛細管柱(30mX 0.25mmX 0.25ym))檢測正己烷分解形成的含氧化合物及其濃度，還有一路進行正己烷吸收后作為尾氣排放。本實施例中，具體操作時O2流量控制在75ml/min，MFC2的N2流量分別為(425-a)，總流量為500ml/min的O2和N2在保溫至50°C的混合器中充分混合形成含一定濃度含正己烷的混合氣，再進入到平板式DBD反應(yīng)器中進行反應(yīng)，DBD反應(yīng)器置于溫度可控的高溫烘箱內(nèi)。
[0072]其中較為典型的結(jié)果是，當(dāng)正己烷初始濃度為300ppmv時，在不同比能量密度下生成的雙鍵氧在不同碳位置上的酮類的選擇性如圖7所示，當(dāng)比能量密度為250J/L，生成酮類選擇性達到最大，分別為2-己酮43.6%, 3-己酮37.8%,總選擇性最高為81.4%；控制正己烷初始濃度為300ppmv，比能量密度為250J/L下，在不同反應(yīng)溫度條件下生成酮類的選擇性如圖8所示，溫度為150°C時酮類選擇性最高為87.3%。
[0073]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的兩個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種等離子體放電制備含氧有機化合物的方法，其特征在于，包括如下步驟:將含有機化合物和含氧氣體的混合氣送入等離子體反應(yīng)器中，混合氣通過放電空間，同時對電極對施加電壓，電極對之間產(chǎn)生等離子體放電制備得到含氧有機化合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述有機化合物為C2+C2Q的烷烴、烯烴、炔烴、苯系物或萘系物質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述混合氣體中有機化合物的濃度為IOppmv?50% ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述含氧氣體為CO2、H20、O2、N02和O3中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述等離子體反應(yīng)器中壓力為0.01?IMPa;溫度為O?500°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述混合氣在等離子體反應(yīng)器中的流速為0.01?1000L/min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述混合氣在等離子體反應(yīng)器中的停留時間為0.1s?1h08.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述等離子體反應(yīng)器中所加電壓為直流、交流或脈沖電壓，電壓頻率為0.1Hz?10kHz，電壓峰值為1V?10kV。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述等離子體反應(yīng)器內(nèi)的比能量密度為I?1000J/Lo10.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述等離子體反應(yīng)器為管式介質(zhì)阻擋反應(yīng)器或板式介質(zhì)阻擋反應(yīng)器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體放電制備含氧有機化合物的方法，包括如下步驟：將含有機化合物和含氧氣體的混合氣送入等離子體反應(yīng)器中，混合氣通過放電空間，同時對電極對施加電壓，電極對之間產(chǎn)生等離子體放電制備得到含氧有機化合物。本發(fā)明操作簡單，不需要其它化學(xué)試劑；能量消耗少；無廢酸處理和無強酸腐蝕性，節(jié)能減排，安全性高；且提高了工業(yè)制備反應(yīng)的清潔性，降低了環(huán)境污染。
【IPC分類】C07C49/04, C07C45/28
【公開號】CN105541571
【申請?zhí)枴緾N201510938106
【發(fā)明人】翁珊, 金旗, 姚水良, 吳祖良, 江博瓊, 陸豪, 韓競一, 唐秀娟
【申請人】浙江工商大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月15日