46]图3是本发明实施例1中不同初始浓度下酮类的收率图。
[0047]图4是本发明实施例1中不同气体流速下酮类的收率图。
[0048]图5是本发明所采用板式介质阻挡反应器内部电极对的结构示意图。
[0049]图6是本发明实施例2的工艺流程图。
[0050]图7是本发明实施例2中不同比能量密度下酮类的选择性图。
[0051]图8是本发明实施例2中不同反应温度下酮类的收率图。
[0052]图中所示附图标记如下:
[0053]111、112-聚四氟乙烯接头12-铂电极131、132_铝箔胶带
[0054]14-石英管411、412_接线端 421、422_不锈钢电极
[0055]431、432-A1203板44-石英垫片 45-石英固定片
[0056]1-水浴系统2-液体鼓泡瓶 3-混合器
[0057]4-高温烘箱5-DBD反应器6_高压脉冲电源
[0058]7-示波器8-电流探头9-高压探头
【具体实施方式】
[0059]实施例1
[0060]利用管式介质阻挡反应器制造等离子体放电制备含氧有机化合物的研究系统，主要由四大部分组成，即:模拟气体发生系统、DBD反应系统、放电系统和产物分析系统。模拟气体发生系统包括一个02质量流量计，两个N2质量流量计和一个液体鼓泡瓶。02占总流量的20%，两路N2分别用于鼓吹正己烷及作为平衡气体，02和他在混合器中混合形成含一定浓度含正己烷的混合气，从混合器中出来的混合气中正己烷的浓度通过质量流量计MFC3的流量a控制，混合器中正己烷温度通过将装有它们的鼓泡瓶放在水浴中控制，从混合器出口到DBD反应器入口的输送管路中用加热带控制保温至50°C，DBD反应器内反应温度通过将DBD反应器置于高温烘箱中控制。
[0061]放电系统包括一个高压探头，一个电流探头，一个高压脉冲电源和一个示波器。高压探头和电流探头分别用来测定高压脉冲电源的电压和电流，高压探头接在高压端，电流探头接在接地端，它们的值通过示波器来进行记录和显示。
[0062]反应系统主要包含一个DBD反应器，具体结构如图1所示。本实施方式中DBD反应器由一个石英管14，一根铝电极12，一个铝箔胶带(131和132)，两个聚四氟乙烯接头(111和112)，一个进气口和一个出气口组成。石英管的两端分别固定一个聚四氟乙烯接头，进气口和出气口分别开设在石英管与对应聚四氟乙烯接头配合处的管壁上。
[0063]石英管4的外径为25.1mm，内径为22.0mm，放置在石英管内的铝电极2的直径为2 Imm，铝箔胶带3的宽度为10mm，铝箔胶带3接放电系统的高压脉冲电源，铝电极2—端接地，这样就形成了一个放电空间将有机化合物通过等离子体放电转化为含氧化合物，其体积为 3.4X10_6m3。
[0064]从DBD反应器出口出来的气体进入分析系统中，通过加热带保温并分为两路，一路通入到GC-MS(HP-5MS毛细管柱(30m X 0.25mm X 0.25μπι))检测正己烷分解形成的含氧化合物及其浓度，还有一路作为尾气排放。
[0065]在不同比能量密度、初始浓度及气体流速下酮类的收率分别如图3、图4和图5所示，当比能量密度为250J/L，初始浓度为60ppmv的正己烷，气体流量为100mL/min时总收率达到最大，为98.3%。
[0066]实施例2
[0067]本实施例为利用板式介质阻挡反应器制造等离子体放电制备含氧有机化合物的研究系统，除等离子体放电反应器外，系统结构与操作方法同实施例1，本实施例中具体工艺流程如图6所示，主要由四大部分组成，S卩:模拟气体发生系统、DBD反应系统、放电系统和产物分析系统。
[0068]模拟气体发生系统包括一个O2质量流量计MFC3，两个N2质量流量计(MFC1和MFC12)和一个液体鼓泡瓶2，鼓泡瓶2置于水浴系统I中，水浴温度为25°C。02占总流量的20%，两路N2分别用于鼓吹正己烷及作为平衡气体，O2和犯在混合器3中混合形成含一定浓度含正己烷的混合气，从混合器中出来的混合气中正己烷的浓度通过质量流量计MFC3的流量a控制，进入混合器3中的正己烷温度通过将装有它们的鼓泡瓶2放在水浴中控制，混合气3内的混合气温度控制在50°C，从混合器出口到DBD反应器5入口的输送管路中用加热带控制保温至500C，DBD反应器内反应温度通过将DBD反应器5置于高温烘箱4中控制。
[0069]放电系统包括一个高压探头9，一个电流探头8，一个高压脉冲电源6和一个示波器
7。高压探头9和电流探头8分别用来测定高压脉冲电源的电压和电流，高压探头9接在高压端，电流探头8接在接地端，它们的值通过示波器7来进行记录和显示。
[0070]DBD反应系统主要包含一个DBD反应器5，采用板式介质阻挡放电反应器，其内部具体结构如图5所示，主要包括一个不锈钢外壳(未画出)、两块不锈钢电极421和422、对应设置在两块不锈钢电极外侧的两个接线端411和412、位于两块不锈钢电极间的两块Al2O3板431和432以及位于两块Al2O3板中心处的两条石英垫片44和两条石英固定片45，通过两个接线端411和412分别一端接高压，可以是直流、交流或脉冲电压，另一端接地，从而放电形成等离子体由有机物制备含氧化合物。两条石英垫片44和两条石英固定片45形成的空间内可以是空的，也可以填充不同材料的介质球，45的作用是即将介质填充球控制放电空间内并使混合气体能够正常通过此空间。
[0071]从DBD反应器5出口出来的气体进入分析系统中，通过加热带保温并分为两路，一路通入到GC-MS(HP-5MS毛细管柱(30mX 0.25mmX 0.25ym))检测正己烷分解形成的含氧化合物及其浓度，还有一路进行正己烷吸收后作为尾气排放。本实施例中，具体操作时O2流量控制在75ml/min，MFC2的N2流量分别为(425-a)，总流量为500ml/min的O2和N2在保温至50°C的混合器中充分混合形成含一定浓度含正己烷的混合气，再进入到平板式DBD反应器中进行反应，DBD反应器置于温度可控的高温烘箱内。
[0072]其中较为典型的结果是，当正己烷初始浓度为300ppmv时，在不同比能量密度下生成的双键氧在不同碳位置上的酮类的选择性如图7所示，当比能量密度为250J/L，生成酮类选择性达到最大，分别为2-己酮43.6%, 3-己酮37.8%,总选择性最高为81.4%；控制正己烷初始浓度为300ppmv，比能量密度为250J/L下，在不同反应温度条件下生成酮类的选择性如图8所示，温度为150°C时酮类选择性最高为87.3%。
[0073]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的两个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种等离子体放电制备含氧有机化合物的方法，其特征在于，包括如下步骤:将含有机化合物和含氧气体的混合气送入等离子体反应器中，混合气通过放电空间，同时对电极对施加电压，电极对之间产生等离子体放电制备得到含氧有机化合物。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述有机化合物为C2+C2Q的烷烃、烯烃、炔烃、苯系物或萘系物质。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述混合气体中有机化合物的浓度为IOppmv?50% ο4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述含氧气体为CO2、H20、O2、N02和O3中的至少一种。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述等离子体反应器中压力为0.01?IMPa;温度为O?500°C。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述混合气在等离子体反应器中的流速为0.01?1000L/min。7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述混合气在等离子体反应器中的停留时间为0.1s?1h08.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述等离子体反应器中所加电压为直流、交流或脉冲电压，电压频率为0.1Hz?10kHz，电压峰值为1V?10kV。9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述等离子体反应器内的比能量密度为I?1000J/Lo10.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述等离子体反应器为管式介质阻挡反应器或板式介质阻挡反应器。
【专利摘要】本发明公开了一种等离子体放电制备含氧有机化合物的方法，包括如下步骤：将含有机化合物和含氧气体的混合气送入等离子体反应器中，混合气通过放电空间，同时对电极对施加电压，电极对之间产生等离子体放电制备得到含氧有机化合物。本发明操作简单，不需要其它化学试剂；能量消耗少；无废酸处理和无强酸腐蚀性，节能减排，安全性高；且提高了工业制备反应的清洁性，降低了环境污染。
【IPC分类】C07C49/04, C07C45/28
【公开号】CN105541571
【申请号】CN201510938106
【发明人】翁珊, 金旗, 姚水良, 吴祖良, 江博琼, 陆豪, 韩竞一, 唐秀娟
【申请人】浙江工商大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月15日