碳炔的製備的製作方法

2023-06-15 06:31:11

專利名稱：碳炔的製備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型碳材料碳炔的製備方法。
背景技術：
碳炔(Carbyne)是除了金剛石、石墨、富勒烯以外的碳的第四種同素異形體，以sp雜化成鍵為特徵，呈線型結構。碳炔有兩種異構體α型，為三鍵和單鍵交替的共軛三鍵型；β型，為累積雙鍵型。線型碳獨特的結構及性質令化學及物理學界十分重視。例如，由於碳炔有很高的共軛π電子密度，具有導電性(Udod I A，Bulychev B M，Sirotinkin S P，et al.Synth.Met.，1993，6057)。此外，碳炔由於具有抗凝血性及良好的生物體適應性，可以作為藥物的外衣包裹材料和外科手術的縫合線(Kudryavtsev YU P，Heimann R B，Evsyukov S E.Mater.Sci.1996，315557-5571)，而且還在超強纖維材料、固態氧敏傳感器、常溫超導材料及人造金剛石的生產等方面都有很好的科學與商業價值(王世華，陳梓雲，王茹.新型炭材料，1999，14(1)7379)。
幾十年來文獻報導的碳炔的合成方法有很多，如炔烴縮聚法(A.S.Hay，J.Polym.Sci.Part A-1，1969(7)1625；Kijima M，Sakai Y，Shirkawa H，Synth.Met.，1995，171837)、其他碳材料的相變法(汪帆，石高全.雲南化工，2000，27(4)23 24.)及高分子的相似轉變法。其中高分子的相似轉變法因某些聚合物(如聚滷乙烯等)本身具有線型長鏈，只要消去聚合物中除碳以外的其他原子，就可能得到碳炔，因此比較簡便快捷，在上世紀七八十年代對這種合成法進行了廣泛研究(Vasilii V.Korshak，Yuri P.Kudryavtsev，Chem.，Rapid Commun.，1988(9)135-140；K.Akagi，M.Nishiguchi，H.Shirakawa，Synthetic Metals，1987(17)557-562)。然而，由於聚合物本身結構的均一性難以保證，因此製備效率太低。

發明內容
本發明中的目的是以液態小分子多滷代烷烴和多滷代烯烴為原料，以KOH等強鹼為脫滷試劑，原料與脫滷試劑按摩爾比混合，在相轉移催化劑的作用下，於密閉容器中採用球磨的方式混合物，反應溫度0～50℃，反應時間0.5～10h，直接脫滷化氫同時聚合製得碳炔。製備反應方程式如下(1)多滷代烷烴(以三滷乙烷為例)
(2)多滷代烯烴(以二滷乙烯為例)
本發明中涉及的原料小分子滷代烷烴或多滷代烯烴包括三滷乙烷，四滷丙烷，五滷丁烷，二滷乙烯，三滷丙稀，四滷丁烯。
本發明中涉及的脫滷試劑為KOH、NaOH、NH3.H2O、DBU等鹼性物質，脫滷試劑與多滷代烴的摩爾比為5～15∶1。
本發明中涉及的相轉移催化劑為PEG200～600，四丁基溴化銨，用量為小分子化合物原料質量的1～20％。
本發明涉及的原料混合方式為球磨法，球磨機轉速為100～3000轉/分。
採用球磨的方式混合反應物，以提高製備碳炔的效率，簡化製備條件。此法製備的產物的含碳量高達70～75％。


圖1.碳炔產物的Raman光譜圖2.碳炔產物的IR譜圖具體實施方式
將6ml 1，1，2-三氯乙烷，1mlPEG600，及30gKOH粉末加入球磨罐中，密閉後於室溫下球磨3h，球磨機轉速為500轉/分，有黑色粉末狀產物生成。將產物混合物加入到500ml去離子冰水中，以溶解未反應的KOH，之後用去離子水洗滌至濾液呈中性，且無氯離子(用AgNO3檢測)，再用丙酮洗滌至濾液無色。產物在常溫下真空乾燥16h。元素分析結果C73.13％，H3.21％，Cl4.58％，O18.03％。圖1為產物的Raman光譜，圖2為產物的IR光譜。由產物的Raman光譜可知，2175和1573cm-1處出現兩個較強的散射峰，2175cm-1的峰歸屬為碳碳三鍵峰，1573cm-1峰歸屬為碳碳雙鍵峰，說明此法製備的碳炔含共軛三鍵型(α型)和累積雙鍵型(β型)兩種異構體。由IR光譜數據可知，表徵碳炔不飽和結構的峰出現在2160和1596cm-1處，分別歸屬為C＝C和C＝C的伸縮振動峰[13]，其他幾個主要吸收峰代表的化學鍵為3435cm-1為-OH的伸縮振動峰，2980cm-1為脂肪烴碳鏈上的-C-H的伸縮振動，1709cm-1為C＝O的伸縮振動峰，1092cm-1為C-O-C的伸縮振動峰。
權利要求
1.一種碳炔的製備方法，其特徵是由小分子多滷代烷烴或多滷代烯烴為原料，於密閉容器中與脫滷試劑按摩爾比5～15∶1混合，在相轉移催化劑作用下，在0～50℃反應0.5～10h，直接脫滷化氫同時聚合製得碳炔。
2.根據權利要求1所述的碳炔的製備方法，其特徵是原料小分子多滷代烷烴或多滷代烯烴包括三滷乙烷，四滷丙烷，五滷丁烷，二滷乙烯，三滷丙稀，四滷丁烯。
3.根據權利要求1所述的碳炔的製備方法，其特徵是脫滷試劑為鹼性物質KOH、NaOH、NH3.H2O、DBU。
4.根據權利要求1所述的碳炔的製備方法，其特徵是相轉移催化劑為PEG200-600，四丁基溴化銨，加入質量為原料的1～20％。
5.根據權利要求1所述的碳炔的製備方法，其特徵是反應原料混合方式為球磨法，球磨機轉速為100～3000轉/分。
全文摘要
本發明涉及碳炔的製備方法。以小分子多滷代烷烴和多滷代烯烴為原料，以強鹼為脫滷試劑，在相轉移催化劑的作用下，於密閉容器中採用球磨的方式混合反應物製得碳炔。此法製備條件簡便，產物的含碳量高達70～75％。
文檔編號C01B31/00GK101028921SQ200610058000
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月3日 優先權日2006年3月3日
發明者王維坤, 王安邦, 餘仲寶, 苑克國, 楊裕生 申請人:中國人民解放軍63971部隊