多环高密度碳氢燃料、其前体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了多环高密度碳氢燃料、其前体及其制备方法和应用。所述多环高密度碳氢燃料前体的结构式包括式(1)和/或式(2)：本发明专利技术的多环高密度碳氢燃料前体具有多环结构，利用该多环高密度碳氢燃料前体可以制备得到密度大于0.9g/cm3、体积热值不低于39.7MJ/L、冰点低于

【技术实现步骤摘要】
多环高密度碳氢燃料、其前体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及燃料
，尤其涉及多环高密度碳氢燃料、其前体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]提高燃料能量密度是低成本提高飞行器综合性能的有效途径。燃料的密度越大，其单位体积燃烧时所释放的能量就越大，因此在飞行器油相体积一定时，可使燃料携带更大能量，从而满足日益提高的飞行器航程的要求；或在满足飞行器航速和射程所需的推动力下，减小飞行器携带的燃料箱容积，有利于实现飞行器小型化，提高其机动性、灵活性和突防能力。
[0003]一般来说，高密度碳氢燃料的密度大于0.85g/mL，其性质主要是由其分子骨架结构(包括直链、支链和环状结构等)和空间构型(包括桥式和挂式、顺式和反式等空间异构体)决定，研究表明，燃料中碳数和环数越多，燃料的密度越大，例如，以链烷烃类为主的航空煤油密度为0.78g/mL，而以环烷烃类为主的火箭煤油密度则提高至0.83g/mL。目前，虽然利用环增长策略可以有效的提高燃料的密度，但是获得的燃料密度仍不能有效满足要求。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种多环高密度碳氢燃料前体，利用该多环高密度碳氢燃料前体可以制备得到密度大于0.9g/cm3、体积热值不低于39.7MJ/L、冰点低于
‑
55℃的多环高密度碳氢燃料，可兼具保证飞行器灵活轻便和有效提高其航程、航速、载荷等飞行器性能的双重作用。
[0006]在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种多环高密度碳氢燃料前体，所述多环高密度碳氢燃料前体的结构式包括式(1)和/或式(2)：
[0007][0008]在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种前面所述的多环高密度碳氢燃料前体的制备方法，该制备方法包括：
[0009]以光敏剂作为催化剂，在紫外光照射下使降冰片烯和环己酮发生环加成反应，得到所述多环高密度碳氢燃料前体。
[0010]进一步地，所述光敏剂包括丙酮、苯乙酮、二苯甲酮、米氏酮、芴酮和占吨酮中的至少一种。
[0011]进一步地，所述光敏剂、降冰片烯和环己酮的摩尔比为0.05:1:4～0.2:1:4。
[0012]进一步地，所述环加成反应的温度为
‑
20～30℃，时间为1
‑
12h；
[0013]和/或，紫外光的入射光通量为50～170m W/cm2。
[0014]在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种多环高密度碳氢燃料，所述多环高密度碳氢燃料是利用前面所述的多环高密度碳氢燃料前体制备得到的，且所述多环高密度碳氢燃料的结构式包括式(3)和/或式(4)：
[0015][0016]进一步地，所述多环高密度碳氢燃料的密度为0.91～1.01g/cm3；
[0017]和/或，所述多环高密度碳氢燃料的体积净热值不低于39.7MJ/L；
[0018]和/或，所述多环高密度碳氢燃料的冰点低于
‑
55℃。
[0019]在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种前面所述的多环高密度碳氢燃料的制备方法，包括：
[0020]在氢气氛围下，通过加氢脱氧催化剂与分子筛共同作用，使前面所述的多环高密度碳氢燃料前体进行加氢脱氧反应，得到所述多环高密度碳氢燃料。
[0021]进一步地，所述加氢脱氧催化剂包括Pt/C、Rh/C、Pd/C和Pd/TiO2中的至少一种，所述分子筛包括H
‑
Y、Pt/H
‑
Y、ZSM
‑
5和H
‑
β中的至少一种；
[0022]和/或，氢气压力为0.5
‑
6MPa，加氢脱氧反应时间为1
‑
12h。
[0023]在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种前面所述的多环高密度碳氢燃料在航空航天中的用途。
[0024]与现有技术相比，本专利技术至少可以取得以下有益效果：
[0025]本专利技术的多环高密度碳氢燃料前体具有多环结构，利用该多环高密度碳氢燃料前体可以制备得到密度大于0.9g/cm3、体积热值不低于39.7MJ/L、冰点低于
‑
55℃的多环高密度碳氢燃料，可兼具保证飞行器灵活轻便和有效提高其航程、航速、载荷等飞行器性能的双
重作用。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0027]在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种多环高密度碳氢燃料前体，所述多环高密度碳氢燃料前体的结构式包括式(1)和/或式(2)：
[0028][0029]本专利技术的多环高密度碳氢燃料前体具有多环结构，利用该多环高密度碳氢燃料前体可以制备得到密度大于0.9g/cm3、体积热值不低于39.7MJ/L、冰点低于
‑
55℃的多环高密度碳氢燃料，可兼具保证飞行器灵活轻便和有效提高其航程、航速、载荷等飞行器性能的双重作用。
[0030]可以理解的是，多环高密度碳氢燃料前体中，可以只含有式(1)所示的结构式，也可以只含有式(2)所示的结构式，还可以同时含有式(1)和式(2)所示的结构式。多环高密度碳氢燃料前体的名称可以为氧杂环丁烷。
[0031]在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种前面所述的多环高密度碳氢燃料前体的制备方法，该制备方法包括：
[0032]以光敏剂作为催化剂，在紫外光照射下使降冰片烯和环己酮发生环加成反应，得到所述多环高密度碳氢燃料前体。
[0033]需要说明的是，降冰片烯的结构式为环己酮的结构式为上述环加成反应为光致转置Patern
ò‑
B
ǜ
chi反应，为降冰片烯与环己酮之间的[2+2]环加成反应，具体的反应式为：
[0034][0035]本专利技术采用光敏剂对与进行光致转置Patern
ò‑
B
ǜ
chi反应，通过一步环加成可以高收率得到具有多环结构的高密度碳氢燃料前体；光敏化反应具有条件温和、产物选择性高、工艺能耗低等优点，光敏剂易与产物分离、三重态能量高且寿命长，使得合成多环高密度碳氢燃料前体的成本较低，合成方法简单，产物收率高以及光敏剂易于从体系中分离，有利于保证产物的纯度；另外，相比于其他非均相催化剂，使用光敏剂作为催化剂进行光致敏化可以使得目标产物选择性高，反应稳定性好。
[0036]在本专利技术的一些实施方式中，上述紫外光可以由365nm LED灯带提供，具体地，使得365nm LED灯带照射反应物使其发生环加成反应。在本专利技术的一些实施方式中，紫外光的入射光通量为50～170m W本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多环高密度碳氢燃料前体，其特征在于，所述多环高密度碳氢燃料前体的结构式包括式(1)和/或式(2)：2.一种权利要求1所述的多环高密度碳氢燃料前体的制备方法，其特征在于，包括：以光敏剂作为催化剂，在紫外光照射下使降冰片烯和环己酮发生环加成反应，得到所述多环高密度碳氢燃料前体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述光敏剂包括丙酮、苯乙酮、二苯甲酮、米氏酮、芴酮和占吨酮中的至少一种。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述光敏剂、降冰片烯和环己酮的摩尔比为0.05:1:4～0.2:1:4。5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述环加成反应的温度为
‑
20～30℃，时间为1
‑
12h；和/或，紫外光的入射光通量为50～170m W/cm2。6.一种多环高密度碳氢燃料，其特征在于，所述多环高密度碳氢燃料是利用权利要求1所述的多环高密度碳氢燃料前体制备得到的，且所述多环高密度碳氢燃料的结构式包括式(3)和/或式(4)：
7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘伦，邹吉军，胡锦秀，刘怡，王涖，张香文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：