[发明专利]低温等离子电场辅助合成有机硅化合物的方法和装置

权利要求书

1.一种低温等离子负电晕放电电场辅助合成有机硅化合物的方法，其中，所述方法包括如下步骤：将含碳气体和含氢气体通入反应器，所述反应器具有负电晕放电电场，和放置含硅化合物的溶液床，所述负电晕放电电场为直流负电晕放电电场，或者其他可提供足够能量将反应气体分子氧化分解为原子、离子、自由基等的电场源。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述直流负电晕放电电场为高频高压直流负电晕放电电场。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述含碳气体和含氢气体在负电晕放电电场内经反应后生成碳氢化合物分子、离子和/或自由基，生成的碳氢化合物分子、离子和/或自由基与含硅化合物接触，反应，使含硅化合物中的二氧化硅实施重整，制备得到有机硅化合物。

优选地，所述有机硅化合物优选为有机硅氧烷化合物，例如有机硅氧烷低聚物C_2nH_6nO_nSi_n，其中n为整数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，在负电晕放电电场中可以使用各种含碳气体，例如CH₄、CO₂、CO和其它含碳气体，在负电晕放电电场中可使用各种含氢气体，例如CH₄、H₂O、H₂和其他含氢气体，所述含碳气体和含氢气体经负电晕放电电场分解以产生各种活性组分，如O₃、H^-、H、CH₃·和CO。

优选地，在负电晕放电电场中可使用CH₄、CO₂、CO和其它含碳气体与H₂O、H₂和气体含氢气体的混合气体。

优选地，所述含碳气体来自燃烧装置产生的气体、含有甲烷的碳源气、或者气体发生装置产生的气体，例如为天然气、页岩气、煤层气、沼气、水煤气、焦炉煤气、烟道气等等。

优选地，所述含硅化合物的溶液可以是硅酸钠、硅酸锂、硅酸、氯化硅或其它含硅化合物的溶液。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，以CO₂作为碳源，H₂或H₂O作为氢源，在负电晕放电电场区域内负电晕放电电场的电极进行电晕放电，释放大量负电子黏附于CO₂和H₂或H₂O分子表面，气体分子捕获这些高能电子形成高能量的电负性气体离子，例如H₂^-，CO₂^-，CO^-或H^-等负离子，以及CH₃·和H·等自由基，这些负离子将被强制再还原或重整成为一些短链碳氢化合物或基团，生成的短链碳氢化合物或基团在电场的作用下可以进一步生成如CH₃·和H·等自由基。生成的自由基可与含硅化合物的溶液床接触，从而与含硅化合物(如硅酸钠或二氧化硅)进行反应制备得到有机硅化合物。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，所述含碳气体、含氢气体和含硅化合物经负电晕放电电场重整后获得混合气，该重整后的混合气经冷凝器冷凝后均可分离成气液两相；其中，气相包括未反应的碳氧化物和碳氢化合物；液相包括水和有机硅分子。

7.一种低温等离子辅助合成有机硅化合物的装置，其中，所述装置包括具有一个负电晕放电电场的等离子体区域的反应室，在所述等离子体区域下方设置一个放置含硅化合物的溶液床。