環保絕緣氣體七氟異丁腈(C4F7N）的制備
隨著全球能源互聯網的不斷發展與創新，氣體絕緣封閉組合電器(GIS)和氣體絕緣輸電線路(GIL)在電網中得到大量應用。作為GIS和GIL內部絕緣介質的SF6，因其極佳的絕緣和滅弧性能以及較低的液化溫度而被認為是一種近乎理想的絕緣氣體。然而，SF6是較強的溫室效應氣體，其溫室效應潛能值（GWP）約是CO2的23500倍，大氣壽命約為3200a，被列為《京都議定書》六種限排氣體之一。由此，研發SF6替代氣體成為迫在眉睫的任務。
3M公司長期致力于絕緣替代氣體的研究，經過大量測試研發了七氟異丁腈(C4F7N)氣體。該氣體GWP值為2400，約為SF6的1/10，毒性較低，化學穩定性能優異，臭氧消耗潛能值(ODP)為0，大氣中壽命約為22a，在一個大氣壓下絕緣強度約為SF6的2倍。但是，該氣體液化溫度較高，約為–4.7℃，需與 CO2氣體混合使用。國外，GE 公司已研制出以C4F7N/CO2為環保絕緣氣體的 420 kV GIS，但國內對新型絕緣氣體研究起步較晚，對C4F7N制備技術公開報道較少。因此，采用何種新型有效的方法制備C4F7N，推動其制備技術的國產化成為亟需解決的難題。
（1）詳細總結國內外C4F7N傳統制備技術，分析各種方法的優缺點，工業生產難度和發展前景。其中以三氯–1,2,3–三嗪為原料法、以三氯–1,2,4–噻嗪為原料法和以全氟–2,5–二–異丙基–1,4–二氮雜環己–1,4–二烯為原料法的反應條件復雜，對反應設備要求高；以乙二腈為原料法的原料毒性較大、收率較低，不符合綠色化學的發展要求，工業生產難度大，發展前景一般。
（2）提出新型C4F7N制備技術，分析其優缺點，工業生產難度和發展前景。其中以七氟異丁酸甲酯為原料法、以氯甲酸酯為原料法、以碳酰氟為原料法以及以草酰氯為原料法具有反應條件簡單、反應設備要求低、收率較高等特點，特別是以草酰氯為原料的制備技術，能夠滿足工業生產要求，具有良好的發展前景。
無論是傳統還是新型C4F7N制備技術大都存在反應原料有毒和原子利用率低等問題。因此，采用綠色無毒原料、提高C4F7N收率將是制備技術發展的主要趨勢，以后將開展2個方面的研究：
（1）在設計C4F7N制備技術過程中以綠色合成為導向，將理論計算與實驗相結合，篩選獲得難度低、環境污染小和毒性低的反應原料。
（2）為進一步提高原子利用率，一方面，改進現有制備技術，深入探究原料配比、催化劑、反應溶劑和反應溫度對C4F7N收率的影響，確定最佳反應條件，提高反應收率；另一方面，借助理論計算設計C4F7N合成路徑，減少合成步驟，提高原子利用率。
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