[发明专利]一种TEMPO-4-氯化铵的制备方法

说明书

本发明涉及领域，具体提供了一种TEMPO‑4‑氯化铵的制备方法，包括如下步骤：S1将三丙酮胺与二甲胺加入水中，然后加入加氢催化剂进行加氢还原反应，得到N,N,2,2,6,6‑六甲基哌啶基‑4‑胺；S2在催化剂作用下，N,N,2,2,6,6‑六甲基哌啶基‑4‑胺与双氧水在溶剂中进行氧化反应，得到N,N,2,2,6,6‑六甲基哌啶基氧基‑4‑胺；S3将N,N,2,2,6,6‑六甲基哌啶基氧基‑4‑胺加入非质子溶剂中，然后通入氯甲烷，反应得到目标产物TEMPO‑4‑氯化铵，本发明的原料转化率高，溶剂绿色环保，且可直接进入下一步进行氧化反应操作；反应整体工序简单易操作，提纯步骤少、产物纯度高，成本低廉，原子经济，符合绿色生产的理念。

技术领域

本发明属于液流电池氧化还原活性材料技术领域，具体涉及一种TEMPO-4-氯化铵的制备方法。

背景技术

能源是社会和经济发展的重要物质基础，作为世界第二大经济体和最大的发展中国家，我国当前仍处于工业化和城市化发展阶段中后期，对能源的需求呈快速持续增长态势，“多煤贫油少气”的能源现状形成了资源短缺、环境污染和气候变化等多个挑战。

为解决能源危机和环境污染，寻找并开发可再生的清洁能源，己经成为国际社会的普遍共识。作为清洁、对环境友好的绿色能源，风能和太阳能受到了广泛的关注，并在近些年取得了阶段性的成果及应用。

然而，由于风速、太阳辐射强度及时间等因素会使风能、太阳能在发电过程中产生不稳定、间歇性等非稳态的电力输出，尤其是在大规模并网使用时，很容易对电网形成冲击，对电网提供的电能质量以及安全运行带来巨大的隐患，面临着电网接入和消纳问题。通过采用大规模储能系统可以将风能和太阳能产生的电能进行储存后，再通过人为干预，实现电力的稳定输出，提升电能质量，满足电网对可再生清洁能源发电的要求，并保证电网安全。因此，作为大规模储能系统相对应的储能技术己经成为解决能源问题的关键所在。

目前，适合于可再生能源发电的规模储能技术主要有抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、电化学储能技术等。其中，抽水蓄能技术和压缩空气储能技术是目前最成熟、应用最广泛的规模储能技术，具有较好的经济性好、储能容量大等显著优势。而这两类技术对地理位置和地质条件要求较高，且存在建设周期较长、前期投入费用高等问题，限制了技术的进一步发展。

就当前的技术发展水平来看，电化学储能技术不受地理位置等因素约束，具有设计灵活、规模易扩展、性质可调控、能量转换效率相对较高等优点，是一种理想的储能方法。在电化学储能技术中，液流电池采用水溶液作为电解液，安全性高，且功率单元和容量单元相对独立，具有设计灵活、储能规模大、循环寿命长等显著优势，不仅可以满足大规模储能的要求，又能实现电网调峰调频等功能，是电化学储能技术中最适合规模的储能技术。

其中，氧化还原液流电池是一类循环效率高、性质可调控的拥有广阔前景的储能体系。相比无机液流电池体系，以TEMPO及其衍生物作为氧化还原活性材料的有机液流电池，具有成本较低、电压较高、可逆性好、结构可调等优势。这是因为2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl，TEMPO) 是一种稳定的杂环氮氧化物自由基，其结构中四个邻位的甲基带来的位阻避免了二聚物的形成。该自由基可以发生可逆的单电子氧化过程，如下所示：

在应用于液流电池之前，TEMPO在有机化学中作为氧化反应的中间体已经被广泛研究，将TEMPO基本结构连接在聚合物上的衍生物也已作为可逆锂电池的电极材料被广泛研究。