用于生物柴油催化燃烧的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及用于生物柴油催化燃烧的催化剂及其制备方法。所述催化剂为钨掺杂六铝酸盐，分子式为WxBa+xMnAlO19+4x，分子式中的X为自然数，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为5%～30%。本发明专利技术催化剂能明显降低生物柴油热裂解温度，能够在燃烧中降低燃烧温度，减少积碳和氮氧化物生成。使用层流流动反应器，在30Torr，1000‑1500K温度的燃烧条件下，当本发明专利技术催化剂存在时能够使生物柴油燃烧模型化合物癸酸甲酯的热裂解温度降低200‑300K，使具有显著的实用意义。制备钨掺杂六铝酸盐催化剂既可以采用共沉淀法实现，也能采用浸渍法实现。本发明专利技术的制备工艺简单，而且原料来源广泛、价格低廉。

Catalyst for catalytic combustion of biodiesel and preparation method thereof

The invention relates to a catalyst for catalytic combustion of biodiesel and a preparation method thereof. The catalyst for the six tungsten doped aluminate, molecular formula WxBa+xMnAlO19+4x, molecular formula of X is a natural number, the quality of the content of tungsten doped tungsten six aluminate is 5% ~ 30%. The catalyst of the invention can obviously reduce the pyrolysis temperature of the biodiesel, can reduce the combustion temperature in the combustion, and reduce the generation of carbon and nitrogen oxides. Laminar flow reactor, used in 30Torr, 1500K 1000 combustion conditions temperature, pyrolysis temperature in the presence of the catalyst of the invention can make biodiesel combustion model compound methyl decanoate decreased 200 300K, which is of significant practical significance. The preparation of tungsten doped six aluminate catalyst can be realized by the method of coprecipitation and impregnation. The preparation process is simple, and the raw material source is wide and the price is low.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物柴油应用
，具体涉及用于生物柴油催化燃烧的催化剂。
技术介绍
能源危机与环境污染是当今人类面对的重大课题。由于石化燃料不可再生性以及大量应用造成的环境污染，作为替代能源，生物柴油以前优越的环保性能受到各界的普遍重视。生物柴油是以动植物油脂、微生物油脂以及餐饮废油经酯化或酯交换工艺制得的主要成分为长链脂肪酸甲酯的液体燃料，其性能与普通柴油非常相似，是优质的石化燃料替代品。由于生物柴油粘度大、闪点低，在用于发动机燃烧时，燃烧温度过高会产生氮氧化物和碳烟等污染物，因此通过催化燃烧降低燃烧时的反应温度是提高生物柴油利用效率，减少氮氧化物污染物，减少积碳的主要方法。目前催化燃烧催化剂主要集中在钯、铂等贵金属材料上，如一种氧化铝负载，以钯、铂、钌等贵金属为主要活性成分的甲烷燃烧催化剂。由于贵金属资源非常有限，价格昂贵难以用于实际生产；一种有铜、锰、锆、铈金属复氧化物组成用于苯废气燃烧的催化剂；一种以铁、钴掺杂的六铝酸盐催化剂，并考察了用于甲烷燃烧的催化效果[分子催化。这些催化剂适用于低沸点、易燃有机气体催化燃烧，对于高闪点的生物柴油催化燃烧效果不理想，积碳较多。
技术实现思路
针对现有贵金属燃烧催化剂成本高、来源有限，非贵金属燃烧催化剂对高闪点生物柴油燃烧催化效果不理想等问题，本专利技术提供一种用于生物柴油催化燃烧的催化剂及其制备方法。用于生物柴油催化燃烧的催化剂为钨掺杂六铝酸盐，分子式为WxBaxMnAlO19+4x，分子式中的X为自然数，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为5%～30%。采用共沉淀法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：（1）将硝酸钡、四水合硝酸锰和九水合硝酸铝混合，溶于蒸馏水中，配制得到溶液甲；再将五水合钨酸铵和氨水混合，配制得到溶液乙；（2）搅拌条件下，将溶液乙加入到溶液甲中，将生成的沉淀过滤，200℃干燥后，1200℃焙烧3小时，得到钨掺杂六铝酸盐。采用浸渍法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：（1）将硝酸钡、四水合硝酸锰和硝酸铝混合，溶于蒸馏水中；搅拌下，加入质量浓度25%的氨水，生成大量沉淀，将生成的沉淀物过滤，200℃干燥，得到干燥沉淀物；（2）将五水合钨酸铵溶于蒸馏水中，再加入到步骤（1）所述干燥沉淀物中，室温浸泡1～2小时；100℃下将水蒸干，200℃干燥1～2小时，1200℃焙烧3小时，得到钨掺杂六铝酸盐。本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：1.本专利技术提供的催化剂催化活性好，能明显降低生物柴油热裂解温度，能够在燃烧中降低燃烧温度，减少积碳和氮氧化物生成。在实验条件下，由图1可见，使用层流流动反应器，在30Torr，1000-1500K温度的燃烧条件下，当本专利技术催化剂存在时能够使生物柴油燃烧模型化合物癸酸甲酯的热裂解温度降低200-300K，使具有显著的实用意义。2.本专利技术提供的催化剂制备工艺简单，而且原料来源广泛、价格低廉。附图说明图1为无催化剂时癸酸甲酯热裂解温度曲线。图2为本专利技术催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线。图3为实施例2催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线。图4为实施例3催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线。图5为实施例4催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地说明。实施例1采用共沉淀法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：（1）取26g（0.1mol）硝酸钡、25.1g（0.1mol）四水合硝酸锰和233g（1.1mol）九水合硝酸铝溶于500mL蒸馏水中，制得溶液甲；取2.61g（钨原子物质的量0.01mol）五水合钨酸铵，溶于102g（1.5mol）质量浓度25%的氨水中，制得溶液乙；（2）搅拌条件下，将溶液乙加入到溶液甲中，生成大量沉淀，将生成的沉淀过滤，200℃干燥，1200℃焙烧3小时，得77g钨掺杂六铝酸盐催化剂，77g钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为6%。催化剂表征：XRD谱表明样品中存在锰取代的六铝酸盐相，氧化钨相以及钨酸钡相。催化剂活性测试：催化癸酸甲酯热裂解实验，由图1与图2癸酸甲酯热裂解曲线比较可知该催化剂能有效降低裂解温度200K左右。实施例2采用共沉淀法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：（1）取26g（0.1mol）硝酸钡、25.1g（0.1mol）四水合硝酸锰和233g（1.1mol）九水合硝酸铝溶于500mL蒸馏水中，制得溶液甲；取5.22g（钨原子物质的量0.02mol）五水合钨酸铵，溶于102g（1.5mol）质量浓度25%的氨水中，制得溶液乙；（2）搅拌条件下，将溶液乙加入到溶液甲中，生成大量沉淀，将生成的沉淀过滤，200℃干燥，1200℃焙烧3小时，得83g钨掺杂六铝酸盐催化剂，83g钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为12%。催化剂表征：XRD谱表明样品中存在锰取代的六铝酸盐相，氧化钨相以及钨酸钡相。催化剂活性测试：催化癸酸甲酯热裂解实验，由图1与图2、图3癸酸甲酯热裂解曲线比较可知该催化剂能有效降低裂解温度250K左右。实施例3采用浸渍法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：（1）取26g（0.1mol）硝酸钡、25.1g（0.1mol）四水合硝酸锰和233g（1.1mol）硝酸铝溶于500mL蒸馏水中；搅拌下，加入102g（1.5mol）质量浓度25%的氨水，生成大量沉淀，将生成的沉淀过滤，200℃干燥，得到干燥沉淀物。（2）将2.61g（钨原子物质的量0.01mol）五水合钨酸铵溶于20mL蒸馏水中，加入到干燥沉淀物中，室温浸泡1小时；100℃下将水蒸干，200℃干燥1小时，1200℃焙烧3小时，得79g钨掺杂六铝酸盐催化剂，79g钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为6%。催化剂表征：XRD谱表明样品中存在锰取代的六铝酸盐相，氧化钨相以及钨酸钡相。催化剂活性测试：催化丁酸甲酯热裂解实验，由图4与图1、图2热癸酸甲酯裂解曲线比较可知该催化剂与实施例1所得催化剂具有相同催化效果。实施例4采用浸渍法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：（1）取26g（0.1mol）硝酸钡、25.1g（0.1mol）四水合硝酸锰和233g（1.1mol）硝酸铝溶于500mL蒸馏水中，搅拌下加入102g（1.5mol）质量浓度25%的氨水，生成大量沉淀，将生成的沉淀过滤，200℃干燥，得到干燥沉淀物。（2）将5.22g（钨原子物质的量0.02mol）五水合钨酸铵溶于30mL水溶液中，加入到干燥沉淀物中，室温浸泡2小时；100℃下将水蒸干，200℃干燥2小时，1200℃焙烧3小时，得84g钨掺杂六铝酸盐催化剂，84g钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为12%。化剂表征：XRD谱表明样品中存在锰取代的六铝酸盐相，氧化钨相以及钨酸钡相。催化剂活性测试：催化丁酸甲酯热裂解实验，由图5与图1、图3癸酸甲酯热裂解曲线比较可知该催化剂与实施例2所得催化剂具有相同催化效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生物柴油催化燃烧的催化剂，其特征在于：所述催化剂为钨掺杂六铝酸盐，分子式为WxBaxMnAlO19+4x，分子式中的X为自然数，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为5%～30%。

【技术特征摘要】
1.用于生物柴油催化燃烧的催化剂，其特征在于：所述催化剂为钨掺杂六铝酸盐，分子式为WxBaxMnAlO19+4x，分子式中的X为自然数，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为5%～30%。2.制备权利要求1所述催化剂的方法，其特征在于采用共沉淀法的操作步骤如下：（1）将硝酸钡、四水合硝酸锰和九水合硝酸铝混合，溶于蒸馏水中，配制得到溶液甲；再将五水合钨酸铵和氨水混合，配制得到溶液乙；（2）搅拌条件下，将溶液乙加入到溶液甲中，将生成的沉淀过滤，干燥，焙烧，得到钨掺杂六铝酸盐。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：（1）取26g硝酸钡、25.1g四水合硝酸锰和233g九水合硝酸铝溶于500mL蒸馏水中，制得溶液甲；取2.50～5.50g五水合钨酸铵，溶于102g质量浓度25%的氨水中，制得溶液乙；（2）搅拌条件下，将溶液乙加入到溶液甲中，生成大量沉淀，将生成的沉淀过滤，200℃干燥，1200℃焙烧3小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张李东，钟铮，翟翌童，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34