甲醇汽油复合纳米添加剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种甲醇汽油复合纳米添加剂的制备方法。该方法包括：将烷烃、短链脂肪醇、表面活性剂分别与参杂元素硝酸盐甲醇溶液、氨的甲醇溶液按比例混合制成非水微乳液Ａ、Ｂ；将非水微乳液Ａ和Ｂ等体积混合；搅拌静置后通入氧气，反应后即得到甲醇汽油复合纳米添加剂。该法制备的复合纳米粒子粒径均匀，无须经过过滤、洗涤等步骤即可直接添加到甲醇汽油中，在使用状态下仍可保持纳米级分散状态，可有效降低甲醇汽油燃烧过程中的甲醛尾气排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃油添加剂，特别是涉及在甲醇汽油、汽油中使用的复合纳米添加剂的制备 方法。
技术介绍
醇类混合燃料是应用潜力较大的一类替代能源，其中甲醇汽油在我国已经得到了较大范 围的推广应用。尽管普遍认为比例适当的甲醇燃油能够提高发动机功率，降低油耗，甲醇汽 油还显示了降低CO、碳氢化合物、固体颗粒等排放的效果。但一些研究发现由于燃烧温度较低，甲醇汽油可能存在NOx化合物排放以及含甲醛尾气排放问题。目前国内外主要采用改进三元催化装置解决含甲醛尾气排放问题。此外，国外Oxonica公司提出用粒径不超过300nm氧化铈复合纳米粒子改进汽油、柴油 燃烧情况及尾气排放问题(专利US 7169196 B2)。该添加剂是以氧化铈为主，与其他二价、 三价稀土元素、以及IIA、 niB、 VB或VIB族元素参杂而成的复合氧化铈粒子。典型的复合 氧化物化学式可以表示为Cei_xMx02，其中，X的数值是0-0.3， M是铑、铜、银、金、钯、 铂、硒、铁、镓、镁、锰、铬、铍、硼、钴、钒、钙及镨、轧。也可以表示成化学式 [(Ce02)h(REOy),山-kMk,其中，RE是稀土元素，y是l或1.5， n和k在0-0.5范围内。该复 合纳米粒子制备方法为1.采用共沉淀方法直接制备；2.将参杂离子吸附到氧化铈表面，后 通过灼烧制备；3.燃烧合成。将参杂粒子及铈盐溶解于含氧溶剂一起燃烧即获得参杂纳米粒 子；4.机械磨法；5.双分解反应。上述方法均存在制备出的纳米粒子粒径分布宽、容易团聚，特别是使用时难以保证其仍 全部处于纳米级范围，因而丧失了纳米粒子高比表面、高活性的特性，同时易于造成发动机 气缸磨损和堵塞油路等问题。此外，采用共沉淀法或双分解反应方法需要经过滤、洗涤、干 燥等歩骤，不但纳米粒子处理流程长，且在处理过程中难以避免纳米粒子团聚。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该法制备的复合纳米粒 子粒径均匀，无须经过过滤、洗涤等步骤即可直接添加到甲醇汽油中，在使用状态下仍可保 持纳米级分散状态，可有效降低甲醇汽油燃烧过程中的甲醛尾气排放。本专利技术提供的一种，包括如下歩骤(1)按硝酸盐总质量计，将0%~40%的锆、镧、钼、镍、铜、锰、锌中的一种或多种元素3的硝酸盐与60% 100%的硝酸亚铈溶于甲醇中，配制成浓度为0.0001 0.5mol/L参杂元素硝酸 盐甲醇溶液；(2) 按非水微乳液A总质量计，正辛烷、异辛垸、正庚垸、异庚垸中的任意一种或多种 占60~70%;正丁醇、异丁醇、正丙醇中任意一种或多种占0 10%;脂肪醇聚氧乙烯醚、吐 温60、司盘80中任意一种或多种占5 15%;参杂元素硝酸盐甲醇溶液占10~25%，常温混合 即得澄清透明的非水微乳液A;(3) 按非水微乳液B总质量计，正辛垸、异辛垸、正庚垸、异庚垸中任意一种或多种占 60~70%:正丁醇、异丁醇、正丙醇中任意一种或多种占0 10%;脂肪醇聚氧乙烯醚、吐温 60、司盘80中任意一种或多种占5 15%;浓度为0.0004 2mol/L氨的甲醇溶液占10 25%， 常温混合即得澄清透明的非水微乳液B;(4) 15。C 4(TC下，将非水微乳液A、非水微乳液B按体积比1: 1混合，搅拌60~150分 钟，将混合物静置；(5) 以0.1~0.6升/分钟的速度通入氧气，20-120小时后即得复合纳米添加剂。 其中，歩骤(3)中氨的甲醇溶液也可以用碱土金属氢氧化物的甲醇溶液代替。 本专利技术复合纳米添加剂可以直接加入到各种牌号的甲醇汽油中，也可以加入到各种牌号的汽油中，而不会发生相分离。本专利技术采用了非水微乳液这一特殊体系，利用该体系中的纳米级极性液滴进行反应制备 复合纳米粒子，确保了纳米粒子粒径的均一性，并可以避免粒子团聚。通过在甲醇汽油中添 加该复合氧化铈纳米粒子，利用纳米粒子的润滑修补作用提高气缸运行效率，利用催化燃烧 的机理提高甲醇汽油的动力性能，最终实现甲醇燃油的清洁排放。本专利技术的甲醇汽油复合纳 米添加剂的制备工艺简单、成本低、较少的添加量就可实现助燃降排的效果。具体实施例方式实施例1 :非水微乳液A的组成为正辛烷12g、硝酸亚铈的甲醇溶液(0.2mol/L) 3g、吐温60为 1.4g、司盘80为1.6g、正丁醇lg、正丙醇lg。非水微乳液B的组成为正辛烷12g、氨的甲醇溶液(lmol/L)为3g、吐温60为1.4g、 司盘80为1.6g、正丁醇1g、正丙醇lg。将上述微乳液A与微乳液B按照体积比1: 1混合，继续搅拌120分钟，将最终的混合 物静置，以0.5升/分钟的速度缓缓通入氧气，24小时后即可得到甲醇汽油复合纳米添加剂。 用动态光散射仪测定，该纳米添加剂的粒径范围在10 50nm之间。以300ppm的浓度添加到Ml5甲醇汽油中，可以降低NOx排放43%,降低甲醛排放>90%。4实施例2:非水微乳液A的组成为正辛垸14g、硝酸亚铈、硝酸铜混合物的甲醇溶液(0.1mol/L) 为3g、脂肪醇聚氧乙烯醚1.2g、司盘80为0.8g、正丁醇0.8g。其中硝酸亚铈、硝酸铜混合 物中硝酸亚铈和硝酸铜的摩尔比为7: 3。非水微乳液B的组成为正辛烷14g、氨的甲醇溶液(0.5mol/L)为3g、脂肪醇聚氧乙 烯醚1.2g、司盘80为0.8g、正丁醇0.8g。制备方法同实施例1。以500ppm的浓度添加到M15甲醇汽油中，可以降低NOx排放33%,降低甲醛排放>90%， 并使M15汽油动力性能接近与同体积的93号汽油。 实施例3:非水微乳液A的组成为正辛烷14g、硝酸亚铈、硝酸镧、硝酸铜混合物的甲醇溶液 (0.1脚1/L)为3g、脂肪醇聚氧乙烯醚1.2g、司盘80为1.4g、正丁醇0.4g。其中硝酸亚铈、硝酸镧、硝酸铜混合物中硝酸亚铈和硝酸铜的摩尔比为7: 1: 2。非水微乳液B的组成为正辛烷14g、氨的甲醇溶液(0.5mol/L)为3g、脂肪醇聚氧乙 烯醚1.2g、司盘80为1.4g、正丁醇0.4g。制备方法同实施例1。以50ppm的浓度添加到M15甲醇汽油巾，其动力性能与M15甲醇汽油相同，同时可以 降低NOx排放26%，降低甲醛排放58%。 实施例4:非水微乳液A的组成为正辛烷26g、硝酸亚铈、销酸镧、硝酸铜、硝酸锆混合物的甲 醇溶液的甲醇溶液(0.2mol/L) 4g、吐温60为2.4g、司盘80为2.8g、正丁醇1.6g、正丙醇2g。其中硝酸亚铈、硝酸镧、硝酸铜、硝酸锆的摩尔比为7: 1: 1: 1。非水微乳液B的组成为正辛烷26g、氨的甲醇溶液(lmol/L)为4g、吐温60为2.4g、 司盘80为2.8g、正丁醇1.6g、正丙醇2g。 制备方法同实施例1。动态光散射法测定该纳米添加剂的粒径范围在10 50nm之间。以300ppm的浓度添加到 M15甲醇汽油中，可以降低NOx排放23%，降低甲醛排放>70%。 实施例5:非水微乳液A的组成为正辛烷26g、硝酸亚铈、硝酸镧、硝酸铜、硝酸锆、硝酸镍混 合物的甲醇溶液的甲醇溶液(0.2mol/L) 4g、吐温60为2.4g、司盘80为2.8g、 :i卜:丁醇1.6g、正丙醇2g。其中硝酸亚铈、硝酸镧、硝酸铜、硝酸锆的摩尔比为6: 1: 1: 0.5: 1.5。非水微乳液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醇汽油复合纳米添加剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：　（１）按硝酸盐总质量计，将０％～４０％的锆、镧、钼、镍、铜、锰、锌中的一种或多种元素的硝酸盐与６０％～１００％的硝酸亚铈溶于甲醇中，配制成浓度为０．０００１～０．５ｍｏｌ ／Ｌ参杂元素硝酸盐甲醇溶液；　（２）按非水微乳液Ａ总质量计，正辛烷、异辛烷、正庚烷、异庚烷中的任意一种或多种占６０～７０％；正丁醇、异丁醇、正丙醇中任意一种或多种占０～１０％；脂肪醇聚氧乙烯醚、吐温６０、司盘８０中任意一种或多种占５～ １５％；参杂元素硝酸盐甲醇溶液占１０～２５％，常温混合即得澄清透明的非水微乳液Ａ；　（３）按非水微乳液Ｂ总质量计，正辛烷、异辛烷、正庚烷、异庚烷中任意一种或多种占６０～７０％；正丁醇、异丁醇、正丙醇中任意一种或多种占０～１０％；脂肪醇 聚氧乙烯醚、吐温６０、司盘８０中任意一种或多种占５～１５％；浓度为０．０００４～２ｍｏｌ／Ｌ氨的甲醇溶液占１０～２５％，常温混合即得澄清透明的非水微乳液Ｂ；　（４）１５℃～４０℃下，将非水微乳液Ａ、非水微乳液Ｂ按体积比１∶１混合，搅拌 ６０～１５０分钟，将混合物静置；　（５）以０．１～０．６升／分钟的速度通入氧气，２０～１２０小时后即得复合纳米添加剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永祥，王峰，张越，赵郁梅，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]