CN101755117A - 内燃机节能器用触媒及其制备方法以及使用触媒的节能器 - Google Patents
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Abstract
提供一种内燃机节能器用燃料活化触媒，包含纳米复合负离子远红外材料，以及选自以下材料的纳米复合材料的载体：堇青石陶瓷材料和/或石灰石，其中纳米复合负离子远红外材料的用量占所述材料与载体总重量的5wt％-30wt％。并且还提供了一种上述内燃机节能器用触媒的制备方法以及使用该触媒的内燃机节能器。通过使用该节能器，改善油路和气路，促进燃烧并提高燃料的燃烧热值。
Description
内燃机节能器用触媒及其制备方法以及使用触媒的节能器 技术领域
本发明属于节油装置领域， 特别涉及一种内燃机节能器用的触 媒及其制造方法。
背景技术
目前，对于内燃机的节能问题，人们提出了多种技术方案。这些方 案在节约燃料方面发挥了很好的作用。在市场上较为常见的是磁化节 油器，当燃油从节油器内部的磁极中间通过后，燃油受到磁化处理，使 得分子的排列结构发生变化分子间的范德华力变小，加大了分子之间 运动。 单分子团变的越小，就越容易燃烧。 因此燃油经磁化后达到雾 化效果促进燃烧，提高了燃油燃烧效率，减少排气污染达到节能的目 的。但是这种磁化节油器会使燃油中的微小含铁的固体杂质附着在磁 化节油器安装的位置， 久而久之，会使燃油通道变小， 严重时会中断 供油。磁化节油器要想达到上述雾化效果，其磁性需要在 5000高斯以 上，而这么强的磁性，将会影响到汽车电脑控制系统的正常工作。为了 解决该问题，人们后来提出了利用具有发射远红外线的天然矿石材料 做成的各种形状的节能装置。这类节能装置大致分接触式和非接触式 两种方式。天然矿石材料发射的远红外线的波长在 5-15 μ πι之间， 振 动频率为 260-300Ηζ。 其利用远红外线照射来活化燃油， 提高分子运 动率， 同时还能起到雾化燃油， 并最终促进燃油的完全燃烧。 使得燃 油分子团内的原子团正负电离子排列均匀能在瞬间催化燃油中燃点 高的油分子， 将燃油由液态雾化为半气态， 但这种天然材料做的节能
装置因发射率低，如果与燃料接触易产生化学反应对内燃机的引擎造 成损坏。如不与燃料接触，虽然这种材料发射的远红外线具有渗透性， 却因为波长只有 5-14 μ πι且振动频率低又被外部油管阻隔， 减弱效 果， 不能得到实际效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一是提供一种包含纳 米复合材料， 能同时改善油路、气路，促进燃烧、提高燃料燃烧热值， 使内燃机在等量燃料下功率更大，又不会造成堵塞输油管的内燃机节 能器用燃料活化触媒。
本发明进一步的目的是提供一种上述内燃机节能器用燃料活化 触媒的制备方法。
本发明更进一步的目的是提供一种使用上述燃烧活化触媒的内 燃机节能器。
为实现上述目的， 本发明采用的技术方案如下：
本发明提供的内燃机节能器用燃料活化触媒，其包括纳米复合负 离子远红外材料， 以及作为该纳米材料载体的堇青石陶瓷材料、石灰 石、橡胶、硅合金等， 其中纳米复合负离子远红外材料的用量占该材 料与载体总重量的约 5wt%-30wt%。
优选地， 以堇青石陶瓷材料或石灰石为载体；
更优选地， 以堇青石陶瓷材料为载体。
堇青石陶瓷材料的化学成份为 MgOAl2OSi02， 所述的燃料活 化触媒通常优选蜂窝形状。
上述纳米复合负离子远红外材料可包括如下组分： 0+、 A1203、
K20、 Si02和 Fe2。3。
上述纳米复合负离子远红外材料还可包括如下组分： Mg0、 Na20、 Ca0、 H2O—、 T1O2 、 Fe0、 P2O5和 /或 Mn。
上述纳米复合负离子远红外材料中的各个组分在该材料中所占 的重量百分比可为： 0+为 l-3wt%、 AI2O3 为 5-15wt%、 K2O 为 0. 5-2wt%、 P2O5为 0-10wt%、 Mn为 0_10wt%、 S 1O2为 50- 80wt%、 Fe203 为 0. 5-5wt%、 MgO为 0-2wt% 、 Na20为 0_2wt%、 CaO为 3_15wt%、 H2O—为 0- 6wt%、 T1O2为 0- 10wt%、 FeO为 0- 5wt%。
上述纳米复合负离子远红外材料的外观为灰色或白色；平均粒径 在 10_60nm之间； 水悬浮液 PH值为 7; 比表面积在 15_25m2 /g之间； 堆积密度为 0. 4-0. 8g/ml ;干燥失重为 2-5wt%; 负离子发生对比浓度 约为 4-6. 5倍； 耐热性为大于 500°C。
本发明所提供的上述内燃机节能器用燃烧活化触媒的制备方法， 包括将纳米复合负离子远红外材料为基础与堇青石陶瓷材料混合在 一起，并通过蜂窝陶瓷挤压成型工艺挤压成型，具体工序可包括配料、 粉体混合、调泥、过筛、真空练泥、高压成型、烘干定型、手工精制、 高温烧结、 冷却。
上述方法中，纳米复合负离子远红外材料的用量占该材料与载体 材料总重量的约 5wt%-30wt%。
本发明所提供的内燃机节能器，其包括空气净化器和在内设置的 上述触媒。
本发明的内燃机节能器中， 所述触媒优选为蜂窝结构。
本发明的内燃机节能器用燃烧活化触媒， 通过包含纳米复合材
料， 能同时改善油路、 气路， 促进燃烧提高燃料燃烧热值， 使内燃机 在等量燃料下功率更大，又不会造成堵塞输油管的内燃机节能器用燃 料活化触媒。 对于净化和改善油路污染都有显著的作用。
具体实施方式
本发明专利提供的内燃机节能器由燃料活化触媒和空气净化器 二部件构成。其中， 燃料活化触媒和空气净化器的工作原理特征： 1、 燃料活化触媒是由纳米稀土复合材料为核心材料，纳米复合负离子远 红外材料化学成份可包括以下" ( ^一种： 0+ 1-3%、 AhOs 5-15%、 K2O 0. 5-2%、 P2O5 0-10%、 Mn0-10%、 S 1O2 50-80%, Fe2030. 5-5%, MgO 0-2% 、 Na20 0-2%、 CaO 3-15%、 H2O— 0-6%、 T1O2 0-10%、 FeO 0-5%， 当以 堇青石陶瓷材料为载体时，经挤压成型方法制成内燃机节能器用燃烧 活化触媒。在波长小于 400nm的光照射下， 价带电子被激发， 与吸附 于其表面的 02和 ¾0作用， 生成超氧化物羟基自由基 -0H。 羟基自由 基具有很强的氧化分解能力， 能破坏有机物中的 C-C链、 C-H键、 C-0 键、 0-H键， 并有效吸收热能， 释放出远红外线独特之波长 8-20 μ πι， 其振动频率为 280， 000-320, ΟΟΟΗζ ο 精确锁定燃油中的碳氢原子， 通过分子共振使燃油分子团瞬间微分子化， 让原子团正、负电离子排 列均匀， 增加燃油活跃性及预热效果， 在瞬间催化燃油中燃点高的油 分子，将燃油进入喷射装置或化油器前由液态完全雾化为半气态。 同 时产生高渗透力的负氧离子， 提高油分子的溶氧性。 2、 空气净化器 是由以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐复合纳米材料 做成， 具有热电性和压电性， 温度和压力变化 (即使微小的变化)能引 起晶体之间的电势差， 该静电可高达 100万电子伏特， 从而使空气发
生电离，被击中的电子附着于邻近的水和氧气分子并使它转化为空气 负离子， 即负氧离子， 对比浓度为 10000-50000个 /cm3。 负氧离子在 空气中是呈 "Z"字形移动的， 输送负电荷给灰尘、烟雾、微粒以及水 滴等，达到净化空气的目的并有效的改变空气中的氧分子的质量，进 而使油分子与氧气之间能够均匀的混合从而达到空燃比最佳值。因燃 料分子和氧分子的质量得到改善，燃烧热值升高，点火后会迅速燃烧， 所产生的功率加大，使内燃机动力得到提升。燃油不但得到充分燃烧， 还提高了内燃机的功率； 同时能在排出气体中实行氧化、分解有害气 体和活化消声器中尾气催化剂的作用。使尾气污染物中的有害气体降 低， CO下降 50%以上， CH下降 30%以上， NxO下降 10%以上， 从 而延长三元催化器使用寿命。 其节油率可达 8— 15%左右。
其中， 内燃机节能器用燃烧活化触媒可制成蜂窝结构， 其通过挤 压成型， 优选液压成型的生产工艺流程加以制备， 以下以堇青石陶瓷 材料作为载体时为例说明触媒的具体加工过程。
第一步将占内燃机节能器用燃烧活化触媒总重量的 5wt%—30 wt %重量的纳米复合负离子远红外材料与占总重量 70wt %一 95wt%重量 的堇青石陶瓷材料进行配制。
第二步混合： 1、 混合的设备。根据对混合物性能要求均匀度高； 物料在容器内的残留量要少； 均质物的颗粒微小，质地细腻； 设备结 构简单，坚固耐用，便于操作、 检视、 取样和清理，维修方便； 机械设 备要防锈， 耐腐蚀， 容器表面光滑，工作部件能拆卸清洗； 电机设备 和电控装置应能防爆、防湿、防尘，所以选用 V形混合设备最适用。 2、 混合的速度和时间。混合速度是混合过程中物料实际状态与最后其中
组分达到随机完全混合状态之间差异消失的速率。 3、 混合前添加混 合物总重量的 5wt%的粘合剂， 优选糊精、 纤维素， 特别优选羧甲基 纤维素、 羧丙基甲基纤维素。
第三步调泥、 练泥。 加入混合物总重量的 15wt%的水， 搅拌均匀 将粉体调成泥状； 真空练泥 （真空致密） 所需压力为 6— 12Pa。
第四步成型， 采用液压机成型法，根据设计好的模具挤压成一定 的几何形状。
第五步烘干， 采用干燥定型微波炉干燥法，将成型的物状放入微 波炉中于 80— 120°C下进行 3分钟定形后，再放入 200— 300°C风箱内 烘干 4小时。
第六步精制， 做成产品需要的规格， 如 25cm宽 X 51cm长 X llcm 厚。
第七步烧结， 烧结温度 500°C— 1000°C， 烧结时间 3小时以上。 第八步精加工， 根据产品的外观精确数据进行进一步精加工。 第九步检验， 根据产品要求检验。
以下结合实施例对本发明进行详细说明，实施例仅为对本发明作 进一步的说明， 不能解释为对本发明保护范围的限制。
实施例 1
称量纳米复合负离子远红外材料 10kg， 堇青石陶瓷材料 190kg， 然后加入 10kg的羧甲基纤维素，搅拌混合均匀，然后加入 30kg的水 搅拌成泥， 然后进行真空练泥， 压力为 8Pa。 再经液压成型获得所需 的蜂窝形状， 于 100°C下进行 3分钟定型， 并于 200°C下进行 4小时 烘干。 精制成需要的规格， 并在温度 500°C下烧结 10小时， 最后精
加工即获得蜂窝状的内燃机节能器用燃烧活化触媒。
其中纳米复合负离子远红外材料的具体组分为 0+ 1-3%、 AhOs 5-15%、 Κ20 0. 5-2%、 P20s 0-10%、 ΜηΟ- 10%、 Si02 50-80%、 Fe2030. 5-5%, MgO 0-2% 、 Na20 0-2%, CaO 3-15%, ¾0— 0-6%, T1 O2 0-10%, FeO 0-5% 0 实施例 2
称量纳米复合负离子远红外材料 20kg， 堇青石陶瓷材料 180kg， 然后加入 10kg的羧甲基纤维素，搅拌混合均匀，然后加入 30kg的水 搅拌成泥， 然后进行真空练泥， 压力为 10Pa。 再经液压成型获得所 需的蜂窝形状， 于 120°C下进行 3分钟定型， 并于 250°C下进行 4小 时烘干。 精制成需要的规格， 并在温度 700°C下烧结 8小时， 最后精 加工即获得蜂窝状的内燃机节能器用燃烧活化触媒。
其中纳米复合负离子远红外材料的具体组分为 0+ 1-3%、 AhOs 5-15%、 Κ20 0. 5-2%、 P20s 0-10%、 ΜηΟ- 10%、 Si02 50-80%、 Fe2030. 5-5%, MgO 0-2% 、 Na20 0-2%, CaO 3-15%, H2O— 0-6%, T1 O2 0-10%, FeO 0-5% 0 实施例 3
称量纳米复合负离子远红外材料 40kg， 堇青石陶瓷材料 160kg， 然后加入 10kg的羧甲基纤维素，搅拌混合均匀，然后加入 30kg的水 搅拌成泥， 然后进行真空练泥， 压力为 12Pa。 再经液压成型获得所 需的蜂窝形状， 于 100°C下进行 3分钟定型， 并于 300°C下进行 8小 时烘干。 精制成需要的规格， 并在温度 1000°C下烧结 4小时， 最后 精加工即获得蜂窝状的内燃机节能器用燃烧活化触媒。
其中纳米复合负离子远红外材料的具体组分为 0+ 1-3%、 AhOs 5-15%、 Κ20 0. 5-2%、 P20s 0-10%, Mn0_10%、 Si02 50-80%、 Fe2030. 5-5%,
MgO 0-2% 、 Na20 0-2%, CaO 3-15%, ¾0— 0-6%, T1O2 0-10%, FeO 0_5%。 实施例 4
称量纳米复合负离子远红外材料 60kg， 堇青石陶瓷材料 140kg， 然后加入 10kg的羧甲基纤维素，搅拌混合均匀，然后加入 30kg的水 搅拌成泥， 然后进行真空练泥， 压力为 10Pa。 再经液压成型获得所 需的蜂窝形状， 于 120°C下进行 3分钟定型， 并于 300°C下进行 8小 时烘干。 精制成需要的规格， 并在温度 1000°C下烧结 4小时， 最后 精加工即获得蜂窝状的内燃机节能器用燃烧活化触媒。
其中纳米复合负离子远红外材料的具体组分为 0+ 1-3%、 AhOs 5-15%、 Κ20 0. 5-2%、 P20s 0-10%、 ΜηΟ- 10%、 Si02 50-80%、 Fe2030. 5-5%, MgO 0-2% 、 Na20 0-2%, CaO 3-15%, H2O— 0-6%, T1O2 0-10%, FeO 0_5%。 实施例 5— 8
用石灰石取代堇青石陶瓷材料重复实施例 1一 4步骤， 形成新的 实施例
然后采用常规的试验手段分别对实施例 1一 8中所制备的蜂窝结 构的内燃机节能器用燃烧活化触媒的技术指标进行了测定，具体以实 施例 2为例给出， 其它在此不再赘述。 其中，
抗热震性：
热冲击前抗压强度： A轴 18MPa B轴 2.5MPa
热冲击后抗压强度： A轴 27MPa B轴 2.3MPa
RT-500°C 三次循环后强度损失小于 10%。
吸水率： 10%
抗振动性：
定额震动实验条件:
扫频振动实验条件:
值得注意的是，上文结合实施例对本发明的技术方案进行了详细 说明， 但是本领域的技术人员容易想到， 在本发明技术方案基础上， 可以对本发明的技术方案进行各种变化和修改，但都不脱离本发明所 要求保护的权利要求书概括的范围。
Claims (11)
- 权利 要求书1、 一种内燃机节能器用燃料活化触媒， 包含纳米复合负离子远红外 材料， 以及选自以下材料的纳米复合材料的载体：堇青石陶瓷材料和 /或石灰石， 其中纳米复合负离子远红外材料的用量占所述材料与载 体总重量的 5wt%-30wt%。
- 2、 权利要求 1所述的燃料活化触媒， 其特征在于， 所述纳米复 合负离子远红外材料包括如下组分： 0<sup>+</sup>、 Αΐ2θ3、 K<sub>2</sub>0、 Si0<sub>2</sub>和 Fe<sub>2</sub>0<sub>3</sub>。
- 3、 权利要求 2所述的燃料活化触媒， 其特征在于， 所述纳米复 合负离子远红外材料还可包括如下组分： Mg0、 Na<sub>2</sub>0、 Ca0、 0—、 T1O2 、 Fe0、 P2O5和 /或 Mn。4、 权利要求 3所述的燃料活化触媒， 其特征在于， 所述纳米复 合负离子远红外材料中的各个组分在该材料中所占的重量百分比为： ¾0+为 l-3wt%, AI2O3为 5-15wt%, K2O为 0. 5-2wt%, P2O5为 0- 10wt%、 Mn 为 0-10wt%、 Si02 为 50_80wt%、 Fe203为 0. 5_5wt%、 MgO 为 0-2wt% 、 Na20为 0-2wt%、 CaO为 3_15wt%、 H2O—为 0_6wt%、 T1O2为 0- 10wt%、 FeO为 0- 5wt%。
- 5、 权利要求 1-4中任一项所述的燃料活化触媒， 其特征在于， 所述载体为堇青石陶瓷材料和 /或石灰石。
- 6、 权利要求 5所述的内燃机节能器， 其特征在于， 所述载体为 堇青石陶瓷材料， 其化学成份为 MgOAl<sub>2</sub>OSi0<sub>2</sub>。
- 7、 权利要求 1-4中任一项所述的燃料活化触媒， 其特征在于， 其形状为蜂窝形状。
- 8、 权利要求 1-4中任一项所述的燃料活化触媒， 其特征在于， 所述纳米复合负离子远红外材料的外观为灰色或白色； 平均粒径在10-60nm之间； 其水悬浮液 PH值为 7; 比表面积在 15_25m2 /g之间； 堆积密度为 0. 4-0. 8g/ml ; 干燥失重为 2-5wt%; 负离子发生对比浓度 为 4-6. 5倍； 耐热性大于 500°C。
- 9、一种制备权利要求 1-7中任一项所述的燃料活化触媒的方法， 包括将纳米复合负离子远红外材料与堇青石等陶瓷原料混合在一起， 通过蜂窝陶瓷挤压成型工艺来制备， 工序可包括配料、粉体混合、 调 泥、 过筛、 真空练泥、 高压成型、 烘干定型、 手工精制、 高温烧结、 冷却、 检验、 最后包装。
- 10、 权利要求 9所述的方法，其中纳米复合负离子远红外材料的 用量占该材料与载体材料总和的 5wt%-30wt%。
- 11、 一种内燃机节能器， 其包括空气净化器和设置在空气净化器 内的如权利要求 1-8所述的触媒。
- 12、 如权利要求 11所述的内燃机节能器， 其特征在于， 所述触 媒为蜂窝结构。
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