CN103074124A - 一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法，通过化学沉淀法制备金属离子掺杂的纳米氧化铈粉体，在表面活化助剂的作用下使其表面活化改性，和分散剂混合均匀即得到添加剂产品；通过利用纳米粉体强氧化还原特性、比表面积大、表面活性高及表面吸附性强等特性可以有效提高重油的燃烧效率；制备的产品分散性好，可以直接加入重油中使用，避免了传统重油添加剂久置油水分离的弊端；产品添加量小，热值提高率大；整个制备流程简单易控制；本发明在成本、产品性能和环境友好等方面都展现出显著的推广优势。

Description

一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法，制备的产品可用于改善重油燃烧性能，属于能源和石油化工领域。

背景技术

目前部分大功率中速柴油机开始燃用混合油，高速柴油机也逐渐开始从燃用轻柴油转而燃用重质燃料油。由于重质燃料油的密度、表面张力和粘度都较大，会导致重油燃烧不充分，降低了重油化学能向热能转变的转换效率。目前主要采用加水或其它轻烃乳化法改善重油燃烧性能，但是重油乳化技术还有一些尚未解决的问题，如乳化油性能不够稳定，容易破乳，不能满足操作温度较高行业的要求；乳化剂用量大，成本较高等；同时重油乳化燃烧也同样存在腐蚀、磨损、积炭、污染物排放量大等问题。随着纳米技术的发展，研制新型高效的重油添加剂成为可能。本发明提出一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法，利用纳米催化剂强氧化还原特性、比表面积大、表面活性高及表面吸附性强等特性可以有效提高重油的燃烧效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法，通过化学沉淀法制备金属离子掺杂的纳米氧化铈粉体，在表面活化助剂的作用下使其表面活化改性，和分散剂混合均匀即得到添加剂产品，可以有效提高重油的燃烧效率。

本发明的技术方案为以金属铈盐为原料，按照一定的顺序和配方比例加入掺杂金属离子和沉淀剂，在一定温度条件下获得纳米粉体，之后在表面活化助剂的作用下使粉体表面活化改性，加入分散剂混合均匀得到纳米复合氧化物重油添加剂产品。金属铈盐、掺杂金属离子、沉淀剂、表面活化助剂、分散剂的种类和配方如下：

金属铈盐为硝酸铈、氯化铈或硫酸铈；掺杂金属离子为铜、锆、锰、铁、镍、钴、铕、铽、钆的金属氯盐、硝酸盐、硫酸盐中选取，是其中的一种或两种以上；沉淀剂在氨水、氢氧化钠、尿素、碳酸钠中选取，是它们中的一种或两种以上；表面活化助剂在聚乙二醇、甲基丙烯酸十八酯、十六胺、十八胺、油酸、马来酸酐、十二烷基硫酸钠中选取，是它们中的一种或两种以上；分散剂为亚油酸、油酸、油酸甲酯中选取，是它们中的一种或两种以上；掺杂金属离子用量和金属铈盐物质的量比例为0.5～15:100；金属铈盐与沉淀剂物质的量比例为2～10:100；制备的纳米氧化铈粉体、表面活化助剂与分散剂的质量比为2～10:100:100～800；

制备的工艺流程如下：

步骤1.将金属铈盐、掺杂金属离子盐按照比例配成水溶液、之后按照比例加入沉淀剂，常温搅拌0.5～3h，之后加热到50～100 ℃，继续搅拌1～3h，离心得到沉淀，去离子水和乙醇各洗3次；

步骤2.将步骤1得到的沉淀物在50～100℃条件下干燥4～6 h，得到前驱体；将得到的前驱体在400～550 ℃条件下煅烧2～5 h，得到掺杂氧化铈纳米粉体；

步骤3. 将步骤2得到的掺杂氧化铈纳米粉体、表面活化助剂与分散剂按照比例混合均匀反应2～5h，即得到纳米复合氧化物重油添加剂产品。

本发明的优点和效果在于，通过金属离子掺杂提高了氧化铈表面和晶格空穴的储氧能力，利用纳米催化剂强氧化还原特性、比表面积大、表面活性高及表面吸附性强等特性可以有效提高重油的燃烧效率和降低污染物排放；制备的产品颗粒形貌均一、分散性好，产品可以直接加入重油中使用，避免了传统重油添加剂久置油水分离的弊端；产品添加量小，热值提高率大；整个制备流程简单易控制。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。

实例1：

分别配制0.5 mol/L的CeCl₃溶液和Zr(NO₃)₄溶液，分别量取6 mL的CeCl₃溶液和0.6 mL的Zr(NO₃)₄溶液于100 mL烧杯中，加50 mL去离子水和6.0 g尿素，磁力搅拌2 h，使溶液充分混合，然后移入85℃的水浴中，继续搅拌2 h，离心得到沉淀，去离子水和乙醇洗各3次。得到的固体于60 ℃干燥4h，然后在管式炉中450℃下煅烧2 h（升温速率=2.0 ℃/min）得到锆掺杂氧化铈粉体。按照质量比为5:100:100将得到锆掺杂氧化铈粉体、聚乙二醇和油酸中室温混合搅拌2 h，即可以得到添加剂产品。按照0.2%比例加入重油中，通过热值分析仪测得可以提高重油燃烧热值10.5%。

Claims (1)

1.一种纳米复合氧化物重油添加剂的制备方法，其特征在于金属铈盐、掺杂金属离子、沉淀剂、表面活化助剂、分散剂的种类和配方如下：

金属铈盐为硝酸铈、氯化铈或硫酸铈；掺杂金属离子为铜、锆、锰、铁、镍、钴、铕、铽、钆的金属氯盐、硝酸盐、硫酸盐中选取，是其中的一种或两种以上；沉淀剂在氨水、氢氧化钠、尿素、碳酸钠中选取，是它们中的一种或两种以上；表面活化助剂在聚乙二醇、甲基丙烯酸十八酯、十六胺、十八胺、油酸、马来酸酐、十二烷基硫酸钠中选取，是它们中的一种或两种以上；分散剂为亚油酸、油酸、油酸甲酯中选取，是它们中的一种或两种以上；掺杂金属离子用量和金属铈盐质量比为0.5～15:100；金属铈盐与沉淀剂质量比为2～10:100；制备的纳米氧化铈粉体、表面活化助剂、分散剂的质量比为2～10:100:100～800；

制备的工艺流程如下：

步骤1.将金属铈盐、掺杂金属离子盐按照比例配成水溶液，之后按照比例加入沉淀剂，常温搅拌0.5～3h，之后加热到50～100 ℃，继续搅拌1～3h，离心得到沉淀，去离子水和乙醇各洗3次；

步骤2.将步骤1得到的沉淀物在50～100℃条件下干燥4～6 h，得到前驱体；将得到的前驱体在400～550 ℃条件下煅烧2～5 h，得到掺杂氧化铈纳米粉体；

步骤3. 将步骤2得到的掺杂氧化铈纳米粉体、表面活化助剂与分散剂按照比例混合均匀反应2～5h，即得到纳米复合氧化物重油添加剂产品。