CN115400799B - 燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体。燃料添加剂包括：金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd、Pt、Ru、Rh、Au、Ni、Co和Fe中的至少一种；咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式包括式(1)和/或式(2)：其中，R1、R2和R3各自独立地包括环烷烃、多环烷烃、苯、苯酚、有机磷、链长C1‑C18的直链烷烃、链长C1‑C18的支链烷烃和链长C1‑C18的直链烯烃中的至少一种，且R1和R2不同。咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解‑脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉。

Description

燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体
技术领域
本发明涉及燃料技术领域，尤其涉及燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体。
背景技术
随着航空航天技术的飞速发展，高速飞行器不断提速。高速飞行时，飞行器各系统产生的热负荷因此显著增加。飞行器热管理及冷却问题已然成为高速飞行器研制开发亟待解决的关键问题之一。利用碳氢燃料再生主动冷却技术被普遍认为是最佳的主动热防护方法之一。
目前的研究发现，将碳氢燃料制备成碳氢燃料纳米流体后对碳氢燃料催化裂解及燃烧性能均有显著改善，为碳氢燃料在主动冷却技术的应用提供了新的思路与方法。然而，目前碳氢燃料纳米流体中非金属或金属纳米粒子燃料添加剂的缺点使其在实际应用中受到限制。非金属纳米粒子燃料添加剂因其低导热率导致对吸热型碳氢燃料的导热性几乎没有改善作用。对于金属纳米粒子燃料添加剂而言，金属纳米粒子表面有机包覆配体如胺、硫醇等，高温(130℃)受热分解将导致金属纳米粒子的逐渐团聚和沉降，引发碳氢燃料催化裂解或燃烧性能降低。因此，开发同时具备高导热性、高催化裂解活性和高温稳定性的燃料添加剂，并将其应用于吸热型碳氢燃料纳米流体主动冷却技术，仍然是一个具有挑战性的难题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料添加剂，咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，金属纳米颗粒的粒径小，利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解-脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉；该燃料添加剂与碳氢燃料形成的碳氢燃料纳米流体可以应用于再生主动冷却技术，进而有望应用于高速飞行器发动机热管理，进而提升航空航天飞行器飞行马赫数。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种燃料添加剂，该燃料添加剂包括：
金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd、Pt、Ru、Rh、Au、Ni、Co和Fe中的至少一种；
咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式包括式(1)和/或式(2)：
其中，R1、R2和R3各自独立地包括环烷烃、多环烷烃、苯、苯酚、有机磷、链长C1-C18的直链烷烃、链长C1-C18的支链烷烃和链长C1-C18的直链烯烃中的至少一种，且R1和R2不同。
进一步地，所述咪唑类离子液体包括所述咪唑类离子液体包括1，3-二(十二烷基)咪唑溴盐、1，3-二(十四烷基)咪唑溴盐、1，3-二(十六烷基)咪唑溴盐、1，3-二(十八烷基)咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十八烷基-3-甲基咪唑溴盐、1，3-二(环己烷)咪唑溴盐、1，3-二(甲基环己烷)咪唑溴盐、1，3-二(金刚烷)咪唑溴盐、1，3-二(环己烷)咪唑溴盐、1，3-二(苯)咪唑溴盐、1，3-二(甲苯)咪唑溴盐、1，3-二(三苯基磷)咪唑溴盐、1-十二烷基-3-十四烷基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-十六烷基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-十八烷基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-十六烷基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-十八烷基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-十八烷基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、1-十二烷基-3-金刚烷咪唑溴盐、1-十四烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十四烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、1-十四烷基-3-金刚烷咪唑溴盐、1-十六烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、1-十六烷基-3-金刚烷咪唑溴盐、1-十八烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十八烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、和1-十八烷基-3-金刚烷咪唑溴盐中的至少一种。
在本发明的另一方面，本发明提供了两种前面所述的燃料添加剂的制备方法，该方法包括：
使咪唑类离子液体包覆金属纳米颗粒，得到所述燃料添加剂。
进一步地，该方法包括：
将金属盐溶液加入含有咪唑类离子液体的甲苯溶液中，在20℃～80℃下剧烈搅拌0.5～12小时，去除无机相，得到第一混合溶液；
在所述第一混合溶液中加入硼氢化钠后在20℃～80℃下搅拌1～24小时后分离溶剂，得到所述燃料添加剂；
所述金属盐溶液中的金属与所述金属纳米颗粒中的金属对应。
进一步地，所述金属盐溶液中的金属与所述咪唑类离子液体的摩尔比为0.1:1～10:1。
进一步地，所述硼氢化钠与金属盐溶液中的金属的摩尔比为5:1～100:1。
进一步地，所述制备方法包括：
将金属盐溶解于水中，配成质量分数为0.5wt％～5wt％金属盐溶液；将金属盐溶液加入到10～1000ml含有相转移试剂的甲苯溶液中，金属盐与相转移试剂的质量比为1:100，去除无机相，得到第二混合溶液；
依次将与所述金属盐溶液中的金属摩尔比为0.1:1～10:1的咪唑类离子液体、与所述金属盐溶液中的金属的摩尔比为5:1～100:1硼氢化钠加入所述第二混合溶液中，反应结束后分离溶剂，得到所述燃料添加剂；
所述金属盐溶液中的金属与所述金属纳米颗粒中的金属对应。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种碳氢燃料纳米流体，包括碳氢燃料和前面所述的燃料添加剂。
进一步地，所述燃料添加剂的含量为10～10000ppm；
和/或，所述燃料添加剂的含量为10～1000ppm。
进一步地，所述碳氢燃料环己烷、甲基环己烷、十氢萘、乙基环己烷、挂式四氢双环戊二烯、碳数为8～16的直链烷烃和碳数为8～16的支链烷烃中的至少一种。
与现有技术相比，本发明至少可以取得以下有益效果：
本发明的燃料添加剂中采用咪唑类离子液体作为有机包覆配体，咪唑类离子液体中的π键与金属纳米颗粒通过配位作用结合在一起，结构式(1)中的R1和R2基团和/或结构式(2)中的R3基团围绕在金属纳米颗粒的周围，使得咪唑类离子液体紧紧包覆金属纳米颗粒，进而咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，金属纳米颗粒的粒径小，且燃料添加剂的吸热能力强；利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解-脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉；该燃料添加剂与碳氢燃料形成的碳氢燃料纳米流体可以应用于再生主动冷却技术，进而有望应用于高速飞行器发动机热管理，进而提升航空航天飞行器飞行马赫数。
附图说明
图1中的a和图1中的b为实施例1中燃料添加剂的TEM(透射电子显微镜)图；
图2中的a和图2中的b为实施例7中燃料添加剂的TEM图；
图3中的a和图3中的b为对比例1中燃料添加剂的TEM图；
图4为实施例1、实施例7和对比例1中的燃料添加剂用于提高十氢萘燃料热沉的结果图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种燃料添加剂，该燃料添加剂包括：
金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd、Pt、Ru、Rh、Au、Ni、Co和Fe中的至少一种；
咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式包括式(1)和/或式(2)：
其中，R1、R2和R3各自独立地包括环烷烃、多环烷烃、苯、苯酚、有机磷、链长C1-C18的直链烷烃、链长C1-C18的支链烷烃和链长C1-C18的直链烯烃中的至少一种，且R1和R2不同。
本发明的燃料添加剂中采用咪唑类离子液体作为有机包覆配体，咪唑类离子液体中的π键与金属纳米颗粒通过配位作用结合在一起，结构式(1)中的R1和R2基团和/或结构式(2)中的R3基团围绕在金属纳米颗粒的周围，使得咪唑类离子液体紧紧包覆金属纳米颗粒，进而咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，金属纳米颗粒的粒径小，且燃料添加剂的吸热能力强；利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解-脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉；该燃料添加剂与碳氢燃料形成的碳氢燃料纳米流体可以应用于主动冷却技术，进而有望应用于高速飞行器发动机热管理，进而提升航空航天飞行器飞行马赫数。
可以理解的是，咪唑类离子液体的结构式可以只为结构式(1)，也可以只为结构式(2)，也可以同时包括结构式(1)和结构式(2)。
本发明的燃料添加剂中，咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力比胺类和硫醇配体与金属纳米颗粒的结合能力更强，稳定性更好。
本发明的思路设计如下：碳氢燃料的热沉高低直接影响高速飞行器性能，且碳氢燃料的热沉是评价碳氢燃料冷却能力的重要指标。碳氢燃料裂解/催化裂解是一种传统的提高碳氢燃料热沉的方法。然而由于该反应复杂，产物选择性很难控制，从而导致其热沉的提高有限。目前通过碳氢燃料裂解/催化裂解的方法，碳氢燃料的热沉最高只能达到3.5MJ/kg。碳氢燃料催化脱氢反应一种有效提高碳氢燃料化学热沉的方法。相较于碳氢燃料裂解/催化裂解，碳氢燃料的催化脱氢反应在较低温度即可实现，且产物选择性单一，反应较易控制，且理论化学热沉高于碳氢燃料裂解/催化裂解。催化剂设计和制备是实现该方法的关键途径。目前最广泛的催化剂应用形式为涂层催化剂，不仅可能导致再生冷却系统的设计和构造复杂化，而且其涂覆量有限、传热效率低、压降大、易脱落、热阻高等缺点限制了再生主动冷却技术的实际应用。而将碳氢燃料与本发明的燃料添加剂制备成碳氢燃料纳米流体，燃料添加剂的引入可以显著促进碳氢燃料催化脱氢-裂解程度，提升碳氢燃料热沉，碳氢燃料纳米流体可以应用于再生主动冷却技术。
在本发明的一些实施方式中，所述咪唑类离子液体包括1，3-二(十二烷基)咪唑溴盐、1，3-二(十四烷基)咪唑溴盐、1，3-二(十六烷基)咪唑溴盐、1，3-二(十八烷基)咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十八烷基-3-甲基咪唑溴盐、1，3-二(环己烷)咪唑溴盐、1，3-二(甲基环己烷)咪唑溴盐、1，3-二(金刚烷)咪唑溴盐、1，3-二(环己烷)咪唑溴盐、1，3-二(苯)咪唑溴盐、1，3-二(甲苯)咪唑溴盐、1，3-二(三苯基磷)咪唑溴盐、1-十二烷基-3-十四烷基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-十六烷基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-十八烷基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-十六烷基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-十八烷基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-十八烷基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、1-十二烷基-3-金刚烷咪唑溴盐、1-十四烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十四烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、1-十四烷基-3-金刚烷咪唑溴盐、1-十六烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、1-十六烷基-3-金刚烷咪唑溴盐、1-十八烷基-3-环己烷咪唑溴盐、1-十八烷基-3-甲基环己烷咪唑溴盐、和1-十八烷基-3-金刚烷咪唑溴盐中的至少一种。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种前面所述的燃料添加剂的制备方法，该方法包括：使咪唑类离子液体包覆金属纳米颗粒，得到所述燃料添加剂。
在本发明的一些实施方式中，燃料添加剂的制备方法包括：
将金属盐溶液加入含有咪唑类离子液体的甲苯溶液中，在20℃～80℃下剧烈搅拌0.5～12小时，去除无机相，得到第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入硼氢化钠后在20℃～80℃下搅拌1～24小时后分离溶剂，得到所述燃料添加剂。
需要说明的是，所述金属盐溶液中的金属与所述金属纳米颗粒中的金属对应，例如金属纳米颗粒为Pd纳米颗粒时，金属盐溶液中的金属为Pd，例如四氯化钯酸钾溶液等。金属纳米颗粒和咪唑类离子液体与前面的描述一致，在此不再过多赘述。
在本发明的一些实施方式中，所述金属盐溶液中的与所述咪唑类离子液体的摩尔比为0.1:1～10:1(例如可以为0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、或者10:1等)。当金属盐溶液中的金属与咪唑类离子液体的摩尔比小于0.1:1时，则配体包覆过多影响金属的暴露，进而影响催化活性位点；当金属盐溶液中的金属与咪唑类离子液体的摩尔比大于10:1时，则配体过少导致金属颗粒过大，影响催化效果和存储稳定性。
在本发明的一些实施方式中，将金属盐溶液加入到咪唑类离子液体的甲苯溶液中的方式可以为逐滴加入。
在本发明的一些实施方式中，所述硼氢化钠与金属盐溶液中的金属的摩尔比为5:1～100:1(例如可以为5:1、10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1、70:1、80:1、90:1或者100:1等)。当硼氢化钠与金属盐溶液中的金属的摩尔比低于5:1时，则金属离子不能被充分还原；当硼氢化钠与金属盐溶液中的金属的摩尔比高于100:1时，则还原过度导致金属颗粒过大。
在本发明的另一些实施方式中，燃料添加剂的制备方法包括：将金属盐溶解于水中，配成质量分数为0.5wt％～5wt％金属盐溶液；将金属盐溶液加入到10～1000ml含有相转移试剂的甲苯溶液中，金属盐与相转移试剂的质量比为1:100，去除无机相，得到第二混合溶液；依次将与所述金属盐溶液中的金属摩尔比为0.1:1～10:1的咪唑类离子液体、与所述金属盐溶液中的金属的摩尔比为5:1～100:1硼氢化钠加入所述第二混合溶液中，反应结束后分离溶剂，得到所述燃料添加剂。
需要说明的是，所述金属盐溶液中的金属与所述金属纳米颗粒中的金属对应，例如金属纳米颗粒为Pd纳米颗粒时，金属盐溶液中的金属为Pd，例如四氯化钯酸钾溶液等。金属纳米颗粒和咪唑类离子液体与前面的描述一致，在此不再过多赘述。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种碳氢燃料纳米流体，包括碳氢燃料和前面所述的燃料添加剂。在该碳氢燃料纳米流体中，将燃料添加剂分散于碳氢燃料中。
在本发明的一些实施方式中，所述燃料添加剂的含量为10～10000ppm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述燃料添加剂的含量为10～1000ppm。
在本发明的一些实施方式中，所述碳氢燃料环己烷、甲基环己烷、十氢萘、乙基环己烷、挂式四氢双环戊二烯、碳数为8～16的直链烷烃和碳数为8～16的支链烷烃中的至少一种。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例
实施例1
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.18g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.33g 1，3-二(十四烷基)咪唑溴盐加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得咪唑类离子液体修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
其中金属钯纳米颗粒平均尺寸为3.00nm(如图1中的a和图1中的b所示)。将制备的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。并采用电加热管实验测试不同温度条件下的热沉(如图4所示)。相较于本对比例的碳氢燃料纳米流体，实施例1的碳氢燃料纳米流体的热沉在675℃温度时提高0.398MJ/kg。
实施例2
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.33g 1，3-二(十四烷基)咪唑溴盐加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后充分均匀混合，静置后去除水层，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至去除水层的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥后用乙醇洗3遍制得咪唑类离子液体修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例3
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.36g 1，3-二(十六烷基)咪唑溴盐加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后充分均匀混合，静置后去除水层，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至去除水层的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥后用乙醇洗3遍制得咪唑类离子液体修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例4
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.18g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.37g 1，3-二(十六烷基)咪唑溴盐加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得咪唑类离子液体修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例5
将0.40g 1，3-二(十八烷基)咪唑溴盐加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后充分均匀混合，静置后去除水层，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至去除水层的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥后用乙醇洗3遍制得咪唑类离子液体修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例6
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.18g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.4g 1，3-二(十八烷基)咪唑溴盐加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得咪唑类离子液体修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例7
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.2g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化铂酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液逐B滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.26g 1，3-二(十四烷基)咪唑溴盐加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得咪唑类离子液体修饰铂金属纳米颗粒的燃料添加剂。
其中金属铂纳米颗粒平均尺寸为2.78nm(如图2中的a和图2中的b所示)。将制备的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。并采用电加热管实验测试不同温度条件下的热沉(如图4所示)。相较于本对比例的碳氢燃料纳米流体，实施例1的碳氢燃料纳米流体的热沉在650℃温度时提高0.224MJ/kg。
实施例8
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.26g 1，3-二(十四烷基)咪唑溴盐加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化铂酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后充分均匀混合，静置后去除水层，将0.8g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至去除水层的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥后用乙醇洗3遍制得咪唑类离子液体修饰铂金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例9
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.29g 1，3-二(十六烷基)咪唑溴盐加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化铂酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后充分均匀混合，静置后去除水层，将0.8g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至去除水层的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥后用乙醇洗3遍制得咪唑类离子液体修饰铂金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例10
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.2g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化铂酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.29g 1，3-二(十六烷基)咪唑溴盐加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.18g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得咪唑类离子液体修饰铂金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例11
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.32g 1，3-二(十八烷基)咪唑溴盐加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化铂酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后充分均匀混合，静置后去除水层，将0.8g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至去除水层的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥后用乙醇洗3遍制得咪唑类离子液体修饰铂金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
实施例12
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.2g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化铂酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.3g 1，3-二(十八烷基)咪唑溴盐加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.2g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得咪唑类离子液体修饰铂金属纳米颗粒的燃料添加剂。
将本实施例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。
对比例1
燃料添加剂的制备方法包括以下步骤：
将0.2g四正辛基溴化铵加入20ml甲苯中，充分混合溶解后形成溶液A，在烧瓶中加入0.1g四氯化钯酸钾溶于10ml水中充分混合后形成溶液B，将溶液B逐滴滴加至溶液A中，滴加完后，充分均匀混合，静置后去除水层。将0.3g十四烷基胺加入去除水层的溶液中充分混合均匀，将0.2g硼氢化钠溶于5ml水中，充分混合均匀后逐滴滴加至上述的溶液。再搅拌4小时后，去除溶剂，真空干燥用乙醇洗3遍后制得烷基胺修饰钯金属纳米颗粒的燃料添加剂。
本对比例燃料添加剂的TEM图如图3中的a和图3中的b所示，本对比例燃料添加剂中钯金属纳米颗粒的平均尺寸大于实施例1中金属钯纳米颗粒平均尺寸。
将本对比例的燃料添加剂与碳氢燃料十氢萘同时加入烧瓶中，其中燃料添加剂的含量为50ppm，超声2小时，混合制成碳氢燃料纳米流体。并采用电加热管实验测试不同温度条件下的热沉(如图4所示)。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种碳氢燃料纳米流体，其特征在于，包括碳氢燃料和燃料添加剂；
所述燃料添加剂包括：
金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd和/或Pt；
咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式为：
其中，R3为链长C12-C18的直链烷烃；
所述燃料添加剂的含量为50~1000 ppm；
所述碳氢燃料包括环己烷、甲基环己烷、十氢萘、乙基环己烷、和挂式四氢双环戊二烯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的碳氢燃料纳米流体，其特征在于，所述燃料添加剂的制备方法包括：
使咪唑类离子液体包覆金属纳米颗粒，得到所述燃料添加剂。
3.根据权利要求2所述的碳氢燃料纳米流体，其特征在于，所述燃料添加剂的制备方法包括：
将金属盐溶液加入含有咪唑类离子液体的甲苯溶液中，在20℃~80℃下剧烈搅拌0.5~12小时，去除无机相，得到第一混合溶液；
在所述第一混合溶液中加入硼氢化钠后在20℃~80℃下搅拌1~24小时后分离溶剂，得到所述燃料添加剂；
所述金属盐溶液中的金属与所述金属纳米颗粒中的金属对应。
4.根据权利要求3所述的碳氢燃料纳米流体，其特征在于，所述金属盐溶液中的金属与所述咪唑类离子液体的摩尔比为0.1:1~10:1。
5.根据权利要求3所述的碳氢燃料纳米流体，其特征在于，所述硼氢化钠与金属盐溶液中的金属的摩尔比为5:1~100:1。
6.根据权利要求2所述的碳氢燃料纳米流体，其特征在于，所述燃料添加剂的制备方法包括：
将金属盐溶解于水中，配成质量分数为0.5 wt%~5 wt%金属盐溶液；将金属盐溶液加入到10~1000mL含有相转移试剂的甲苯溶液中，金属盐与相转移试剂的质量比为1:100，去除无机相，得到第二混合溶液；
依次将与所述金属盐溶液中的金属摩尔比为0.1:1~10:1的咪唑类离子液体、与所述金属盐溶液中的金属的摩尔比为5:1~100:1硼氢化钠加入所述第二混合溶液中，反应结束后分离溶剂，得到所述燃料添加剂；
所述金属盐溶液中的金属与所述金属纳米颗粒中的金属对应。
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