一種非金屬納米量子點復(fù)合添加劑及其改性高效環(huán)保甲醇燃料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種作為鍋爐、爐窯及民用灶或內(nèi)燃機燃料的改性甲醇燃料，特別是一種由有機物添加劑和非金屬納米量子點添加劑共改性的新型環(huán)保高效甲醇燃料。其主要組分包括：甲醇(或甲醇和汽油混和物)，有機化合物添加劑(含烴類和/或醚類和/或醇類和/或酯類和/或胺類化合物)，非金屬納米量子點添加劑(水溶性或油溶性的納米碳材料量子點、納米硅材料量子點)。該復(fù)合添加劑改性的甲醇燃料具有組分簡單，低毒環(huán)保，燃燒效率高，熱值高，對燃燒設(shè)備安全，實用經(jīng)濟等優(yōu)點。
【專利說明】一種非金屬納米量子點復(fù)合添加劑及其改性高效環(huán)保甲醇燃料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合添加劑改性甲醇燃料，尤其是一種非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料。

【背景技術(shù)】
[0002]能源的探求與開發(fā)利用一直是倍受世界各國關(guān)注的工作，它與國家經(jīng)濟發(fā)展以及人民生活水平提高密切相關(guān)?；茉词侨祟惏l(fā)現(xiàn)最早、利用最多的能源。由于能源需求的持續(xù)增加，化石能源的利用由于下面兩方面問題而受到限制。一是化石能源的短缺，二是化石能源使用對環(huán)境造成極大的污染。因此，新型替代能源是未來能源可持續(xù)發(fā)展的方向。除了太陽能、核能、風(fēng)能、氫能等新型能源外，化學(xué)清潔能源的開發(fā)利用也是未來能源的發(fā)展方向。
[0003]甲醇燃料是世界公認的清潔燃料。在我國，甲醇生產(chǎn)具有資源豐富、工藝先進、產(chǎn)能大等優(yōu)勢，因而甲醇燃料的有效利用可以緩解化石能源使用時產(chǎn)生的問題。更確切地說，發(fā)展內(nèi)燃機甲醇汽油燃料、內(nèi)燃機甲醇柴油燃料(如發(fā)動機內(nèi)使用)以及鍋爐爐窯及民用灶甲醇燃料(如鍋爐燃料)，對于緩解我國能源壓力以及解決目前機動車造成的環(huán)境污染都具有重大意義。
[0004]無論是內(nèi)燃機或鍋爐爐窯及民用灶的甲醇燃料，其核心研宄內(nèi)容是添加劑的選配，目標是提高燃料中的甲醇用量，且所選用添加劑可以有效提高燃料的熱值、增強燃料體系的均勻穩(wěn)定性，減少對燃燒裝置系統(tǒng)的硬件損傷，減少環(huán)境污染物的排放。甲醇燃料添加劑技術(shù)研宄和利用有幾十年的歷史，目前已有許多相關(guān)的專利。其中，納米燃料及其添加劑性能好，其制備方法主要包括兩類:(I)添加無機納米粒子；(2)通過乳化劑使燃料形成納米乳化體系等。由于納米粒子以及納米乳液產(chǎn)生的微爆及二次反應(yīng)，有效提高燃料的燃燒效率和熱值。但是，已報道的納米燃料添加劑中很多含有害物質(zhì)及大粒度的金屬或金屬氧化物等無機納米顆粒。為使甲醇燃料更加高效、環(huán)保、安全，無毒或低毒有機物的添加、非金屬納米材料的使用以及納米材料粒度的減小和均勻穩(wěn)定性提高是有效的途徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料，目的是提供一種具有高燃燒效率和高熱值的甲醇燃料(包括外燃機和鍋爐爐窯及民用灶燃料)。本發(fā)明的復(fù)合添加劑使用安全、配方簡單，該添加劑調(diào)配的甲醇燃料使用性能好，燃料熱值高，燃料復(fù)合體系均勻穩(wěn)定，對燃燒裝置無腐蝕損傷，是高效環(huán)保的外燃機、鍋爐爐窯及民用灶甲醇燃料。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明涉及的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料由以下組分組成(按質(zhì)量百分數(shù)計算):甲醇15-95%、汽油0-85%、有機化合物添加劑5-30%、非金屬納米量子點添加劑0.01-1.5%。
[0007]所述的甲醇燃料包括:含有甲醇、有機化合物添加劑和非金屬納米量子點添加劑的混合物；含有甲醇、汽油、有機化合物添加劑和非金屬納米量子點添加劑的混合物。
[0008]所述的甲醇為:無水甲醇和含水工業(yè)粗甲醇。
[0009]所述的汽油包括:各類市售的汽油產(chǎn)品中的一種或幾種的混合物。
[0010]所述的有機化合物添加劑(質(zhì)量百分數(shù)計)包括:烴類化合物(0-30% )、醚類化合物(2-15% )、醇類化合物(5-30% )、酯類化合物(0-15% )、胺類化合物(0_5% )中的一種或幾種的混合物。
[0011]所述的烴類化合物包括:脂肪烴化合物和芳香烴化合物，如2-甲基己烷、甲基環(huán)己烷、3-甲基戊烷、1，3-二甲基環(huán)戊烷、己烷、庚烷、壬烷、辛烷、甲基環(huán)己烷、2-甲基庚烷、二甲氧基甲烷、萘烷、甲苯、二甲苯、甲基乙基苯等化合物中的一種或幾種的混合物。
[0012]所述的醚類化合物包括:二甲醚、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、醇基叔丁基醚、石油醚、二苯醚中的一種或幾種的混合物。
[0013]所述的醇類化合物包括:乙醇、異丙醇、異丁醇、辛醇、乙二醇、丙三醇、甲氧基乙醇中的一種或幾種的混合物。
[0014]所述的酯類化合物包括:甲酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸丁酯、丙酸戊酯、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯中的一種或幾種的混合物。
[0015]所述的胺類化合物包括:醇胺、芳胺、酰胺類化合物，如二乙醇胺、三乙醇胺、二甲苯胺、芳族二胺、丁二酰亞胺、二甲基甲酰胺、環(huán)烷酸胺、聚丙烯酰胺中的一種或幾種的混合物。
[0016]所述的非金屬納米量子點添加劑由非金屬納米量子點、溶劑或穩(wěn)定劑組成。
[0017]所述的非金屬納米量子點包括:水溶性或油溶性的納米碳材料量子點(1-20納米)、水溶性或油溶性的硅材料量子點(1-20納米)中的一種或幾種的混合物。納米碳材料量子點包括:納米碳顆粒量子點、納米石墨稀量子點、多孔納米碳量子點等。納米娃材料量子點包括:納米氧化硅量子點、納米碳化硅量子點、多孔納米硅量子點等。
[0018]所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑中的溶劑包括:水、甲醇、乙醇、正丁醇、異丁醇、多元醇、乙酸乙酯、油酸、油胺、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、異丙醚、環(huán)己烷、己烷等常用極性溶劑或非極性溶劑中的一種或幾種混合物。
[0019]所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑中的穩(wěn)定劑包括:有機小分子配體、表面活性劑、低聚物、水溶性高聚物等可作為納米量子點穩(wěn)定劑的有機物中的一種或幾種混合物。
[0020]在常溫常壓下，將非金屬納米量子點添加劑與甲醇混合均勻后，加入一定量的有機化合物添加劑，攪拌均勻，再加入相應(yīng)比例的甲醇和/或汽油，攪拌1-24小時后，靜置得到改性的甲醇燃料。
[0021]本發(fā)明的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性甲醇燃料具有如下優(yōu)點:
[0022]1、所述的有機物添加劑組成簡單，為低毒環(huán)保，價廉易得的化學(xué)品。
[0023]2、選用非金屬量子點添加劑，安全環(huán)保，且由于量子點的粒度小，有利于提高燃料的燃燒效率和熱值。
[0024]3、所得到的改性甲醇燃料穩(wěn)定性好，對燃燒設(shè)備低損傷，清潔高效，是燃燒性能優(yōu)越的環(huán)保型甲醇燃料。

【具體實施方式】
[0025]下面通過實施例對本發(fā)明提供的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性的甲醇燃料制備方法進一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明，還應(yīng)包括:在不偏離本發(fā)明范圍條件下，對公開的方法進行本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見各種改變。
[0026]以制備約10kg的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性的甲醇燃料說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]實施例1:
[0028]分別稱取5kg異丁醇和1kg甲基叔丁醚，混合溶于83kg甲醇中，攪拌均勾后，加入含有0.0lkg納米碳量子點的乙二醇分散液2kg，將混合液攪拌12小時后，靜置得到改性的甲醇燃料，可作為鍋爐爐窯及民用灶燃料。
[0029]實施例2:
[0030]分別稱取3kg異丁醇、2kg乙醇、1kg甲基叔丁醚和0.5kg 二甲苯，混合溶于82.5kg甲醇中，攪拌均勻后，加入含有0.02kg納米碳量子點的乙二醇分散液2kg，將混合液攪拌12小時后，靜置得到改性的甲醇燃料，可作為鍋爐爐窯及民用灶燃料。
[0031]實施例3:
[0032]分別稱取0.2kg己燒、0.1kg甲酸乙醋、0.05kg甲苯、0.05kg 丁二酰亞胺、0.1kg丙三醇、0.03kg的異丙醇、0.05kg甲基叔丁醚和0.05kg 二甲苯，混合溶于19kg甲醇中，攪拌均勻后，加入含有0.02kg納米碳量子點的乙二醇分散液2kg，攪拌12小時后，將得到的混合液與79kg汽油混合，攪拌12小時后，靜置得到改性的甲醇汽油燃料，可作為內(nèi)燃機燃料。
[0033]實施例4:
[0034]分別稱取0.2kg甲基環(huán)己燒、0.1kg乙酸異丁醋、0.05kg 二甲苯、0.05kg 丁二酰亞胺、0.1kg丙三醇、0.03kg的異丙醇、0.05kg石油醚和0.05kg 二甲苯，混合溶于19kg甲醇中，攪拌均勻后，加入含有0.02kg納米氧化硅量子點的乙二醇分散液2kg，攪拌12小時后，將得到的混合液與79kg汽油混合，攪拌12小時后，靜置得到改性的甲醇汽油燃料，可作為內(nèi)燃機燃料。
【權(quán)利要求】
1.一種非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料，其特征在于所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料為含有甲醇、有機化合物添加劑和非金屬納米量子點添加劑的混合物；含有甲醇、汽油、有機化合物添加劑和非金屬納米量子點添加劑的混合物。由以下組分組成(按質(zhì)量百分數(shù)計算):甲醇15-95%、汽油0-85%、有機化合物添加劑5-30%、非金屬納米量子點添加劑0.01-1.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料，其特征在于:甲醇為無水甲醇或含水工業(yè)粗甲醇；汽油為各類市售的汽油產(chǎn)品中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料，其特征在于有機化合物添加劑(質(zhì)量百分數(shù)計)包括:烴類化合物(0-30% )、醚類化合物(2-15% )、醇類化合物(5-30% )、酯類化合物(0-15% )、胺類化合物(0_5% )中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機化合物添加劑，其特征在于烴類化合物包括:脂肪烴化合物和芳香烴化合物，如2-甲基己烷、甲基環(huán)己烷、3-甲基戊烷、1，3- 二甲基環(huán)戊烷、己烷、庚烷、壬烷、辛烷、甲基環(huán)己烷、2-甲基庚烷、二甲氧基甲烷、萘烷、甲苯、二甲苯、甲基乙基苯等化合物中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機化合物添加劑，其特征在于醚類化合物包括:二甲醚、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、醇基叔丁基醚、石油醚、二苯醚中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機化合物添加劑，其特征在于醇類化合物包括:乙醇、異丙醇、異丁醇、辛醇、乙二醇、丙三醇、甲氧基乙醇中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機化合物添加劑，其特征在于酯類化合物包括:甲酸乙酯、乙酸異丁酯、乙酸丁酯、丙酸戊酯、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯中的一種或幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機化合物添加劑，其特征在于胺類化合物包括:醇胺、芳胺、酰胺類化合物，如二乙醇胺、三乙醇胺、二甲苯胺、芳族二胺、丁二酰亞胺、二甲基甲酰胺、環(huán)烷酸胺、聚丙烯酰胺中的一種或幾種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑改性高效環(huán)保甲醇燃料，其特征在于非金屬納米量子點添加劑為由溶劑或穩(wěn)定劑穩(wěn)定的1-20納米的納米碳顆粒量子點、納米石墨稀量子點、多孔納米碳量子點、非金屬納米量子點、納米氧化娃量子點、納米碳化硅量子點、多孔納米硅量子點中的一種或幾種混合體系組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非金屬納米量子點復(fù)合添加劑，其特征在于:溶劑包括:水、甲醇、乙醇、正丁醇、異丁醇、多元醇、乙酸乙酯、油酸、油胺、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、異丙醚、環(huán)己烷、己烷等常用極性溶劑或非極性溶劑中的一種或幾種混合物；穩(wěn)定劑包括:有機小分子配體、表面活性劑、低聚物、水溶性高聚物等可作為量子點穩(wěn)定劑的有機物中的一種或幾種混合物。
【文檔編號】C10L1/182GK104479764SQ201410616080
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】金小強, 李昆靜, 涂偉霞 申請人:金景達(北京)環(huán)保熱力科技有限公司