一种非金属纳米量子点复合添加剂及其改性高效环保甲醇燃料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种作为锅炉、炉窑及民用灶或内燃机燃料的改性甲醇燃料，特别是一种由有机物添加剂和非金属纳米量子点添加剂共改性的新型环保高效甲醇燃料。其主要组分包括：甲醇(或甲醇和汽油混和物)，有机化合物添加剂(含烃类和/或醚类和/或醇类和/或酯类和/或胺类化合物)，非金属纳米量子点添加剂(水溶性或油溶性的纳米碳材料量子点、纳米硅材料量子点)。该复合添加剂改性的甲醇燃料具有组分简单，低毒环保，燃烧效率高，热值高，对燃烧设备安全，实用经济等优点。
【专利说明】一种非金属纳米量子点复合添加剂及其改性高效环保甲醇燃料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合添加剂改性甲醇燃料，尤其是一种非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料。
【背景技术】
[0002]能源的探求与开发利用一直是倍受世界各国关注的工作，它与国家经济发展以及人民生活水平提高密切相关。化石能源是人类发现最早、利用最多的能源。由于能源需求的持续增加，化石能源的利用由于下面两方面问题而受到限制。一是化石能源的短缺，二是化石能源使用对环境造成极大的污染。因此，新型替代能源是未来能源可持续发展的方向。除了太阳能、核能、风能、氢能等新型能源外，化学清洁能源的开发利用也是未来能源的发展方向。
[0003]甲醇燃料是世界公认的清洁燃料。在我国，甲醇生产具有资源丰富、工艺先进、产能大等优势，因而甲醇燃料的有效利用可以缓解化石能源使用时产生的问题。更确切地说，发展内燃机甲醇汽油燃料、内燃机甲醇柴油燃料(如发动机内使用)以及锅炉炉窑及民用灶甲醇燃料(如锅炉燃料)，对于缓解我国能源压力以及解决目前机动车造成的环境污染都具有重大意义。
[0004]无论是内燃机或锅炉炉窑及民用灶的甲醇燃料，其核心研宄内容是添加剂的选配，目标是提高燃料中的甲醇用量，且所选用添加剂可以有效提高燃料的热值、增强燃料体系的均匀稳定性，减少对燃烧装置系统的硬件损伤，减少环境污染物的排放。甲醇燃料添加剂技术研宄和利用有几十年的历史，目前已有许多相关的专利。其中，纳米燃料及其添加剂性能好，其制备方法主要包括两类:(I)添加无机纳米粒子；(2)通过乳化剂使燃料形成纳米乳化体系等。由于纳米粒子以及纳米乳液产生的微爆及二次反应，有效提高燃料的燃烧效率和热值。但是，已报道的纳米燃料添加剂中很多含有害物质及大粒度的金属或金属氧化物等无机纳米颗粒。为使甲醇燃料更加高效、环保、安全，无毒或低毒有机物的添加、非金属纳米材料的使用以及纳米材料粒度的减小和均匀稳定性提高是有效的途径。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料，目的是提供一种具有高燃烧效率和高热值的甲醇燃料(包括外燃机和锅炉炉窑及民用灶燃料)。本发明的复合添加剂使用安全、配方简单，该添加剂调配的甲醇燃料使用性能好，燃料热值高，燃料复合体系均匀稳定，对燃烧装置无腐蚀损伤，是高效环保的外燃机、锅炉炉窑及民用灶甲醇燃料。本发明采用如下技术方案:
[0006]本发明涉及的非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料由以下组分组成(按质量百分数计算):甲醇15-95%、汽油0-85%、有机化合物添加剂5-30%、非金属纳米量子点添加剂0.01-1.5%。
[0007]所述的甲醇燃料包括:含有甲醇、有机化合物添加剂和非金属纳米量子点添加剂的混合物；含有甲醇、汽油、有机化合物添加剂和非金属纳米量子点添加剂的混合物。
[0008]所述的甲醇为:无水甲醇和含水工业粗甲醇。
[0009]所述的汽油包括:各类市售的汽油产品中的一种或几种的混合物。
[0010]所述的有机化合物添加剂(质量百分数计)包括:烃类化合物(0-30% )、醚类化合物(2-15% )、醇类化合物(5-30% )、酯类化合物(0-15% )、胺类化合物(0_5% )中的一种或几种的混合物。
[0011]所述的烃类化合物包括:脂肪烃化合物和芳香烃化合物，如2-甲基己烷、甲基环己烷、3-甲基戊烷、1，3-二甲基环戊烷、己烷、庚烷、壬烷、辛烷、甲基环己烷、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种或几种的混合物。
[0012]所述的醚类化合物包括:二甲醚、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、醇基叔丁基醚、石油醚、二苯醚中的一种或几种的混合物。
[0013]所述的醇类化合物包括:乙醇、异丙醇、异丁醇、辛醇、乙二醇、丙三醇、甲氧基乙醇中的一种或几种的混合物。
[0014]所述的酯类化合物包括:甲酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸丁酯、丙酸戊酯、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯中的一种或几种的混合物。
[0015]所述的胺类化合物包括:醇胺、芳胺、酰胺类化合物，如二乙醇胺、三乙醇胺、二甲苯胺、芳族二胺、丁二酰亚胺、二甲基甲酰胺、环烷酸胺、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。
[0016]所述的非金属纳米量子点添加剂由非金属纳米量子点、溶剂或稳定剂组成。
[0017]所述的非金属纳米量子点包括:水溶性或油溶性的纳米碳材料量子点(1-20纳米)、水溶性或油溶性的硅材料量子点(1-20纳米)中的一种或几种的混合物。纳米碳材料量子点包括:纳米碳颗粒量子点、纳米石墨稀量子点、多孔纳米碳量子点等。纳米娃材料量子点包括:纳米氧化硅量子点、纳米碳化硅量子点、多孔纳米硅量子点等。
[0018]所述的非金属纳米量子点复合添加剂中的溶剂包括:水、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、多元醇、乙酸乙酯、油酸、油胺、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、异丙醚、环己烷、己烷等常用极性溶剂或非极性溶剂中的一种或几种混合物。
[0019]所述的非金属纳米量子点复合添加剂中的稳定剂包括:有机小分子配体、表面活性剂、低聚物、水溶性高聚物等可作为纳米量子点稳定剂的有机物中的一种或几种混合物。
[0020]在常温常压下，将非金属纳米量子点添加剂与甲醇混合均匀后，加入一定量的有机化合物添加剂，搅拌均匀，再加入相应比例的甲醇和/或汽油，搅拌1-24小时后，静置得到改性的甲醇燃料。
[0021]本发明的非金属纳米量子点复合添加剂改性甲醇燃料具有如下优点:
[0022]1、所述的有机物添加剂组成简单，为低毒环保，价廉易得的化学品。
[0023]2、选用非金属量子点添加剂，安全环保，且由于量子点的粒度小，有利于提高燃料的燃烧效率和热值。
[0024]3、所得到的改性甲醇燃料稳定性好，对燃烧设备低损伤，清洁高效，是燃烧性能优越的环保型甲醇燃料。
【具体实施方式】
[0025]下面通过实施例对本发明提供的非金属纳米量子点复合添加剂改性的甲醇燃料制备方法进一步说明，但并不因此而限制本发明，还应包括:在不偏离本发明范围条件下，对公开的方法进行本领域技术人员显而易见各种改变。
[0026]以制备约10kg的非金属纳米量子点复合添加剂改性的甲醇燃料说明本发明的技术方案。
[0027]实施例1:
[0028]分别称取5kg异丁醇和1kg甲基叔丁醚，混合溶于83kg甲醇中，搅拌均勾后，加入含有0.0lkg纳米碳量子点的乙二醇分散液2kg，将混合液搅拌12小时后，静置得到改性的甲醇燃料，可作为锅炉炉窑及民用灶燃料。
[0029]实施例2:
[0030]分别称取3kg异丁醇、2kg乙醇、1kg甲基叔丁醚和0.5kg 二甲苯，混合溶于82.5kg甲醇中，搅拌均匀后，加入含有0.02kg纳米碳量子点的乙二醇分散液2kg，将混合液搅拌12小时后，静置得到改性的甲醇燃料，可作为锅炉炉窑及民用灶燃料。
[0031]实施例3:
[0032]分别称取0.2kg己烧、0.1kg甲酸乙醋、0.05kg甲苯、0.05kg 丁二酰亚胺、0.1kg丙三醇、0.03kg的异丙醇、0.05kg甲基叔丁醚和0.05kg 二甲苯，混合溶于19kg甲醇中，搅拌均匀后，加入含有0.02kg纳米碳量子点的乙二醇分散液2kg，搅拌12小时后，将得到的混合液与79kg汽油混合，搅拌12小时后，静置得到改性的甲醇汽油燃料，可作为内燃机燃料。
[0033]实施例4:
[0034]分别称取0.2kg甲基环己烧、0.1kg乙酸异丁醋、0.05kg 二甲苯、0.05kg 丁二酰亚胺、0.1kg丙三醇、0.03kg的异丙醇、0.05kg石油醚和0.05kg 二甲苯，混合溶于19kg甲醇中，搅拌均匀后，加入含有0.02kg纳米氧化硅量子点的乙二醇分散液2kg，搅拌12小时后，将得到的混合液与79kg汽油混合，搅拌12小时后，静置得到改性的甲醇汽油燃料，可作为内燃机燃料。
【权利要求】
1.一种非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料，其特征在于所述的非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料为含有甲醇、有机化合物添加剂和非金属纳米量子点添加剂的混合物；含有甲醇、汽油、有机化合物添加剂和非金属纳米量子点添加剂的混合物。由以下组分组成(按质量百分数计算):甲醇15-95%、汽油0-85%、有机化合物添加剂5-30%、非金属纳米量子点添加剂0.01-1.5%。
2.根据权利要求1所述的非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料，其特征在于:甲醇为无水甲醇或含水工业粗甲醇；汽油为各类市售的汽油产品中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料，其特征在于有机化合物添加剂(质量百分数计)包括:烃类化合物(0-30% )、醚类化合物(2-15% )、醇类化合物(5-30% )、酯类化合物(0-15% )、胺类化合物(0_5% )中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的有机化合物添加剂，其特征在于烃类化合物包括:脂肪烃化合物和芳香烃化合物，如2-甲基己烷、甲基环己烷、3-甲基戊烷、1，3- 二甲基环戊烷、己烷、庚烷、壬烷、辛烷、甲基环己烷、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种或几种的混合物。
5.根据权利要求3所述的有机化合物添加剂，其特征在于醚类化合物包括:二甲醚、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚、醇基叔丁基醚、石油醚、二苯醚中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求3所述的有机化合物添加剂，其特征在于醇类化合物包括:乙醇、异丙醇、异丁醇、辛醇、乙二醇、丙三醇、甲氧基乙醇中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求3所述的有机化合物添加剂，其特征在于酯类化合物包括:甲酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸丁酯、丙酸戊酯、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求3所述的有机化合物添加剂，其特征在于胺类化合物包括:醇胺、芳胺、酰胺类化合物，如二乙醇胺、三乙醇胺、二甲苯胺、芳族二胺、丁二酰亚胺、二甲基甲酰胺、环烷酸胺、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的非金属纳米量子点复合添加剂改性高效环保甲醇燃料，其特征在于非金属纳米量子点添加剂为由溶剂或稳定剂稳定的1-20纳米的纳米碳颗粒量子点、纳米石墨稀量子点、多孔纳米碳量子点、非金属纳米量子点、纳米氧化娃量子点、纳米碳化硅量子点、多孔纳米硅量子点中的一种或几种混合体系组成。
10.根据权利要求9所述的非金属纳米量子点复合添加剂，其特征在于:溶剂包括:水、甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、多元醇、乙酸乙酯、油酸、油胺、甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚、异丙醚、环己烷、己烷等常用极性溶剂或非极性溶剂中的一种或几种混合物；稳定剂包括:有机小分子配体、表面活性剂、低聚物、水溶性高聚物等可作为量子点稳定剂的有机物中的一种或几种混合物。
【文档编号】C10L1/182GK104479764SQ201410616080
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】金小强, 李昆静, 涂伟霞 申请人:金景达(北京)环保热力科技有限公司