一种醇氢发动机甲醇燃料催化剂的制作方法

本发明涉及催化剂成分，具体涉及一种醇氢发动机甲醇燃料催化剂。

背景技术：

1、随着化石燃料资源的逐渐枯竭以及环境污染问题的日益严重，开发新型清洁能源和高效能源转换技术成为全球研究的热点。作为替代能源之一，甲醇因其生产原料广泛、燃烧清洁且能量密度较高等优点，被认为是未来能源结构中的重要组成部分。醇氢发动机是利用甲醇作为主要燃料，通过催化燃烧过程释放出能量的一种动力装置。在醇氢发动机的工作过程中，催化剂起着至关重要的作用，它能够显著提高燃料的燃烧效率并降低有害排放物的生成。

2、然而，现有的醇氢发动机用甲醇燃料催化剂存在一些不足之处，例如抗腐蚀性差，由于甲醇燃烧产生的酸性物质的原因，在甲醇燃料使用过程中会加入具有抗腐蚀作用的催化剂，但是现有的催化剂的抗腐蚀性能较差，在使用过程中无法达到理想的最佳状态。其次，在甲醇燃料使用过程中容易出现气阻的现象，需要在催化剂中加入一些添加剂来改善气阻现象。因此，如何研制出具有优异抗腐蚀性能且能够改善气阻现象的甲醇燃料催化剂，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、解决的技术问题：针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种醇氢发动机甲醇燃料催化剂，能够有效地解决现有技术的甲醇燃料催化剂抗腐蚀性能差且不能够改善气阻现象的问题。

2、技术方案：为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种醇氢发动机甲醇燃料催化剂，所述甲醇燃料催化剂的组成按重量份计包括：28-30份负载型防气阻催化组分、22-25份负载型抗腐蚀组分、15-18份自制乙醇酸正丁酯、6-9份硝基甲烷、6-8份硝基乙烷、6-8份乙二醇丁醚、3-12份硝基丙烷、3-9份丙二醇丁醚、6-9份正丁醇、12-18份异辛烷、2-3份甲苯、9-12份异丁醇、6-8份异丙醇、12-18份正己烷、9-15份正戊烷、12-18份石油醚、9-12份甲基叔丁基醚、3-6份二叔丁基对甲酚、6-9份异辛醇、9-15份乙酸仲丁脂、3-6份异佛尔酮、6-12份二甲基丁酮、2-7份吗啉、2-5份异戊醛、1-5份辛醛、5-12份无水乙醇、3-5份无水丙二醇、3-9份六亚甲基四铵、1-6份硝酸铵、3-6份二甲苯、1-3份苯甲酸和6-9份仲丁醚；

4、所述负载型防气阻催化组分为镧改性大孔二氧化硅孔径内负载磷钨酸后制得；

5、所述负载型抗腐蚀组分为镧改性大孔二氧化硅先经硅烷偶联剂改性再负载金属腐蚀抑制剂后制得。

6、更进一步地，所述镧改性大孔二氧化硅的制备步骤为：

7、步骤1、称取2-3重量份聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物和5-6重量份氯化钾倒入200-250重量份盐酸溶液中，搅拌溶解后加入3重量份1，3，5-三甲苯，以原搅拌速度搅拌1h后，所得记作混合组分；

8、步骤2、向混合组分加入11-12重量份正硅酸乙酯，在15℃的水浴条件下强烈搅拌24h后转移至水热釜中在150℃的温度下水热24h，置于68℃的温度下干燥至恒重，所得记作大孔二氧化硅；

9、步骤3、称取0.2-0.3重量份硝酸镧溶解于25-28重量份去离子水中，加入18-20重量份大孔二氧化硅后在室温条件下搅拌1h，静置12h后在70℃的水浴条件下蒸干水分并置于120℃的烘箱内干燥4-5h，最后置于马弗炉中以300℃的温度焙烧5h，所得即为镧改性大孔二氧化硅。

10、更进一步地，所述步骤1中盐酸溶液的浓度为1mol/l，所述步骤1中搅拌溶解的搅拌速度为300r/min，搅拌时间为10min，所述步骤2中强烈搅拌的搅拌速度为800r/min。

11、更进一步地，所述负载型防气阻催化组分的制备方法为：

12、s1、先称取30重量份去离子水备用，再用浓度为1mol/l的盐酸溶液调节ph值至1.5，接着加入6-7重量份磷钨酸后搅拌至溶解，再加入15-16重量份镧改性大孔二氧化硅，于室温下以原搅拌速度继续搅拌40min后，经超声分散并静置12h，所得记作分散体系；

13、s2、将分散体系置于70℃的水浴条件下蒸干水分并置于120℃的烘箱内干燥5h，最后置于马弗炉中以300℃的温度焙烧3h，降温至室温后研磨过60目筛，所得即为负载型防气阻催化组分。

14、更进一步地，所述s1中搅拌至溶解的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为10min，所述s1中超声分散的频率为26-28khz，超声分散的时间为30min。

15、更进一步地，所述负载型抗腐蚀组分的制备方法为：

16、步骤一、将正丁胺、乙醇胺、油酸酰胺、二乙醇胺、三乙醇胺和1，2，3苯并三氮唑按照等重量比进行混合，混合后所得记作复合金属腐蚀抑制剂；

17、步骤二、称取12-15重量份镧改性大孔二氧化硅和2-3重量份二甲基二乙氧基硅烷分散于200重量份甲苯中，搅拌均匀后进行超声分散，接着加入0.2-0.3重量份偶氮二异丁腈和8-10重量份复合金属腐蚀抑制剂，在氮气氛围下置于65℃的油浴条件下反应20h，所得记作待纯化组分；

18、步骤三、将待纯化组分置于58-65℃的温度下进行旋蒸去除甲苯，所得产物置于68℃的烘箱内干燥2h后研磨过40目筛，所得即为负载型抗腐蚀组分。

19、更进一步地，所述步骤二中搅拌均匀的搅拌速度为300r/min，搅拌时间为10min，所述步骤二中超声分散的频率为22-23khz，超声分散的时间为30min。

20、更进一步地，所述自制乙醇酸正丁酯的制备步骤为：

21、步骤a、称取计算量的0.1mol乙醇酸和0.25mol正丁醇加入至30ml环己烷中，再加入0.5g对甲苯磺酸和2-3g沸石后在回流搅拌条件下反应至体系内无水带出，所得记作产物组分；

22、步骤b、将产物组分依次适用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤3次，再使用无水硫酸钠干燥过夜，接着旋蒸去除环己烷后减压蒸馏去除正丁醇，所得即为自制乙醇酸正丁酯。

23、更进一步地，所述步骤a中回流搅拌的搅拌速度为100r/min。

24、更进一步地，所述甲醇燃料催化剂的制备方法为：将上述重量份的负载型防气阻催化组分、负载型抗腐蚀组分、自制乙醇酸正丁酯、硝基甲烷、硝基乙烷、乙二醇丁醚、硝基丙烷、丙二醇丁醚、正丁醇、异辛烷、甲苯、异丁醇、异丙醇、正己烷、正戊烷、石油醚、甲基叔丁基醚、二叔丁基对甲酚、异辛醇、乙酸仲丁脂、异佛尔酮、二甲基丁酮、吗啉、异戊醛、辛醛、无水乙醇、无水丙二醇、六亚甲基四铵、硝酸铵、二甲苯、苯甲酸和仲丁醚进行混合，以200r/min的搅拌速度搅拌10min后，再以20-21khz的频率超声分散5min，所得即为甲醇燃料催化剂。

25、有益效果：本发明提供了一种醇氢发动机甲醇燃料催化剂，与现有公知技术相比，本发明具有如下有益效果：

26、本发明先以正硅酸乙酯制备出具有大孔径的大孔二氧化硅，再通过硝酸镧对大孔二氧化硅进行改性制备镧改性大孔二氧化硅，能够使制得的镧改性大孔二氧化硅在负载磷钨酸的过程中具有更高的吸附率；其次，镧改性大孔二氧化硅在负载磷钨酸后能够提高所制得的催化剂的活性，使制得的负载型防气阻催化组分在作为催化剂加入至甲醇燃料中时，能够降低甲醇燃料的饱和蒸汽压，从而在一定程度上消除或改善气阻现象。

27、本发明先将不同种类的金属腐蚀抑制剂进行混合，再将混合后的复合金属腐蚀抑制剂通过二甲基二乙氧基硅烷接枝吸附在镧改性大孔二氧化硅的表面，能够使镧改性大孔二氧化硅作为金属腐蚀抑制剂的载体，使金属腐蚀抑制剂更加均匀地分散在甲醇燃料中，在一定程度上降低甲醇燃料对金属的腐蚀作用；其次，本发明中加入的自制乙醇酸正丁酯能够对甲醇燃料起到较好的相稳定作用，再结合多种成分之间的协同作用，能够使本发明制备的甲醇燃料催化剂在与甲醇燃料混合时，起到抗腐蚀和改善气阻现象的效果，具有极佳的市场推广价值。