[发明专利]结晶形态铁基颗粒的有机分散剂

说明书

本发明涉及有机分散剂（有机溶胶）。所述有机分散剂尤其可用作内燃机的燃料添加剂。

在柴油机燃料的燃烧过程中，尤其是柴油的燃烧过程中，碳质产品易形成碳质颗粒。所述碳质颗粒指定为以下说明书中所述的“烟灰”，烟灰被认为对环境和健康都有害。长期以来，人们一直在寻找能够减少烟灰排放的技术。

一个满意的解决方案由以下内容组成：将用于阻止排气管路通道中烟灰的粒子滤波器（以下正文部分或简称为PF）引入排气管路，以使气体排出且不含有任何烟灰。当PF中的烟灰聚集到一定数量时，燃烧烟灰以疏通PF通道。再生PF的步骤通常在比内燃机正常运行时的气体温度更高的温度下完成，烟灰通常在温度高于650℃下在空气中燃烧。

为了辅助PF再生，通常还需要使用能够直接或间接地促进烟灰氧化的催化剂。促进烟灰氧化是指使烟灰能够在更低的温度下氧化，以便在内燃机正常运行过程中，更加频繁的达到氧化烟灰的温度。因此，在内燃机运行过程中，一部分烟灰可能会不断燃烧。

所述催化剂还可降低再生PF所需的温度，这样再生温度低于在所述催化剂不存在的情况下烟灰的燃烧温度。所述催化剂还可加速烟灰的氧化速率，从而缩短再生PF所需的时间。

在辅助再生PF的燃料添加剂中，稀土分散剂，尤其是铈基分散剂被公认为能够有效再生PF，并且有助于降低烟灰的自燃温度或氧化温度。

作为燃料添加剂的铁化合物的分散剂可能有助于降低烟灰的氧化温度。

因此本发明旨在寻找具有良好分散性、长期高稳定性以及与引入介质良好相容、并且在浓度相对不是很高时优选具有充分催化活性的分散剂。

本发明旨在提供一种适用于此类用途的分散剂。

为此，本发明提出含有颗粒且具有良好单分散性的胶态分散剂，其中，所述胶态分散剂中的大多数颗粒不聚集在一起。

更具体地，本发明的分散剂含有：

非极性有机相；

至少一种两亲剂；和

以单个颗粒或颗粒聚集态分散在有机相中的固态物；该固态物由结晶形态的铁化合物组成，使得：

通过动态光散射（DLS）测量得出的所述固态物的流体动力学直径D_h小于或等于30nm；

通过X射线衍射（XRD）测量得出的所述颗粒的平均尺寸小于或等于7nm；和

通过透射电子显微镜（TEM）测量得出的至少80%的所述颗粒的尺寸D_TEM小于或等于7nm。

分散在本发明分散剂中的固态物为单个固态颗粒或所述颗粒的聚集体。所述颗粒进一步可选择性地含有剩余量的束缚离子或吸附离子，例如钠离子或铵离子。

另一方面，本发明还涉及一种制备所述分散剂的方法，该方法包括以下步骤：

a）将碱和含有Fe(II)盐和Fe(III)盐的混合物投入水相接触，其中，混合物中Fe(II)/Fe(III)的摩尔比为0.45-0.55，优选约为0.5，最好为0.5；保持水相的pH值为大于11.5，得到沉淀，并且

b）在两亲剂的存在下，将上述得到的从水相中选择性分离出的沉淀与基于非极性溶剂的有机相接触，在有机相中得到分散剂。

本发明的分散剂具有高稳定性的优点，甚至在几个月后，本发明分散剂无颗粒沉淀现象和倾析现象。而且，该分散剂与汽油型燃料，尤其是基于生物燃料的汽油型燃料具有良好的相容性。

根据一种优选方案，该分散剂还可进一步具有高催化活性。

本发明的分散剂是一种非极性有机相分散剂。

为此，所述有机相通常由占有机相总质量至少80%，优选至少90%，更优选至少95%的非极性溶剂或非极性溶剂的混合物组成。

所述非极性有机相选择性地仅由非极性溶剂或非极性溶剂的混合物组成。

该有机相的选择尤其取决于所述分散剂的用途。

所述非极性溶剂是指一种具有相当低的亲水性和水溶解性的溶剂。通常，非极性溶剂是一种偶极矩为零的溶剂。因此，所述非极性溶剂可以是不包括任何极性基团的分子（如环乙烷）或包括极性基团但其极性基团的几何结构保证偶极矩互相抵消的分子（如四氯化碳）。

所述非极性有机相优选为基于非极性碳氢化合物或非极性碳氢化合物的混合物，所述非极性有机相优选含有至少70质量%，优选至少80质量%，更优选至少90质量%，最好至少95质量%的非极性碳氢化合物或非极性碳氢化合物的混合物。

所述非极性有机相一般仅由碳氢化合物或非极性碳氢化合物的混合物组成。