[发明专利]用于生物柴油催化燃烧的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及用于生物柴油催化燃烧的催化剂及其制备方法。所述催化剂为钨掺杂六铝酸盐，分子式为W_xBa_+xMnAlO_19+4x，分子式中的X为自然数，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为5%～30%。本发明催化剂能明显降低生物柴油热裂解温度，能够在燃烧中降低燃烧温度，减少积碳和氮氧化物生成。使用层流流动反应器，在30Torr，1000‑1500K温度的燃烧条件下，当本发明催化剂存在时能够使生物柴油燃烧模型化合物癸酸甲酯的热裂解温度降低200‑300K，使具有显著的实用意义。制备钨掺杂六铝酸盐催化剂既可以采用共沉淀法实现，也能采用浸渍法实现。本发明的制备工艺简单，而且原料来源广泛、价格低廉。

技术领域

本发明属于生物柴油应用技术领域，具体涉及用于生物柴油催化燃烧的催化剂。

背景技术

能源危机与环境污染是当今人类面对的重大课题。由于石化燃料不可再生性以及大量应用造成的环境污染，作为替代能源，生物柴油以前优越的环保性能受到各界的普遍重视。生物柴油是以动植物油脂、微生物油脂以及餐饮废油经酯化或酯交换工艺制得的主要成分为长链脂肪酸甲酯的液体燃料，其性能与普通柴油非常相似，是优质的石化燃料替代品。

由于生物柴油粘度大、闪点低，在用于发动机燃烧时，燃烧温度过高会产生氮氧化物和碳烟等污染物，因此通过催化燃烧降低燃烧时的反应温度是提高生物柴油利用效率，减少氮氧化物污染物，减少积碳的主要方法。目前催化燃烧催化剂主要集中在钯、铂等贵金属材料上，如一种氧化铝负载，以钯、铂、钌等贵金属为主要活性成分的甲烷燃烧催化剂。由于贵金属资源非常有限，价格昂贵难以用于实际生产；一种有铜、锰、锆、铈金属复氧化物组成用于苯废气燃烧的催化剂；一种以铁、钴掺杂的六铝酸盐催化剂，并考察了用于甲烷燃烧的催化效果[分子催化。这些催化剂适用于低沸点、易燃有机气体催化燃烧，对于高闪点的生物柴油催化燃烧效果不理想，积碳较多。

发明内容

针对现有贵金属燃烧催化剂成本高、来源有限，非贵金属燃烧催化剂对高闪点生物柴油燃烧催化效果不理想等问题，本发明提供一种用于生物柴油催化燃烧的催化剂及其制备方法。

用于生物柴油催化燃烧的催化剂为钨掺杂六铝酸盐，分子式为W_xBa_xMnAlO_19+4x，分子式中的X为自然数，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为5％～30％。

采用共沉淀法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：

(1)将硝酸钡、四水合硝酸锰和九水合硝酸铝混合，溶于蒸馏水中，配制得到溶液甲；再将五水合钨酸铵和氨水混合，配制得到溶液乙；

(2)搅拌条件下，将溶液乙加入到溶液甲中，将生成的沉淀过滤，200℃干燥后，1200℃焙烧3小时，得到钨掺杂六铝酸盐。

采用浸渍法制备用于生物柴油催化燃烧的催化剂的操作步骤如下：

(1)将硝酸钡、四水合硝酸锰和硝酸铝混合，溶于蒸馏水中；搅拌下，加入质量浓度25％的氨水，生成大量沉淀，将生成的沉淀物过滤，200℃干燥，得到干燥沉淀物；

(2)将五水合钨酸铵溶于蒸馏水中，再加入到步骤(1)所述干燥沉淀物中，室温浸泡1～2小时；100℃下将水蒸干，200℃干燥1～2小时，1200℃焙烧3小时，得到钨掺杂六铝酸盐。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明提供的催化剂催化活性好，能明显降低生物柴油热裂解温度，能够在燃烧中降低燃烧温度，减少积碳和氮氧化物生成。在实验条件下，由图1可见，使用层流流动反应器，在30Torr，1000-1500K温度的燃烧条件下，当本发明催化剂存在时能够使生物柴油燃烧模型化合物癸酸甲酯的热裂解温度降低200-300K，使具有显著的实用意义。