[发明专利]燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体

说明书

本发明提供了燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体。燃料添加剂包括：金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd、Pt、Ru、Rh、Au、Ni、Co和Fe中的至少一种；咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式包括式(1)和/或式(2)：其中，Rsubgt;1/subgt;、Rsubgt;2/subgt;和Rsubgt;3/subgt;各自独立地包括环烷烃、多环烷烃、苯、苯酚、有机磷、链长C1‑C18的直链烷烃、链长C1‑C18的支链烷烃和链长C1‑C18的直链烯烃中的至少一种，且Rsubgt;1/subgt;和Rsubgt;2/subgt;不同。咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解‑脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉。

技术领域

本发明涉及燃料技术领域，尤其涉及燃料添加剂及其制备方法、碳氢燃料纳米流体。

背景技术

随着航空航天技术的飞速发展，高速飞行器不断提速。高速飞行时，飞行器各系统产生的热负荷因此显著增加。飞行器热管理及冷却问题已然成为高速飞行器研制开发亟待解决的关键问题之一。利用碳氢燃料再生主动冷却技术被普遍认为是最佳的主动热防护方法之一。

目前的研究发现，将碳氢燃料制备成碳氢燃料纳米流体后对碳氢燃料催化裂解及燃烧性能均有显著改善，为碳氢燃料在主动冷却技术的应用提供了新的思路与方法。然而，目前碳氢燃料纳米流体中非金属或金属纳米粒子燃料添加剂的缺点使其在实际应用中受到限制。非金属纳米粒子燃料添加剂因其低导热率导致对吸热型碳氢燃料的导热性几乎没有改善作用。对于金属纳米粒子燃料添加剂而言，金属纳米粒子表面有机包覆配体如胺、硫醇等，高温(130℃)受热分解将导致金属纳米粒子的逐渐团聚和沉降，引发碳氢燃料催化裂解或燃烧性能降低。因此，开发同时具备高导热性、高催化裂解活性和高温稳定性的燃料添加剂，并将其应用于吸热型碳氢燃料纳米流体主动冷却技术，仍然是一个具有挑战性的难题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料添加剂，咪唑类离子液体与金属纳米颗粒的结合能力强，稳定性好，金属纳米颗粒的粒径小，利用该燃料添加剂作为催化剂可以提高碳氢燃料的裂解-脱氢程度，显著提升碳氢燃料的热沉；该燃料添加剂与碳氢燃料形成的碳氢燃料纳米流体可以应用于再生主动冷却技术，进而有望应用于高速飞行器发动机热管理，进而提升航空航天飞行器飞行马赫数。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种燃料添加剂，该燃料添加剂包括：

金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒包括Pd、Pt、Ru、Rh、Au、Ni、Co和Fe中的至少一种；

咪唑类离子液体，所述咪唑类离子液体包覆所述金属纳米颗粒，所述咪唑类离子液体的结构式包括式(1)和/或式(2)：

其中，R₁、R₂和R₃各自独立地包括环烷烃、多环烷烃、苯、苯酚、有机磷、链长C1-C18的直链烷烃、链长C1-C18的支链烷烃和链长C1-C18的直链烯烃中的至少一种，且R₁和R₂不同。