[发明专利]二氧化铈微晶聚集体,生产方法及应用

说明书

本发明主题是二氧化铈微晶聚集体。更确切地说，它涉及能催化烃类燃料，特别是重质燃料(燃料油、粗柴油)完全燃烧的二氧化铈微晶体系。还有一个目的是生产所述聚集体的方法及其在减少燃烧残渣排放中的应用。

汽油在柴油机内燃烧过程中，含碳产物有形成烟炱的倾向，而烟炱被认为对环境和健康都是有害的。

长期以来一直在寻找可能降低这些合碳颗粒排放的方法(用“烟炱”描述的剩余物表示这些含碳颗粒)。

这种研究同时要求一氧化碳或被认为有毒和致变气体(如氮氧化物)的排放量不增加。

已提出许多解决办法以降低这些含碳颗粒的排放。该方法大多倾向排气管上装过滤器，该过滤器能阻挡各种可燃物料燃烧产生的所有含碳颗粒。

然而，这种方法极大地受过滤器存储量的限制，因为必须将过滤器排空或烧毁。提供和完成这种再生操作是非常昂贵的。最常用的一种解决办法是燃烧掉这些烟炱，隔一段时间通过电加热或矿物燃料点火器进行这种燃烧。

但这种方法有许多缺点，主要是有导致陶瓷过滤器破裂或裂纹的热冲击危险。

令人满意的解决办法是向烟炱引入催化剂，以使过滤器内积集的烟炱有可能不断的自燃。为做到这一点，这些烟炱必须具有自燃温度，该温度足够低以至于发动机正常运转过程中经常能达到。

这就是本发明目的之一提供一种聚集体的原因，这种聚集体有可能起到烟炱自燃催化剂的作用，所述烟炱是含碳可燃物料燃烧过程中形成的。

本发明另外一个目的是提供一种聚集体，它有可能降低上述烟炱自燃的温度。

本发明第三个目的是提供一种上述类型的聚集体，当将它引入燃烧室时，有可能降低所述可燃物料燃烧过程中生成的烟炱量。

本发明第四个目的是提供一种聚集体，当将它引入燃烧室后，不增加氮氧化物，和一氧化碳的排放量。

本发明第五个目的是提供一种制造和/或在燃烧室内烟炱附近引入所述聚集体的方法。

本发明第六个目的是提供一种应用所述聚集体的方法。

用二氧化铈微晶聚集体显然可达到这些和其它目的，其特征在于所述聚集体最大尺寸在20(2毫微米)和10,000(1000毫微米)之间，最好在50(5毫微米)和5000(500毫微米)之间，而用Debye-Scherrer方法的(111)平面测得微晶大小在20和250(2-25毫微米)之间，最好为100到200。

应用强调这些测量结果，是有效的结果，而且参照X-射线峰宽值无疑是比较正确的。

这就是下面要说明按Scherrer方法测量微晶大小的原因。

还应强调的是位置零点不是重要的数据，除非该值特意说明。

最好这些聚集体在拓朴学上与烟炱尽可能靠近，这就是最好将它引入燃烧室或就地制造所述聚集体，以使这些聚集体能同时形成并能起到烟炱晶种作用的原因。

就效率而言，可取的是加入或“就地”生成上述聚集体形式的二氧化铈，共含量至少为含碳燃料的10ppm，优选为20ppm，最好为50ppm。

最好这样形成的二氧化铈其粒径使d₈₀至少等于10,000(1000毫微米)，优选5,000(500毫微米)。

还有最好d₂₀大于200(20毫微米)，优选500(50毫微米)。

本发明第七个目的是生成含上述聚集体的烟炱，其自燃温度低于无聚集体烟炱的温度。

该目的可用具有一定粒径的烟炱达到，该烟炱颗粒的d₂₀至少等于100,d₈₀最多等于1000，而且至少含0.01％，最好至少合0.1％，优选至少含0.5％本发明的聚集体。

通常，烟炱颗粒形成d₅₀在2000-5000之间的块状体。

按本发明的一个实施方案，这样生成的烟炱总铈含量为1-5％(以重量计)，最好为1.5-2.5％。

如上所述，微晶聚集体最好在燃料或可燃物料燃烧过程中生成，后者用至少一种铈化合物，最好是四价铈(呈溶液或溶胶形式)处理。

当所述铈化合物选自铈(Ⅳ)化合物时，另一优点是其浓度高时可减少储槽的体积，这样有可能使铈浓度达到15％、通常20％或实际上为30％。

四价铈化合物的另一优点是其稳定性大于三价铈。