本申请提供了一种钨掺杂六铝酸盐、其制备方法及其作为催化剂在生物柴油催化燃烧中的应用，钨掺杂六铝酸盐的分子通式为：WxBaMnAl11O19+3x；0＜x≤0.7，钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量可为3％～30％。本发明专利技术催化剂能降低生物柴油热裂解温度，能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的燃烧条件下，当本发明专利技术催化剂存在时，能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，具有显著的实用意义。制备钨掺杂六铝酸盐催化剂既可采用共沉淀法实现，也能采用浸渍法实现。本发明专利技术的制备工艺简单，而且原料来源广泛、价格低廉。
Tungsten doped six aluminate, preparation method and application thereof in catalytic combustion of biodiesel
This application provides a six tungsten doped aluminate, preparation method and application thereof as a catalyst in catalytic combustion of biodiesel, the molecular formula six: Tungsten doped aluminate WxBaMnAl11O19+3x; 0 x > 0.7, the quality of the content of tungsten doped tungsten six aluminate can be 3% ~ 30%. The catalyst of the invention can reduce the pyrolysis temperature of the biodiesel, can reduce the combustion temperature in the combustion, and reduce the generation of carbon and nitrogen oxides. Laminar flow reactor, used in 30Torr, 1500K 1000 combustion conditions, when there is the catalyst of the invention, the pyrolysis temperature can make biodiesel combustion model compound methyl decanoate decreased 200 300K, and has remarkable practical significance. The preparation of tungsten doped six aluminate catalyst can be realized by the method of coprecipitation and impregnation. The preparation process is simple, and the raw material source is wide and the price is low.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物柴油应用
，尤其涉及一种钨掺杂六铝酸盐、其制备方法及其在生物柴油催化燃烧中的应用。
技术介绍
目前，能源危机与环境污染是当今人类面对的重大课题。由于石化燃料的不可再生性以及大量应用造成的环境污染，作为替代能源，生物柴油以其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，所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。目前催化燃烧的催化剂主要集中在钯、铂等贵金属材料上，但是，贵金属资源非常有限，价格昂贵，难以用于实际生产。公开号为CN101108340A的中国专利文献公开了一种锆锰掺杂六铝酸盐催化剂的制备方法，其得到的以铁、钴掺杂的六铝酸盐催化剂主要用于催化甲烷燃烧，成本比贵金属负载型催化剂低。这些催化剂主要适用于低沸点、易燃有机气体催化燃烧，而对于高闪点的生物柴油催化燃烧的效果不理想，积碳较多。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种钨掺杂六铝酸盐、其制备方法及其在生物柴油催化燃烧中的应用，本专利技术提供的钨掺杂六铝酸盐作为催化剂，对生物柴油类物质燃烧的催化效果较好，能够降低其燃烧温度，减少积炭。本申请提供一种钨掺杂六铝酸盐，其具有式1通式：WxBaMnAl11O19+3x式1；其中，0＜x≤0.7。优选地，所述钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为3％～30％。本申请提供一种钨掺杂六铝酸盐的制备方法，包括以下步骤：以硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵为原料，采用共沉淀法或浸渍法制备，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐；WxBaMnAl11O19+3x式1；其中，0＜x≤0.7。优选地，所述共沉淀法具体为：提供溶液甲和溶液乙，所述溶液甲包括硝酸钡、硝酸锰和硝酸铝及水，所述溶液乙包括钨酸铵和氨水；将所述溶液乙加入到溶液甲中，生成沉淀，再经过干燥、焙烧，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐。优选地，所述浸渍法具体为：将硝酸钡、硝酸锰和硝酸铝溶于水中，加入氨水，生成沉淀；采用钨酸铵水溶液浸泡所述沉淀，再经过干燥、焙烧，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐。优选地，所述硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵中钨的摩尔比为0.1:(0.1～0.2)：(1.0～1.5)：(0.01～0.05)。优选地，所述共沉淀法和浸渍法均采用1mol～2mol的氨水。优选地，所述共沉淀法和浸渍法中，所述干燥的温度为100～200℃，时间为1小时～2小时；所述焙烧的温度为900～1400℃，时间为2小时～6小时。如上文所述的钨掺杂六铝酸盐作为催化剂在生物柴油类物质催化燃烧中的应用。优选地，所述生物柴油类物质与钨掺杂六铝酸盐的质量比为千分之一到百分之五。在本专利技术的一些实施例中，生物柴油类物质与钨掺杂六铝酸盐的用量比为0.5g～2g/100mL-1s-1。与现有技术相比，本专利技术提供的式1所示的钨掺杂六铝酸盐可以用作生物柴油催化燃烧的催化剂，催化活性好，能够明显降低生物柴油类物质热裂解温度，能够在燃烧中降低燃烧温度，减少积碳和氮氧化物生成。实验显示，使用层流流动反应器，在30Torr，1000-1500K温度的燃烧条件下，当本专利技术催化剂存在时，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，这具有显著的实用意义。此外，本专利技术提供的钨掺杂六铝酸盐这种催化剂的制备工艺简单，而且原料来源广泛、价格低廉，可适用于实际生产。附图说明图1为实施例1和实施例2所得催化剂的XRD谱图；图2为本申请实施例所用的流动管反应器结合GC/GC-MS的实验装置示意图；图3为无催化剂时癸酸甲酯热裂解温度曲线；图4为本专利技术实施例1催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线；图5为本专利技术实施例2催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线；图6为实施例3和实施例4所得催化剂的XRD谱图；图7为本专利技术实施例3催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线；图8为本专利技术实施例4催化剂存在下癸酸甲酯热裂解温度曲线。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种钨掺杂六铝酸盐，其具有式1通式：WxBaMnAl11O19+3x式1；其中，0＜x≤0.7。本专利技术提供的钨掺杂六铝酸盐可用作生物柴油类物质燃烧的催化剂，具有较高的催化活性，能够降低生物柴油等物质的燃烧温度，减少积炭。本专利技术提供的钨掺杂六铝酸盐具有式1通式，包括锰Mn取代的六铝酸盐相以及钨酸钡(BaO4W)相等。另外，其中的Ba理论上可以用其他碱土金属如Ca、Sr替代。式1中的x为0到0.7之间的任意小数，优选0.1≤x≤0.6，如x为0.23、0.46、0.24、0.48等。在本专利技术中，钨的质量百分含量为183x/(186x+820)。在本申请的实施例中，所述钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量可为3％～30％，优选为5％～25％。在本申请的实施例中，所述钨掺杂六铝酸盐的粒径可为48mm；比表面积可为13m2g-1。在本申请的一些实施例中，所述钨掺杂六铝酸盐的分子式可表示为：W0.23BaMnAl11O19.69式1-1；W0.46BaMnAl11O20.38式1-2；W0.24BaMnAl11O19.72式1-3；W0.48BaMnAl11O20.41式1-4。本申请提供了一种钨掺杂六铝酸盐的制备方法，包括以下步骤：以硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵为原料，采用共沉淀法或浸渍法制备，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐；WxBaMnAl11O19+3x式1；其中，0＜x≤0.7。本申请制得的钨掺杂六铝酸盐对生物柴油类物质燃烧的催化效果较好，能够降低其燃烧温度，减少积炭。在本申请的一些实施例中，采用共沉淀法的操作步骤如下：提供溶液甲和溶液乙，所述溶液甲包括硝酸钡、硝酸锰和硝酸铝及水，所述溶液乙包括钨酸铵和氨水；将所述溶液乙加入到溶液甲中，生成沉淀，再经过干燥、焙烧，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐。本申请实施例可将硝酸钡、硝酸锰和硝酸铝混合，溶于水中，配制得到溶液甲；将钨酸铵和氨水混合，配制得到溶液乙。其中，可采用四水合硝酸锰和九水合硝酸铝，并用蒸馏水作为溶液甲溶剂，按常规方式混合、溶解即可；而溶液乙可由五水合钨酸铵和氨水混合得到。在本申请中，所述硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵中钨原子的摩尔比可为0.1:(0.1～0.2)：(1.0～1.5)：(0.01～0.05)，在本申请的一些优选实施例中，所述硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵中钨原子的摩尔比可为0.1:0.1：1.1：0.01；在本申请的另一些优选实施例中，所述硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵中钨原子的摩尔比可为0.1:0.1：1.1：0.02。另外，所述硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵的质量比优选为26g:(25～26)g：(230～240)g：(2.5～6)g，更优选为26g:25.1g：233g：(2.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钨掺杂六铝酸盐，其特征在于，具有式1通式：WxBaMnAl11O19+3x 式1；其中，0＜x≤0.7。
【技术特征摘要】
1.一种钨掺杂六铝酸盐，其特征在于，具有式1通式：WxBaMnAl11O19+3x式1；其中，0＜x≤0.7。2.根据权利要求1所述的钨掺杂六铝酸盐，其特征在于，所述钨掺杂六铝酸盐中钨的质量含量为3％～30％。3.一种钨掺杂六铝酸盐的制备方法，包括以下步骤：以硝酸钡、硝酸锰、硝酸铝和钨酸铵为原料，采用共沉淀法或浸渍法制备，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐；WxBaMnAl11O19+3x式1；其中，0＜x≤0.7。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀法具体为：提供溶液甲和溶液乙，所述溶液甲包括硝酸钡、硝酸锰和硝酸铝及水，所述溶液乙包括钨酸铵和氨水；将所述溶液乙加入到溶液甲中，生成沉淀，再经过干燥、焙烧，得到式1所示的钨掺杂六铝酸盐。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍法具体为：将硝酸钡、硝酸锰和硝酸铝溶于水中，加入氨水，生成沉淀；...
【专利技术属性】
技术研发人员：张李东，钟铮，翟翌童，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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