【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种航空燃料领域领域的技术，具体是一种具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料及其实现方法。
技术介绍
1、高超音速飞机在跨音速飞行中面临着突破音障的高飞行阻力(ma＝0.9)。为了获得更大的飞行推力，飞机的燃料消耗急剧增加，严重影响了飞行距离。因此，提高燃料能量密度以降低极端运行条件下的燃料消耗是一个迫切需要解决的工程挑战。纳米流体燃料是指将高能纳米颗粒分散到传统燃料中制备的均匀稳定的悬浮液。在传统液体燃料中添加纳米颗粒，不仅提高了传统燃料的体积能量密度和燃烧速率，还利用纳米颗粒作为催化剂来减少碳烟颗粒和氮氧化物等气体污染物的排放。因此，纳米流体燃料有望成为下一代新燃料，实现节能减排，增加飞机飞行距离。硼作为纳米颗粒中体积能量密度(136.38kj/cm3)最高的材料，分别是镁和铝的3.09倍和1.66倍。它是目前最有希望实现高能纳米流体燃料的纳米添加剂。此外，硼的燃烧产物清洁，对环境无污染。然而，由于硼的熔点和沸点较高，以及表面产生的氧化膜b2o3的沸点较高，导致硼的点火性能较差和难以燃尽等问题。改善硼燃烧的方法通常有两种，一种是将硼与其他金属或金属氧化物混合，另一种是包覆改性硼以促进硼的燃烧。对于金属，镁、铝、铁和其他元素金属颗粒(如ni和mo)等经常与b颗粒混合来改善b的燃烧特性。通过混合金属可以提高硼颗粒周围的温度，降低硼的点火温度，促进硼颗粒的点火和燃烧。然而，它们在燃烧过程中，所有的这些添加剂均参与了点火和燃烧过程。并且由金属燃烧产生的金属氧化物的熔点高于氧化硼的熔点。尽管硼的初始氧化温度降低，但通过
技术实现思路
1、本专利技术针对现有包覆层抑制b的完全氧化和降低燃烧热值的问题，提出一种具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料及其实现方法，从无机杂原子碳基涂层b的纳米结构出发，实现杂原子碳基包覆b颗粒的合成策略，能够形成基于杂原子的无机包覆层(cpzs@b)用于b氧化和碳氢化合物燃料燃烧的双功能催化，为超音速飞机在极端运行条件下提高燃料能量密度和降低燃料消耗提供了一个解决方案。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术涉及一种具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料，由作为基体燃料的rp-3煤油、作为纳米粒子添加剂的碳化聚膦腈包覆硼(cpzs@b)和作为表面活性剂的span80组成。
4、所述的碳化聚膦腈包覆硼(cpzs@b)与基体燃料的质量比为5-25％，span 80与基体燃料的质量比为2％。
5、本专利技术涉及上述硼基纳米流体燃料的实现方法，按比例将基体燃料、span 80和碳化聚膦腈包覆硼纳米粒子(cpzs@b)在超声环境下均匀分散得到。
6、所述的碳化聚膦腈包覆硼纳米粒子，通过以下方式制备得到：
7、步骤一、将硼粉末分散在乙腈溶剂中并加入三乙胺；
8、步骤二、进一步加入六氯环三磷腈和4,4′-二羟基二苯砜，在超声加热的环境下进行缩聚反应；
9、所述的超声加热是指：在超声功率为100w，温度为50℃的水中缩聚反应5小时。
10、所述的缩聚反应，优选在反应结束后，分别用乙醇和水对反应产物各洗涤3次后，在-60℃冷冻干燥72h获得灰色固体产物聚膦腈。
11、步骤三、将步骤二所得聚膦腈产物包裹b纳米球后进行碳化处理，获得碳化聚膦腈包裹b纳米球(cpzs@b)。
12、所述的碳化处理是指：在高纯度氮气氛围下，以5℃/min的速率将温度从常温升至500℃并保持恒温5小时，再以5℃/min的速率将温度保持或升高至目标温度，目标温度为700℃，并在此温度下保持恒温2小时。
13、所述的高纯度氮气氛围是指：氮气流速为100ml/min且分别抽真空和充氮气各3次；
14、所述的碳化聚膦腈(cpzs)的碳化温度为700℃。
15、技术效果
16、本专利技术采用自组装包覆硼颗粒的方法，从无机杂原子碳基涂层b的纳米结构出发，合成了一种新的杂原子碳基包覆b颗粒，形成基于杂原子的无机包覆层实现对b氧化和碳氢化合物燃料燃烧的双功能催化的效果，该燃料物理形态稳定，无分层，常温环境下具有良好的分散稳定性等优点；通过基于形成基于杂原子的无机包覆层对b氧化和碳氢化合物燃料燃烧的双功能催化，其制备工艺具有操作简单，实用性强等特点。所得的无机杂原子包覆硼纳米球的初始氧化温度提升了148.4℃，且形成的纳米流体燃料较含硼的煤油纳米流体燃料提升了85ms，并能够增强燃料的氧化、点火以及燃烧性能。制备的纳米流体燃料具有物理形态稳定，无分层，常温环境下具有良好的分散稳定性等优点，制备工艺具有操作简单，实用性强等特点。
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1.一种具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料，其特征在于，由作为基体燃料的RP-3煤油、作为纳米粒子添加剂的碳化聚膦腈包覆硼(CPZS@B)和作为表面活性剂的Span 80组成；
2.一种制备权利要求1所述的具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料的方法，其特征在于按比例将基体燃料、Span 80和碳化聚膦腈包覆硼纳米粒子(CPZS@B)在超声环境下均匀分散得到；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的超声加热是指：在超声功率为100W，温度为50℃的水中缩聚反应5小时。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是，所述的缩聚反应，在反应结束后，分别用乙醇和水对反应产物各洗涤3次后，在-60℃冷冻干燥72h获得灰色固体产物聚膦腈。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的碳化处理是指：在高纯度氮气氛围下，以5℃/min的速率将温度从常温升至500℃并保持恒温5小时，再以5℃/min的速率将温度保持或升高至目标温度，目标温度为700℃，并在此温度下保持恒温2小时。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的高
7.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的碳化聚膦腈(CPZS)的碳化温度为700℃。
...【技术特征摘要】
1.一种具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料，其特征在于，由作为基体燃料的rp-3煤油、作为纳米粒子添加剂的碳化聚膦腈包覆硼(cpzs@b)和作为表面活性剂的span 80组成；
2.一种制备权利要求1所述的具有双功能催化燃烧的硼基纳米流体燃料的方法，其特征在于按比例将基体燃料、span 80和碳化聚膦腈包覆硼纳米粒子(cpzs@b)在超声环境下均匀分散得到；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的超声加热是指：在超声功率为100w，温度为50℃的水中缩聚反应5小时。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征是，所述的缩聚反应，在反应结...
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