【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及节能环保，尤其是涉及一种燃煤催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、燃煤在燃烧时会存在一些弊端，如燃烧不充分时会产生一氧化碳等有害气体，还会延长燃烧时间、影响燃烧效率。为了加快燃煤的燃烧，提高燃烧效率，相关技术中通过在燃煤中添加催化剂，通过化学催化的方式提高燃煤的燃烧效果。例如：
2、有技术提供了包括硫酸镁、镍盐、稀土和乳化剂的水分散液作为节煤剂；还有技术提供了包括固态组分和液态组分的节煤剂，其中固态组分为在碱性乙醇中分散后重新干燥的氯化钠、过硫酸铵、硝酸铈、聚氧乙烯醚、氯酸钾和氯化钙的混合物；流态组分为木质素磺酸钠、石墨烯、羟丙基甲基纤维素的水分散液。
3、根据以上罗列可知，传统燃煤催化剂中，金属盐以游离状态存在于液体分散液中，单种金属离子发挥效果有限，燃煤燃烧效果的提升有限；且燃煤催化剂的固含较低，水的质量占比往往超过80％，极大地增加了运输成本；即便燃煤催化剂中同时含有表面活性剂和金属离子，但是表面活性剂在润湿煤表面的时候，无法确保金属离子与煤表面的接触，难以挥发金属离子对燃煤的催化作用；此外，为维持金属盐的均匀分散、溶解，需要使用酸性溶液调节ph至酸性，防止金属盐溶液水解产生沉淀。
4、综上，传统燃煤催化剂的作用效果参差不齐，很多节煤剂不仅掺量较高并且节煤效果有限，还存在稳定性差等方面的问题。因此，还需对节煤剂的配方及制备方法进行更深入地优化研究。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此
2、本专利技术还提供了上述制备方法制得的燃煤催化剂。
3、本专利技术还提供了上述燃煤催化剂的应用。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种燃煤催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
5、s1.将过渡金属盐溶解在四氯化钛的乙醇分散液中；
6、s2.将步骤s1所得混合物和表面活性剂混合反应后；去除溶剂。
7、所述制备方法的机理如下：
8、在四氯化钛的乙醇分散液中，四氯化钛和乙醇反应，生成淡黄色到亮黄色的乙醇钛，同时乙醇会部分聚合生成醚类和微量水，微量水有效控制了钛源的水解过程，有利于形成超小尺寸二氧化钛；添加金属盐和表面活性剂后，在后续的去除溶剂过程中，在所述表面活性剂的作用下过渡金属盐能够结合在形成的超小尺寸二氧化钛表面，形成整体的燃煤催化剂。通过微量水的缓慢水解过程以及在所述表面活性剂的作用下，所得燃煤催化剂的粒径被有效控制在纳米状态。
9、根据本专利技术实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
10、本专利技术提供的制备方法中，制得了一种粉体状的燃煤催化剂，该燃煤催化剂以超小尺寸二氧化钛为载体，其上附着有过渡金属盐(或其产物)，且燃煤催化剂中还有表面活性剂进行修饰；其中，
11、纳米级的超小尺寸能有效进燃煤表面的微孔结构中，实现燃煤的燃烧效率的提高。
12、纳米尺寸的二氧化钛载体与过渡金属盐(或其产物)之间可以起到协同作用，共同提高燃煤的燃烧。进一步的，在纳米二氧化钛为过渡金属盐(或其产物)的负载提供了位点，提升了后者的分散均匀性，暴露了更多的催化活性位点。
13、表面活性剂一方面作为配体提升了过渡金属盐(或其产物)和二氧化钛载体之间的附着强度；另一方面控制了所得燃煤催化剂的尺寸；再一方面，还提升了燃煤催化剂在水中的分散性能，因此只需要稍微搅拌即可分散成均一分散液，无需调节溶液的ph，应用方便；又一方面，表面活性剂还提升了对燃煤的润湿性能，加之表面活性剂和载体、过渡金属盐之间的紧密结合，可促进所述燃煤催化剂整体深入煤粉表面孔隙，提高燃煤的燃烧效果，使热量燃烧更加集中，实现节约用煤效果。
14、固体状态的燃煤催化剂和传统的水分散液状态的燃煤催化剂相比，显著降低了运输成本。
15、但是，如果制备方法和本专利技术提供的制备方法不同，即便制备原料相同，也会达到不同的制备效果；例如如果以外加二氧化钛和所述过渡金属盐、表面活性剂混合反应，则会显著弱化二氧化钛和其他成分之间的结合，并进而弱化整体的协同作用。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述分散液的配制方法包括将所述四氯化钛(cas：7550-45-0)和乙醇混合。其中，所述乙醇为无水乙醇(含水量≤1％，进一步可以是含水量≤0.5％)。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述混合包括将所述四氯化钛逐滴缓慢加入所述乙醇中。如此的加料顺序，以及逐滴的加料方法，可有效控制反应过程，所得燃煤催化剂中，二氧化钛的粒径被有效控制。
18、根据本专利技术的一些实施例，所述混合的时长为5～10min。例如具体可以是约8min。
19、根据本专利技术的一些实施例，所述混合在搅拌状态下进行。由此可提升传质速度。搅拌的转速不进行严格限制，实际生产中可根据需要进行调节。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述混合的终点为所得分散液的颜色由无色转变为亮黄色。
21、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述分散液中，四氯化钛和乙醇的体积比为1:1.2～7.5。例如具体可以是约1:1.5、1:2、1:2.3、1：2.4、1:2.5、1:2.8、1:3、1:4或约1:5。
22、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述过渡金属盐包括过渡金属的硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐中的至少两种。
23、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述过渡金属盐选自过渡金属的硝酸盐。具体的，所述过渡金属盐包括硝酸锰、硝酸铈、硝酸镍、硝酸铜、硝酸铁和硝酸钙中的至少两种。例如具体可以是3种、4种或5种。其中，
24、所述硝酸镍包括无水硝酸镍和六水合硝酸镍中的至少一种；
25、所述硝酸铜包括无水硝酸铜和三水合硝酸铜中的至少一种。
26、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述过渡金属盐包括硝酸锰、硝酸铈、硝酸镍和硝酸铜。其中，
27、所述硝酸锰和硝酸铈的质量比为1:0.1～10。例如具体可以是1:0.3～0.4。
28、所述硝酸锰和硝酸镍的质量比为1:0.1～10。例如具体可以是1:0.5～1。进一步具体可以是约1:0.7或约1:0.8。
29、所述硝酸锰和硝酸铜的质量比为1:0.1～10。例如具体可以是约1:1、1:1.2、1:1.5或约1:1.8。
30、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述过渡金属盐包括硝酸锰、硝酸铈、硝酸铜和硝酸铁。其中，
31、所述硝酸锰和硝酸铈的质量比为1:0.1～10。例如具体可以是1:0.3～0.4。
32、所述硝酸锰和硝酸铜的质量比为1:0.1～10。例如具体可以是1:0.5～1。进一步具体可以是约1:0.7或约1:0.8。
33、所述硝酸锰和硝酸铁的质量比为1:0.1～10。例如具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃煤催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述过渡金属盐包括过渡金属的硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐中的至少两种；和/或，步骤S1中，所述过渡金属盐和所述分散液的质量体积比为1g：15～250mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述分散液中，四氯化钛和乙醇的体积比为1:1.2～7.5。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述分散液的配制方法包括将所述四氯化钛和乙醇混合；和/或，所述混合的终点为所得分散液的颜色由无色转变为亮黄色。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中和十六烷基三四基溴化铵中的至少一种；和/或，所述表面活性剂和所述分散液的质量体积比为1g：400～4000mL。
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合反应的温度为80～100℃；和/或，所述混合反应的终点为出现白色沉淀。>
7.一种如权利要求1～6任一项所述制备方法制得的燃煤催化剂，其特征在于，所述燃煤催化剂的粒径在2～10nm之间。
8.一种如权利要求7所述的燃煤催化剂在催化燃煤燃烧中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括将所述燃煤催化剂和水混合；并将所得混合物和燃煤混合。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述燃煤催化剂和水的质量比为1:4～19；和/或，所述燃煤催化剂和水的质量和占所述燃煤的质量百分数为0.08～0.12％。
...【技术特征摘要】
1.一种燃煤催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述过渡金属盐包括过渡金属的硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐中的至少两种；和/或，步骤s1中，所述过渡金属盐和所述分散液的质量体积比为1g：15～250ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述分散液中，四氯化钛和乙醇的体积比为1:1.2～7.5。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述分散液的配制方法包括将所述四氯化钛和乙醇混合；和/或，所述混合的终点为所得分散液的颜色由无色转变为亮黄色。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中和十六烷基三四基溴化铵中的至...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫世广，陶从喜，何坤富，滕灼光，吴丽丽，周靖，彭蓉，
申请(专利权)人：华润水泥技术研发广西有限公司，
类型：发明
国别省市：
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