CN101934237A - 一种润滑油催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种润滑油催化剂极其制备方法。该催化剂由催化剂载体和粒径小于10nm的黄金和稀有金属制备的具有磁性的金触媒混合而成。通过分别制备催化剂载体、金触媒后再进行混合的方法制备。纳米金能深层渗透入金属表面并进行智能填补，提升发动机缸压，其他纳米级稀有金属能够将润滑油进行磁化成微小球状，改变金属间摩擦方式，润滑油催化剂还可以分解润滑油中水分子，使润滑油的油分子充分发挥其功效。润滑油催化剂一旦被添加至发动机内，它们同时具有物理化学活性和催化活性，产生非常显著的功效。
Description
技术领域
本发明涉及化学催化剂技术，具体是一种润滑油催化剂及该润滑油催化剂的制备方法。
背景技术
金的原子序是79，在周期表上和铜、银同族，与铂、汞同列，具金属光泽及高延展性。金的阴电性是2.4，是阴电性最高的金属之一，因此很容易与其他金属形成合金，或是和铜、铝、锡、钛等金属形成介金属化合物。也由於它的高阴电性，使得金很少与氟以外的高阴电性元素如硫或氧等直接反应，这造成了它拥有高抗氧化与高抗腐蚀的特性。也因为这样，金一直被认为是一种活性非常低的金属。
1987年，日本化学家春田正毅发现把纳米级的金粒子承载到金属氧化物上，所制得的触媒即使在摄氏零下73度仍可催化一氧化碳的氧化反应。这个结果改变了以往认为金不具活性的印象，也立刻引起了科学家的兴趣。近年来，随著对金触媒研究的增加，一再印证纳米级金触媒是有活性的，而且发现除了可催化一氧化碳的氧化反应外，还能催化其他反应，例如丙烯的环氧化、不饱和碳氢化合物的氢化等。这些反应原本所用的触媒是稀有且价格昂贵的白金，近年来因为其需求量增加，价格更是随著上扬。因此，当金触媒被发现后，深深吸引业者的注目，因为金的产量比白金大很多，价格也只有白金的三分之二，对於注重成本的工业界而言，这个发现无疑是开启了一个希望之窗。另外一个有趣的现象是金在一般的情形下是黄色的，但随著颗粒变小，颜色会渐渐转成红色，在颗粒直径到达4nm时，就完全变成红色。这在化学呈色上是十分吸引实验化学家注意的美丽现象，一般来说纳米结构的大小约为1～100奈米，即介於分子和次微米之间。在如此小的尺度下，古典理论已不复使用，量子效应已成为不可忽视的因素，再加上表面积所占的比例大增，物质会呈现回异於巨观尺度下的物理、化学和生物性质。而金的纳米现象也正是目前化学界十分注意的部份，除了它呈色现象背後的化学机制以外，它在工业界量产的应用也是受人瞩目的，金触媒不怕水及二氧化碳，因此金触媒可应用於口罩、家中热水器的排气管、及汽车与机车的排气管等含有水汽及二氧化碳的环境。
一氧化碳在室温下不能自行氧化，形成二氧化碳，必须借助触媒。如果使用铂金属，催化温度最低要80摄氏度，金触媒则可在室温下使一氧化碳变成二氧化碳。实验表明，在室温下，一克纳米金触媒每分钟可将5公升浓度为10000ppm的一氧化碳完全氧化，寿命大于200小时。此外，纳米金触媒的性能也优于防毒罐目前使用的铜锰化合物。研究人员的未来目标是将物理吸附剂、化学吸附剂、触媒焚化技术合而为一，把吸附、催化机能性材料应用在空气清净机、空调和去除室内烟味等方面。
快速的城市化与工业化，使机动车尾气污染物对环境影响日益突出，在机动车持续快速增加的情况下，节能减排和提高机动车排放控制标准有助于减少机动车污染物排放总量。而润滑油工业是我国支柱产业-石油和化工行业的重要组成部分，与国家宏观形式以及汽车、机械，交通运输等行业的发展息息相关，被誉为工业快速发展的“润滑剂”。滑油工业是技术密集、生产复杂、环节多的行业，它涉及到原料的品种质量、生产工艺技术，添加剂的数量和品种配套，油品配方和评定，调和包装厂的建设，生产以及销售和售后等多个方面。金触媒润滑油催化剂是自主研发的高科技催化剂，解决了其它润滑油无法解决关键问题，具有清积碳、增动力、减废气、节燃油、降噪音、能修复等六大功效。
汽车发动机修复剂的必要性：一般的发动机磨损都是在冷启动时发生，特别是启动停放比较长时间的汽车时发动机磨损更厉害，还有启动操作不良等等。当发动机磨损严重以后，会有：①由于燃烧不完全导致大幅降低发动机功率和燃料消费率，发生噪音和振动；②产生Blow-by Gas，导致有毒气体排放；③机油流入燃烧区内，引起机油减少(烧机油)，并会排放出有毒气体。
统计资料表明：在1995-2005年10年间，珠江三角洲典型城市广州，深圳，佛山三市机动车辆保有量分别从86.9，23.6和74.9万辆，增加为177，81.3和175万辆，分别增长率104.3％，244.5％和134.3％。珠江三角洲机动车辆大气污染物排放对城市污染越来越高。2003年珠江三角洲来自机动排放的VOC和Nox已分别占各类污染源总排放量的70％和50％，这一比例迅速增长可能还会变大。
表1各种车型的年均行驶里程
表2机动车排放因子(g/Km.年)
| 污染物 | 车型 | 2006年 | 2010年 | 2015年 |
| VOC | 摩托车 | 4.08 | 2.37 | 0.67 |
| VOC | 客车 | 2.91 | 2.20 | 1.50 |
| VOC | 货车 | 2.06 | 1.23 | 0.86 |
| PM10 | 摩托车 | 0.21 | 0.05 | 0.05 |
| PM10 | 客车 | 0.30 | 0.25 | 0.22 |
| PM10 | 货车 | 3.42 | 2.28 | 0.46 |
| NOx | 摩托车 | 0.21 | 0.21 | 0.21 |
| N0x | 客车 | 1.90 | 1.16 | 0.58 |
| NOx | 货车 | 5.35 | 3.16 | 3.15 |
排放量预测：可按此式计算其污染物保有量
EQp＝∑10-6*Pj*Mj*EFPj
其中，EQp为机动车污染物年排放总量(吨)，Pj为机动车保有量(辆)，j为车型分类，Mj为车型年均行驶里程(公里)，EFPj为车型的第P类污染物的平均排放因子(g/Km.辆)。
解决机动车尾气污染物对环境影响，节能减排和提高机动车排放控制标准有助于减少机动车污染物排放总量。倡导绿色环保刻不容缓。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种可获得提高机动车排放控制标准有助于减少机动车污染物排放总量，降低废气的润滑油催化剂。本发明的另一个目的是提供一种全新的低成本的上述润滑油催化剂的制备方法。
为实现该技术目的，本发明的方案是：一种润滑油催化剂，该催化剂由催化剂载体和金触媒混合而成。
作为本专利的进一步具体，所述催化剂载体含有60-70％的丙三醇，15-25％的金属催化剂，5％的Au-1，余量异丙醇，以质量％计。
作为本专利的进一步具体，所述金触媒为粒径小于10nm的黄金和稀有金属，为具有磁性的单分子离子纳米金催化剂。
作为本专利的进一步具体，所述催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体。
一种制备上述润滑油催化剂的方法，其包括：
a、将重量百分比15-25％的金属催化剂、重量百分比5％的Au-1和余量的丙三醇加入反应釜，搅拌，升温至60～80℃反应12小时后，反应过程中不断蒸馏，冷却得到粗产品；
b、将上述粗产品用异丙醇溶解得到催化剂载体，该载体中异丙醇的质量百分比不低于10％；
c、用纳米科技手段将高纯度黄金和稀有金属制成粒径小于10nm的具有磁性的单分子离子纳米金催化剂的金触媒；
d、将上述金触媒与催化剂载体加入反应釜，搅拌，升温至60～80℃反应12小时；其中催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体。
作为本专利的进一步具体，步骤a中所述的金属催化剂为纳米氧化钛、纳米氧化硅中的一种或混合。
作为本专利的进一步具体，步骤a中所述的金属催化剂材料的粒径在10nm以下，比表面积大于100m2/g。
本方案的润滑油催化剂可以提高燃油燃值、增加动力，能够快速有效的降低排放COX、NOX PM10和VOC污染，尤其是可有助于催化丙烯的环氧化、不饱和碳氢化合物的氢化，有助于烃类的选择性氧化与燃烧，可使用于CO的低温零下70℃的氧化反应。
本催化剂可使用机械轴承润滑剂上，可用于汽车金属材质的新合金属与补孔、以增加抗氧化与抗腐蚀性。
本催化剂在室温中活性要比白金触媒高出甚多，而且本产品不怕水及二氧化碳、而白金触媒则会因水及二氧化碳而降低活性。
附图说明
图1为晶格示意图。
图2为体心六方，面心立方，密排立方示意图。
具体实施方式
本发明的润滑油催化剂包括载体和纳米级金属催化剂，后者形成于载体中，对催化剂活性起到稳定作用，一方面，活性中心金属原子配位形成金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。具有这种晶格的金属有铝(al)、铜(cu)、镍(ni)、金(au)、银(ag)、γ-铁(γ-fe，912℃-1394℃)等。使催化剂更加稳定；另一方面，金属原子尚未达到它的最高配位数，因此具有较高的催化活性。
本发明的润滑油催化剂其工艺制造方法是将一份丙三醇、一份的金属催化剂和一份Au-1加入到反应斧中搅拌升温至60-80℃，在此温度下反应12h，反应过程中不断蒸馏。减压蒸馏。冷却得到粗产品，再用异丙醇溶解，得到液体金触媒润滑油催化剂载体，该载体含有60-70％的丙三醇，15-25％的金属催化剂，5％的Au-1，余量异丙醇，以质量％计。
1)载体丙三醇，是一种无色、无臭、味甘的粘稠液体。熔点(℃)：18.18
沸点(℃)：290.9相对密度(水＝1)：1.26331(20℃)
相对蒸气密度(空气＝1)：3.1粘度(20℃)：1412mPa.(25℃)：945mPa.s
表面张力(20℃)：63.3mN/m饱和蒸气压(kPa)：0.4(20℃)
闪点(℃)：177引燃温度(℃)：370
体积膨胀系数/K-1：0.000615
溶解性：可混溶于乙醇，与水混溶，不溶于氯仿、醚、二硫化碳，苯，油类。可溶解某些无机物。
主要用途：用于气相色谱固定液及有机合成，也可用作溶剂、气量计及水压机减震剂、软化剂、防冻剂，抗生素发酵用营养剂、干燥剂等。
用于制造硝化甘油，醋酸树脂，聚氨酯树脂，环氧树脂。大量用于化妆品工业，食品工业，水性印刷油墨，涂料工业。
由于其无毒无味无公害，为二甘醇/乙二醇用于化妆品/食品工业的最佳代用品。健康危害：食用对人体无毒。对眼睛、皮肤没刺激作用。
金属催化剂磁化纳米，将润滑油分子磁化成无数微小球状，改变润滑方式。
在所述催化剂中的金触媒与载体的配比上，比较合理的配比是金触媒质量百分比不超过5％，余量为催化剂载体。
如图3、4所示。面心立方晶格(胞)(F.C.C.晶格)面心立方晶胞如图所示，金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。具有这种晶格的金属有铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ-铁(γ-Fe，912℃-1394℃)等。面心立方晶胞的特征是：一、晶格常数：a＝b＝c，α＝β＝γ＝90°二、晶胞原子数：1/8×8+1/2×6＝4(个)三、原子半径：γ原子＝四分之根号二a四、致密度：0.74(74％)五、配位数：12
Au-1纳米级的金粒子承载到金属氧化物上，所制得的触媒即使在摄氏零下73度仍可催化一氧化碳的氧化反应，解决了其它润滑油无法解决的水，金颗粒拥有特殊的表面效应，可应用于催化各种化学反应，有优异的催化CO氧化反应活性。经研究发现，均匀地分散在催化剂载体上的金，具有很高的催化活性。金催化剂可以迅速地把一氧化碳氧化成二氧化碳、将氮氧化物还原。具有清积碳、增动力、减废气、节燃油、降噪音、能修复等六大功效。
以下是本发明的具体的实施方式一：
A、催化剂载体的制备：将重量百分比15％的金属催化剂、重量百分比5％的Au-1和余量的丙三醇加入反应釜，搅拌，升温至60℃反应12小时后，反应过程中不断蒸馏，冷却得到粗产品；
B、将上述粗产品用异丙醇溶解得到催化剂载体，该载体中异丙醇的质量百分比为20％；
C、金触媒的制备：用纳米科技手段将高纯度黄金和稀有金属制成粒径小于10nm的具有磁性的单分子离子纳米金催化剂的金触媒；
D、将上述金触媒与催化剂载体加入反应釜，搅拌，升温至60℃反应12小时；其中催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体；
上述得到的金触媒润滑油催化剂，其溶点50℃。在步骤A中采用的金属催化剂材料是纳米氧化钛或纳米氧化硅，其粒径在10nm以下，比表面积大于100m2/g。
以下是本发明的具体的实施方式二：
A.催化剂载体的制备：将重量百分比25％的金属催化剂、重量百分比5％的Au-1和余量的丙三醇加入反应釜，搅拌，升温至80℃反应12小时后，反应过程中不断蒸馏，冷却得到粗产品；
B、将上述粗产品用异丙醇溶解得到催化剂载体，该载体中异丙醇的质量百分比为10％；
C.金触媒的制备：用纳米科技手段将高纯度黄金和稀有金属制成粒径小于10nm的具有磁性的单分子离子纳米金催化剂的金触媒；
D、将上述金触媒与催化剂载体加入反应釜，搅拌，升温至60℃反应12小时；其中催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体；
上述得到的金触媒润滑油催化剂，其溶点50℃。在步骤A中采用的金属催化剂材料是纳米氧化钛和纳米氧化硅的混合物，其粒径在10nm以下，比表面积大于100m2/g。
以下是本发明的具体的实施方式三：
A.催化剂载体的制备：将重量百分比20％的金属催化剂、重量百分比5％的Au-1和余量的丙三醇加入反应釜，搅拌，升温至70℃反应12小时后，反应过程中不断蒸馏，冷却得到粗产品；
B、将上述粗产品用异丙醇溶解得到催化剂载体，该载体中异丙醇的质量百分比为15％；
C.金触媒的制备：用纳米科技手段将高纯度黄金和稀有金属制成粒径小于10nm的具有磁性的单分子离子纳米金催化剂的金触媒；
D、将上述金触媒与催化剂载体加入反应釜，搅拌，升温至70℃反应12小时；其中催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体；
上述得到的金触媒润滑油催化剂，其溶点50℃。在步骤A中采用的金属催化剂材料是纳米氧化钛或纳米氧化硅，其粒径在10nm以下，比表面积大于100m2/g。
Claims (7)
1.一种润滑油催化剂，其特征在于该催化剂由催化剂载体和金触媒混合而成。
2.根据权利要求1所述的润滑油催化剂，其特征在于：所述催化剂载体含有60-70％的丙三醇，15-25％的金属催化剂，5％的Au-1，余量异丙醇，以质量％计。
3.根据权利要求2所述的润滑油催化剂，其特征在于：所述金触媒为粒径小于10nm的黄金和稀有金属，为具有磁性的单分子离子纳米金催化剂。
4.根据权利要求3所述的润滑油催化剂，其特征在于：所述催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体。
5.一种制备如权利要求4所述的润滑油催化剂的方法，其包括：
a、将重量百分比15-25％的金属催化剂、重量百分比5％的Au-1和余量的丙三醇加入反应釜，搅拌，升温至60～80℃反应12小时后，反应过程中不断蒸馏，冷却得到粗产品；
b、将上述粗产品用异丙醇溶解得到催化剂载体，该载体中异丙醇的质量百分比不低于10％；
c、用纳米科技手段将高纯度黄金和稀有金属制成粒径小于10nm的具有磁性的单分子离子纳米金催化剂的金触媒；
d、将上述金触媒与催化剂载体加入反应釜，搅拌，升温至60～80℃反应12小时；其中催化剂中的金触媒质量百分比为5％，余量为催化剂载体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤a中所述的金属催化剂为纳米氧化钛、纳米氧化硅中的一种或混合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤a中所述的金属催化剂材料的粒径在10nm以下，比表面积大于100m2/g。
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