[發明專利]六方介孔氧化硅包覆納米氧化鈦復合材料的制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010191293.8
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101862037A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 魏坤;舒麗君;郭武生
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A24D3/06
• 分類號: A24D3/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于濾嘴添加劑技術領域，具體涉及降低卷煙煙氣中有害物質含量的技術，尤其涉及一種六方介孔氧化硅包覆納米氧化鈦復合材料的制備方法和作為濾嘴添加劑中的應用。

背景技術

煙草燃燒時釋放的煙霧中含有大量焦油、煙堿和一氧化碳等有害物質，嚴重影響煙民的身體健康，非吸煙者也會因吸食二手煙而受到危害。降焦減害是當前解決全面禁煙成效不大，消費者眾多、吸煙的經濟效益與社會效益、吸煙與健康等諸多矛盾的有效途徑。此外，我國是卷煙生產與消費大國，降低卷煙煙氣的有害成分含量對于提高我國煙草行業在世界煙草市場的核心競爭力具有重要意義。

濾嘴能濾除煙氣中的部分有害成分，但是普通的濾嘴降低有害成分的效果并不理想。目前對卷煙濾嘴材料的研究主要在于改進傳統濾嘴材料以及采用新型濾嘴材料。對傳統濾嘴材料改進主要有四個方向：添加活性炭材料、添加生物活性材料、添加催化劑和納米技術。這些技術都有一定的效果，但是都存在很大的缺陷：活性炭添加劑降焦效果不理想；生物濾嘴穩定性較差，并且成本高；催化劑(貴金屬等)價格昂貴，且貴金屬等對人體有安全隱患；常見的納米顆粒添加劑成本高，并且在抽吸期間，濾嘴中的納米材料是否脫落進入主流煙氣中尚不得而知。新型濾嘴材料主要有復合纖維、多孔礦物和天然植物等。這些新型材料濾嘴雖然可水溶，可生物降解，能減少對環境的污染，但實際的降焦減害效果并不理想，還需進一步的研究。

HMS是一種新興的介孔材料，具有孔道結構規整、孔徑連續可調、比表面積和孔容較大、熱穩定性和化學穩定性良好等特點，是一種理想的吸附材料。納米氧化鈦不僅具有良好的光催化性能，并且有良好的生物和化學惰性，合成成本低。HMS包覆納米氧化鈦復合材料結合了HMS以及納米氧化鈦的雙重優點。

目前尚未見將六方介孔氧化硅包覆納米氧化鈦復合材料用于濾嘴添加劑，進行卷煙煙氣中有害物質去除的相關報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種制備方法簡單，易操作，可降低卷煙煙氣中有害物質含量的HMS包覆納米氧化鈦復合材料。

本發明的另一個目的是提供上述HMS包覆納米氧化鈦復合材料的制備方法。

本發明的另一個目的是提供上述HMS包覆納米氧化鈦復合材料作為濾嘴添加劑的應用。

本發明的上述目的是通過如下方案予以實現的：

納米氧化鈦不僅具有良好的光催化性能，并且有良好的生物和化學惰性，合成成本低。HMS是六方結構的二氧化硅分子篩，由中性表面活性劑和中性無機物通過氫鍵自組裝途徑合成，具有較大的比表面積、較大的孔容和孔徑大小均一等特點，因此本發明人從多種介孔氧化硅材料中選擇HMS來包覆納米氧化鈦，且發現取得很好的試驗效果，能顯著降低卷煙煙氣中的有害物質的含量。

本發明六方介孔氧化硅包覆納米氧化鈦復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將十二胺、乙醇、水和納米二氧化鈦溶膠混合，十二胺與納米二氧化鈦溶膠的重量比為500∶1～1000∶1，攪拌均勻，再加入正硅酸乙酯，攪拌12～24小時，過濾；

(2)將沉淀洗滌、干燥；

(3)在450～800℃煅燒3～6小時后，得到六方介孔氧化硅包覆納米氧化鈦復合材料。

所述十二胺與正硅酸乙酯的重量體積比為1∶5～1∶4g/ml。

所述十二胺與乙醇的重量體積比為1∶15～1∶9g/ml。

所述乙醇與水的體積比為1∶1.5～1∶0.5。

所述洗滌是依次用蒸餾水和乙醇洗滌沉淀。

所述干燥將沉淀在50～90℃干燥2～5小時。

納米二氧化鈦溶膠可以采用市場售的納米二氧化鈦溶膠。

本發明的六方介孔氧化硅包覆納米氧化鈦復合材料作為濾嘴添加劑在去除卷煙煙氣中有害物質中的應用。

本發明人將上述方法制備所得HMS包覆納米氧化鈦復合材料作為添加劑，加入香煙過濾嘴中，然后測試其對卷煙主流煙氣中有害物質含量(主要是煙堿、焦油和一氧化碳等)的吸附效果，同時以未添加的過濾嘴香煙作為對照，結果發現添加有HMS包覆納米氧化鈦復合材料的香煙煙氣中，各種有害物質的含量均明顯低于未添加的，由此說明本發明方法制備所得HMS包覆納米氧化鈦復合材料具有很好的降焦減害效果。

本發明與現有技術相比具有如下特點：