[發(fā)明專利]頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110002999.X
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102138703B
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于宏曉;趙曰利;徐海濤;馬強
• 申請（專利權(quán)）人: 山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號: A24D3/16
• 分類號: A24D3/16;A24D1/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳空心管材料及其在香煙中的應(yīng)用，屬于煙草技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

吸煙與健康是人們普遍關(guān)心的問題，卷煙主流煙氣中氫氰酸等有害成分對人體健康的影 響備受關(guān)注。因此降低煙氣中的有害成分，減輕吸煙的危害，提高卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性， 是煙草行業(yè)必須解決的問題，優(yōu)質(zhì)安全的低危害卷煙已成為國際卷煙的發(fā)展趨勢。前期的研 究工作表明：由于卷煙煙氣中有害成分的來源復(fù)雜，降焦只能部分地抑制卷煙煙氣中的有害 成分，僅僅從減少卷煙的焦油量還不能有效地除去煙氣中有害成分，因此針對煙氣中某一有 害成分開展降低工作是十分必要的。碳空心管作為一種新興發(fā)展的材料，由于具有特殊的結(jié) 構(gòu)，導(dǎo)致其具有許多與傳統(tǒng)材料不同的物理和化學(xué)性能及其廣泛的應(yīng)用前景。該材料具有如 下特點：中空孔結(jié)構(gòu)、低密度，高孔隙率，大的比表面及可以允許液體或氣體有選擇的通過， 同時具有優(yōu)異的吸附和催化性能，因此碳空心管被廣泛用于各種功能和結(jié)構(gòu)材料。

專利CN101618867A公開了一種過渡金屬離子的碳空心管是碳空心材料，該種材料通過有 機金屬化合物催化劑快速升華與含硫生長促進劑在氣態(tài)下充分混合均勻，再在緩沖氣體夾帶 下進入反應(yīng)區(qū)反應(yīng)，該專利得到的是金屬顆粒在碳納米管周圍修飾的碳空心材料，該種材料 制備方法復(fù)雜，制備條件苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料，過渡金屬鐵、鈷或鎳聚集在碳空心管的一端。

所述的頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料的制備方法，步驟如下：

將過渡金屬的有機化合物與多羥基聚合物放入不銹鋼高壓釜中，密封后置于高溫爐中在 30-55min內(nèi)由室溫升溫到320-500℃，并在此溫度保持9-15小時；冷卻至室溫后，先用無水 乙醇淋洗，再用蒸餾水淋洗除去雜質(zhì)，然后真空干燥，即得到頂端修飾過渡金屬的碳空心管。

所述的多羥基聚合物與過渡金屬的有機化合物的質(zhì)量比范圍為2∶1～6∶1。

所述的過渡金屬的有機化合物為過渡金屬的草酸鹽或乙酸鹽。

所述的多羥基聚合物為聚乙烯醇或聚乙二醇。

所述的頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料在香煙濾嘴中作為過濾材料的應(yīng)用。

濾嘴中含有所述的頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料的香煙。

本發(fā)明頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料的優(yōu)點：高孔隙率，大的比表面及可以允許液 體或氣體有選擇的吸附，由于頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料一端開口，一端被修飾的過 渡金屬封閉，該結(jié)構(gòu)使其具有特殊的吸附性能，同時可以作為過渡金屬的載體，當(dāng)過渡金屬 被修飾到碳空心管材料一端時，由于過渡金屬顆粒進入納米量級，尺寸限域?qū)⒁鹆孔有?yīng)， 導(dǎo)致其具有優(yōu)異的吸附和催化等性能，可有效降低卷煙主流煙氣中有害成分氫氰酸。

本發(fā)明頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料制備方法的優(yōu)勢：制備方法簡單，制備條件易 于控制，頂端修飾的過渡金屬的碳納米管制備重現(xiàn)性好。

本發(fā)明濾嘴中含有所述的頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料的香煙，可提高嘴棒對煙氣 中有害成分氫氰酸的吸附效果，降低卷煙煙氣中有害成分氫氰酸含量，卷煙風(fēng)格保持不變， 改善卷煙抽吸的安全性。實驗結(jié)果表明：添加了頂端修飾鐵、鈷、鎳的碳空心管的卷煙嘴棒， 可明顯降低煙氣中有害成分氫氰酸的含量，其中頂端修飾鐵的碳空心管的降低氫氰酸效果最 好，隨著頂端修飾鐵的碳空心管的添加量增加，煙氣中氫氰酸的量減少，煙氣中氫氰酸的含 量減少14.6～43％。

附圖說明

圖1為頂端修飾過渡金屬的碳空心管形貌分析圖，(A)頂端修飾鐵的碳空心管的SEM 照片，(B)頂端修飾鈷的碳空心管的SEM照片，(C)頂端修飾鎳的碳空心管的SEM照片；

圖2為頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料熱重分析圖；

圖3為含有所述頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料的復(fù)合香煙濾嘴結(jié)構(gòu)圖； 其中：1為絲束，2為頂端修飾過渡金屬的碳空心管材料添加層。

具體實施方式