[發明專利]一種用于卷煙中催化煙氣中的CO氧化的催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201110388178.4
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102553601A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 楊意泉;陳國星;藍洪橋;范堅強;李巧靈
• 申請（專利權）人: 福建中煙工業有限責任公司;廈門大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/889;A24B15/28
• 代理公司: 廈門龍格專利事務所(普通合伙) 35207
• 代理人: 鐘毅虹

技術領域

本發明屬于卷煙減害降焦領域，涉及一種用于降低卷煙煙氣中一氧化碳釋放量的催化材料及其制備方法和應用。

背景技術

眾所周知，一氧化碳既是重要的工業能源和原料，也是許多工業環境和室內環境的重要污染物之一，生活和工作環境中，少量一氧化碳的存在嚴重影響了人類的身體健康。卷煙在燃燒過程中會產生大量的一氧化碳，而一氧化碳與人體血紅蛋白的化學親和力大約為氧氣的200倍，極易與人體的血紅蛋白結合形成十分穩定碳氧血紅蛋白，導致組織缺氧癥，使組織細胞缺氧，可誘發高血壓，心律失調甚至死亡。隨著社會對吸煙與健康問題的日益重視，消費者對吸煙的安全性和環保意識的增強，因此研究選擇性地降低或消除卷煙煙氣中一氧化碳釋放量的新材料和新技術，具有非常重要的現實意義。

近年來，人們在降低卷煙煙氣中CO的釋放量方面開展了大量的研究，主要包括對卷煙接裝紙以及在卷煙濾嘴上打孔等方式來稀釋煙氣濃度，添加助燃劑使煙絲燃燒更完全，加入生物材料吸附CO以及使用催化材料將CO轉化為CO₂等方法。生物材料雖然消除CO的效果較好，但在卷煙生產中如何保持其生物活性是一個難題。催化氧化被認為是一種最經濟最有效地降低卷煙煙氣中CO釋放量的方法。世界專利WO2005/013733公開了將氧化鉑或氧化鈀等催化劑添加加到煙絲或卷煙包裝紙中，至少可以降低煙氣中10％的CO釋放量。世界專利WO2007/096785公開采用沉積沉淀、共沉淀等方法合成的貴金屬催化劑，將2wt.％Au-TiO2(50～350mg?50目大小)催化劑添加到濾嘴中，可以減少主流煙氣中10～50％的CO。中國專利CN1921936A公開了一種常溫下降低卷煙煙氣中CO含量的貴金屬催化劑(含金，鈀和鉑)，可以降低主流煙氣中20～45％的CO.中國專利CN1692848A公開了一種用于卷煙過濾除害的改性活性炭纖維及其制備方法(TiO₂-Pd-Cu基活性炭纖維)，將改性活性炭纖維與醋酸纖維制成卷煙復合濾嘴，可以降低卷煙煙氣中10～20％的CO的量。美國專利US7152609公開了TiO₂、Al₂O₃和SiO₂等負載的Fe₂O₃或FeOOH催化劑，添加到煙絲中至少可以降低煙氣中10％的CO量。中國專利CN101116530A和CN101116531A公開了無機纖維上負載金屬鹽的添加物，以薄片的形式加入到卷煙煙絲中，金屬鹽在卷煙燃燒過程中可轉化為相應的金屬氧化物，作為燃燒促進劑，可以使煙氣中CO的含量降低15％。雖然在催化氧化法降低卷煙煙氣中的CO含量方面做了大量的研究工作，但是目前研究降低卷煙煙氣CO的催化材料主要是Au，Pd等貴金屬催化劑，其成本高，自然界中儲量少，制備條件苛刻等缺陷限制了其廣泛的應用。非貴金屬催化劑應用于卷煙來降低CO的研究比較少，因此，低成本，高活性并且制備工藝簡單的煙用催化劑的研發顯得尤為重要。

發明內容

針對現有技術存在的不足之處，本發明的目的在于提供一種用于卷煙中催化煙氣中的CO氧化的催化劑及其制備方法和應用。本發明催化劑的應用制備簡單，成本低，是一種可以非常有效的降低卷煙煙氣中一氧化碳釋放量的非貴金屬催化劑。

為實現上述目的，本發明技術方案為：

一種用于卷煙中催化煙氣中的CO氧化的催化劑，其特征在于：所說的催化劑由ZnO-Fe₂O₃-La₂O₃-M-Al₂O₃組成式定義，式中的M是一種或幾種選自Co，Ni，Cu，Mn或Mg的金屬氧化物，所說的催化劑各成分的摩爾比含量為：Zn∶Fe∶La∶M∶Al＝3∶1∶1∶1～3∶1～6。