[發明專利]一種多孔碳片、其制備方法及在卷煙濾嘴中的應用

有效

• 申請號: 201210164828.1
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102698713A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 于宏曉;趙硯棠;姜福東;朱戰營;趙曰利
• 申請（專利權）人: 山東中煙工業有限責任公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/04;A24D3/16;A24D3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種多孔碳片材料及其制備方法和應用，特別是在香煙中的應用，屬于煙氣處理和吸附材料技術領域。

背景技術

酚類化合物是自然界中常見的一類化合物，在水、燃料、汽車尾氣、空氣、酒和卷煙煙氣中都有酚類化合物的存在。已報道的卷煙煙氣中酚類物質有50多種，其中鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚、苯酚、鄰甲酚、間甲酚和對甲酚是卷煙主流煙氣中主要酚類物質，其對皮膚及呼吸道粘膜有強烈的刺激作用和促癌作用。

專利CN?101277912A公開了一種多孔碳片是將分散的碳短纖維用樹脂碳化物粘接而成,上述片所具有的微孔的微孔模徑為45～90ΜM、上述碳短纖維的平均纖維直徑為5～20ΜM。該多孔碳片是將含有單位面積重量為15～30G/M²的碳短纖維和單位面積重量為30～80G/M²的熱固性樹脂的前體纖維片用設置一定間隔的熱板進行加熱成型處理，并將進行了加熱成型處理的該前體纖維片中所含的熱固性樹脂進行碳化制造的。該方法制備的多空碳片孔徑大，比表面積小，同時制備該多空碳片原料和步驟復雜，不利于工業化生產。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足，而提供一種多孔碳片、其制備方法及在卷煙濾嘴中的應用，該種多孔碳片具有優良的熱穩定性和吸附性，可用于煙氣有害物質吸附。

本發明采取的技術方案為：

一種多孔碳片的制備方法，包括步驟如下：

將二茂鐵和氯代甲烷置入不銹鋼高壓釜里，將銅片置于高壓釜內側（銅片起模板作用），旋緊高壓釜后放在高溫電阻爐內直接加熱以10℃/min的速率升至300-600℃，并在此溫度保持30-90min，冷卻至室溫后，將收集到的產物依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌，并于50℃真空干燥3-4h，即得多孔碳片。

所述的二茂鐵和氯代甲烷的質量比例范圍1：12～16。

所述的氯代甲烷可選用一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯甲烷。

上述方法制備的多孔碳片，呈樹葉狀，邊緣呈鋸齒狀；尺寸2±0.2μm，厚度150-180nm，孔徑2-5nm，比表面積350-450m²/g。

所述的多孔碳片在吸附含酚類有害煙氣中的應用。

所述的多孔碳片在卷煙濾嘴中的應用。

一種濾嘴中含上述多孔碳片的卷煙。

本發明制備方法簡單，不需要苛刻的反應條件，易于控制和工業化生產，產率較高；制得的多孔碳片熱穩定性好、比表面積大，材料吸附性能好；能有效降低主流煙氣中的鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚、苯酚、鄰甲酚、間甲酚和對甲酚主要酚類有害成分，降低率達到50%以上，在卷煙煙氣減害方面具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1實施例1多孔碳片的典型XRD衍射花樣；

圖2實施例1多孔碳片Raman光譜；

圖3實施例1多孔碳片的掃描電鏡照片；

圖4實施例1多孔碳片的熱重曲線；

圖5實施例1多孔碳片的氮氣吸脫附等溫線；

圖6為含多孔碳片的卷煙濾嘴的結構圖；

其中，1.多孔碳片過濾層，2.卷煙濾嘴。

具體實施方式

下面結合實施例進一步說明。

實施例1

一種多孔碳片，制備方法包括步驟如下：將10g二茂鐵和200ml氯代甲烷置入不銹鋼高壓釜里，將銅片彎曲并貼于高壓釜內側，旋緊高壓釜后放在高溫電阻爐內直接加熱以10℃/min的速率升至500℃，并在此溫度保持50min，冷卻至室溫后，將收集到的產物依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌，并于50℃真空干燥3h，即得多孔碳片。

所制備多孔碳片的形貌典型掃描電鏡照片如圖3所示。從圖中可以清晰地看到有大量樹葉狀二維多孔碳片出現。從中可以看出二維碳片呈樹葉狀，其尺寸約2μm，厚度150-180nm，多孔碳片的邊緣呈現為鋸齒狀。

多孔碳片的典型XRD衍射花樣如圖1所示，從該衍射花樣中可以看出在26°左右有一寬化衍射峰，可以被指標為碳的（002）衍射面；在43-45°之間也存在一寬化低強度衍射峰，這歸因于碳的（10）衍射面。衍射花樣中衍射峰的寬化現象說明樣品中存在著高度無序結構。