[發(fā)明專利]一種MOF-Cu@多孔淀粉復合材料及其制備方法和在卷煙中的應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910086116.4
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109701498A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設計）人: 趙偉民;楚文娟;田海英;李文偉;吳雪芹;劉玉葉
• 申請（專利權）人: 河南中煙工業(yè)有限責任公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;B01D53/04;A24D3/04;A24D3/10;C02F101/18;C02F101/34
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

本發(fā)明屬于卷煙濾嘴生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種MOF?Cu@多孔淀粉復合材料及其制備方法和在卷煙中的應用。本發(fā)明以乙醇水溶液為溶劑，將有機酸胺鹽、可溶性銅鹽以及活化后的多孔淀粉室溫攪拌反應一定時間，冷卻，分離，得到的產(chǎn)物即為MOF?Cu@多孔淀粉復合材料。在濾棒成型加工時，將該復合材料添加于卷煙濾棒中，制成二元復合濾棒。采用本申請所提供復合濾棒，可選擇性降低卷煙煙氣中的HCN和苯酚的釋放量，幅度分別可達35.4%和26.8%，從而達到選擇性的降低主流煙氣中HCN和苯酚的釋放量的目的，表現(xiàn)出了較好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于卷煙減害技術領域，具體涉及一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中HCN和巴豆醛釋放量的MOF-Cu@多孔淀粉復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著煙草行業(yè)“穩(wěn)步降焦，重在減害”整體戰(zhàn)略的逐步推進，通過選擇性降低卷煙主流煙氣中具有代表性的有害成分（CO、HCN、NNK、NH₃、苯并[a]芘、苯酚、巴豆醛）已經(jīng)成為降低卷煙危害指數(shù)的重要課題。由于有害物質(zhì)主要在卷煙燃吸過程中生成，所以對主流煙氣過濾材料的改進和應用，仍是降低卷煙危害的最直接和有效的手段之一，而在卷煙濾嘴中添加吸附材料是降低卷煙焦油和有害成分的主要方法。在濾嘴中添加的傳統(tǒng)吸附材料主要有納米材料、介孔材料、生物材料、分子篩和活性炭等，這些吸附材料雖然對有害成分具有一定得截留作用，但也存在一些弊端：如活性炭吸附性能單一、選擇性差，不僅吸附有害物質(zhì)，而且吸附香味物質(zhì)和水分，導致卷煙產(chǎn)品吸食性差，感官品質(zhì)下降；分子篩材料易失活，真正轉化為生產(chǎn)應用的并不多。

多孔淀粉是用物理、機械及生物方法使淀粉顆粒形成多孔性蜂窩狀物質(zhì)，由于其孔的容積占顆粒體積的50%左右，所以具有良好的吸附性能，可用作功能性物質(zhì)如藥劑、香料等的吸附載體。朱玉等將磷酸與玉米多孔淀粉交聯(lián)，并將交聯(lián)后的多孔淀粉應用于卷煙濾嘴中，結果顯示，添加交聯(lián)多孔淀粉的煙支，對NH₃和巴豆醛的降低率均達到30%以上（朱玉,郭麗,杜先鋒,孫曉莉.變性多孔淀粉吸附卷煙煙氣氣相物的研究[J].中國糧油學報,2012,27(08):24-30.）。

金屬－有機骨架化合物（MOFs）是近年來迅猛發(fā)展的一類新型多孔有機－無機雜化材料，是由金屬陽離子與有機配體形成的高度有序的多維網(wǎng)狀結構，具有較高的孔隙率、比表面積大的特點，且其本身結構及孔的大小、形狀都易于調(diào)控，在氣體儲存、分離、藥物緩釋、催化等領域有著廣泛的應用。MOF-Cu是由Cu²⁺作為中心金屬，有機酸為配體連接而成的具有三維網(wǎng)絡結構的化合物，并含有孔徑為9?×9?的正方形孔道，由于其具有高的孔隙度，且中心Cu²⁺處于配位不飽和狀態(tài)，易于絡合氫氰酸和苯酚等帶有富電子的分子。

MOF-Cu材料作為吸附劑單獨添加于煙支中也存在一些缺陷。由于主流煙氣中存在的擴散阻力，使得有害煙氣成分只能在MOF-Cu的表面被吸附而不能進入到孔道的內(nèi)部，導致孔道的利用率較低，為了解決這些問題，我們將MOF-Cu負載到吸附性能更強的多孔淀粉上，利用微米級多孔淀粉材料多孔性、比表面積大的特點，并通過多孔淀粉孔道限域作用，增大MOF-Cu的比表面積，增加多孔淀粉孔道中MOF-Cu的含量，使MOF-Cu結構中的活性位點更易裸露出來，提高吸附性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種能選擇性降低卷煙主流煙氣中HCN和苯酚釋放量的MOF-Cu@多孔淀粉復合材料。該材料以微米級的多孔淀粉為載體，以MOF-Cu（多孔金屬-有機骨架）為活性位點，將MOF-Cu負載至多孔淀粉上，兩者復合后得到具有多孔性，比表面積大，穩(wěn)定性好的吸附材料。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種MOF-Cu@多孔淀粉復合材料的制備方法，包括以下步驟：