专利名称：二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用。
背景技术：
烟草燃烧时产生的烟气中含有焦油、烟碱(尼古丁)等，吸烟对健康的危害主要来自于卷烟燃吸过程中产生的烟气焦油中的某些成份，如苯并[α]芘、二苯并[α、h]蒽、亚硝胺类物质及某些氮杂环化合物等有害物质，因此，减少吸烟对人体的危害关键在于降低卷烟焦油量。焦油是由于烟叶中的糖类物质经不充分燃烧后产生的。我国卷烟以传统的烤烟为主，烤烟的含糖量较高，因此如何降低卷烟产品的焦油量是烟草科技的重要研究内容。在《浅谈如何降低卷烟产品焦油量》广西烟草.2003(2)28-29.一文中，介绍了目前卷烟行业采取的主要降焦技术。
根据国家烟草专卖局2004年1月9日发布的《关于调整卷烟焦油限量要求》的通知，从2004年7月1日起，企业生产的盒标焦油量在15毫克/支以上的卷烟不得进入销售市场。从已有的资料看，不少国家卷烟焦油量低于5mg/支的超低焦油卷烟已成为市场热点，在某些国家焦油量更低的超淡味卷烟也占有一定的市场份额，正受到越来越多的消费者的喜爱。20世纪70年代以来，越来越多的国家通过了有关可允许焦油和尼古丁量的更加严格的法律。在美国，1954年卷烟平均焦油量为37毫克，尼古丁量为2毫克，1980年卷烟平均焦油量为14毫克，尼古丁量为1毫克，1990年卷烟平均焦油量降为12.5毫克；在欧盟，可允许的最高焦油量1993年是15毫克，1998年12毫克，而2004年则要求降到10毫克。而在日本市场，卷烟的平均焦油量已下降到8毫克/支左右。业内人士认为，在未来几年中，世界市场大约50％份额将属于12毫克及以下的卷烟。2004年11月10日，作为占全球烟草业1/3份额的最大市场和全球烟草最大生产国，中国加入《烟草控制框架公约》，承诺在2005年中国生产卷烟的平均焦油含量降低到12毫克/支。
业内人士指出，低焦油混合型是卷烟产品的世界性潮流，而我国卷烟恰恰是焦油含量较高、烤烟型卷烟所占比重大，这是内烟参与国际竞争的巨大障碍。目前，外烟在混合型卷烟的市场竞争中拥有绝对优势。如果我国不在低焦油混合型的卷烟研制开发方面取得实质性进展，那么在WTO和WHO的双重压力下，我国不得不把大部分国内市场拱手让给外烟。因此，提高卷烟产品科技含量、降低烟草有害成分，降焦减害就成为目前中国烟草企业对抗跨国烟草巨头进入的一个必然选择和当务之急。
烟草降焦方法一般可分为物理法和化学法，本发明属于化学降焦范畴。与本发明相似的化学降焦手段主要是在烟草中添加化学制剂，其作用包括吸附、助燃和催化等。如CN1035039《一种降低卷烟中焦油含量的复合添加剂》所用的化学制剂是醋酸锌和亚硒酸钠；CN1084034《烟草处理剂》选用草酸或草酸水溶液和过氧化氢作为组配物；CN1223830《烟草降焦剂》应用了醋酸锌和氧化锌；CN1351852《一种卷烟降焦减毒添加剂及其制备方法》是以茶多酚、柠檬酸钾、酒石酸钾钠和丹宁酸为原料的添加剂。CN1513385《降低卷烟中焦油的化学添加剂》是由Al、Co、Cu、Se、Mn、Mg、Fe、Zn的一种或多种金属的无机盐或有机盐的水溶液与KOH、NaOH或硅酸钾反应中和生成凝乳状的混合物水溶液。在国内已公开的发明专利申请中有二份明确提到含铈化合物在烟草行业的应用，但在权利要求和发明内容方面有与本发明有较大差异。CN1507817《同时降低卷烟中一氧化碳和焦油的催化剂及其制备方法》中所述催化剂是化学催化组份与水混合构成的总浓度为300～1500克/1000毫升的水溶液，其化学催化组份是硝酸亚铈、柠檬酸钾、硝酸镨、双氧水，与本发明的主要区别有两点，一是添加剂作用原理不同，本发明使用的添加剂作为助燃剂直接参与烟草的燃烧反应，燃烧反应完成后，添加剂二氧化铈中铈的化合价态由Ce(IV)价态被还原到Ce(III)价态，而该专利申请中的添加剂是催化组分，烟草燃烧前后催化组分的化学组成和结构不发生任何改变；其二，所加铈的形态和价态完全不同，本发明使用的添加剂是铈的氧化物，铈的化合价态为Ce(IV)，而该专利中的添加剂是铈的硝酸盐，铈的化合价态为Ce(III)。CN1306401《香烟侧流烟雾处理材料》是由不可燃活性成分的片材制成的香烟侧流烟雾处理材料，该材料可包含能吸附侧流烟雾成分的吸附剂以及储氧成分，后者能在自由燃烧速率温度下放出氧气以保证常规自由燃烧速率得以维持，并强化对被吸附非水成分的氧化处理。该材料中包括氧化催化剂，其优选成分是铈的氧化物。与本发明的主要区别在于添加剂的应用方式不同，本发明使用的添加剂作为助燃剂直接加入烟草中，通过提高烟草燃烧效率来降低主流烟雾中的焦油等有害物质的含量，而该专利中优选的铈的氧化物是添加到不可燃活性成分的片材中，该材料包卷到香烟烟草柱的外侧，通过吸附和氧化催化方式处理侧流烟雾。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，利用二氧化铈(CeO2)的储氧功能提高烟草的燃烧效率，降低卷烟烟气中的焦油含量以及其它有害物质的含量，不明显改变卷烟的抽吸口数和吸味。
实现本发明目的的技术方案包括下述内容二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是在烟草中作为助燃剂参与烟草燃烧的物质为二氧化铈。
二氧化铈作为助燃剂在烟草中的加入方式是1.以二氧化铈的形式加入到烟草中；2.以含有二氧化铈(CeO2)的混合稀土氧化物的形式加入到烟草中；3.以能在烟草燃烧条件下分解出二氧化铈(CeO2)的单一或混合的含铈化合物的形式加入到烟草中，单一或混合含铈化合物包括铈的氢氧化物、铈的碳酸盐、铈的磷酸盐、铈的硝酸盐、铈的硫酸盐、铈的卤化物、铈的羧酸盐、铈的羟基羧酸盐或铈的有机配合物；4.以二氧化铈(CeO2)或含有二氧化铈(CeO2)的混合稀土氧化物或含铈化合物与其它旨在协同二氧化铈提高助燃效率的一种或几种金属以及非金属化合物的固溶体或混合物的形式加入到烟草中；上述金属化合物为过渡金属化合物、稀土化合物、铝(Al)、钡(Ba)、镁(Mg)或钙(Ca)的化合物，过渡金属化合物为锆(Zr)、钛(Ti)、铪(Ha)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)或银(Ag)的化合物，上述非金属化合物为硼(B)、磷(P)或硅(Si)的化合物。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，二氧化铈(CeO2)与其它氧化物的配比在0.1∶99.9至99.9∶0.1之间。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，单一或混合含铈化合物与其它功能性化合物的配比在0.1∶99.9至99.9∶0.1之间。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，按重量百分比计，助燃剂按固相量计算在烟草中的添加量是0.01％-25％。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，助燃剂为微米级或纳米级超细粉末。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，助燃剂为悬浊液或乳浊液或溶液或溶胶分散体系。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，助燃剂以机械混合、喷洒(淋)、浸泽(泡)的方式加入烟草中。
二氧化铈助燃剂在烟草中的应用，烟草为卷烟烟叶或烟丝或烟草薄片，助燃剂以供氧方式参与烟草的燃烧反应。
与已有烟草降焦技术比较，本发明的主要优点是首次应用二氧化铈(CeO2)特有的储氧特性提高烟草的燃烧效率，降焦效果显著；通过改变和调节二氧化铈(CeO2)在烟草中的加入方式和加入量可以实现预定的降焦水平而不明显降低卷烟的抽吸口数；烟草燃烧后，二氧化铈(CeO2)还原为更加稳定的Ce(III)化合物而残留在烟灰中，既不会影响卷烟的吸味也不会通过烟气被吸入人体；二氧化铈(CeO2)助燃剂可适用于添加到各种烟草中，且原料廉价，制备和添加方式简便。
铈是稀土中丰度最高的元素，其还原电位为+1.74V，很容易在三价Ce(III)和四价Ce(IV)之间变化，其氧化物CeO2属立方晶系萤石型结构，结构中存在1/2的立方体空隙作为间隙位置，能成为离子快速扩散的通道而形成快离子导体，从而使CeO2有着优越的储放氧功能(OSC效应)及高温快速氧空位扩散能力，现已被广泛应用于氧化还原反应中。CeO2中加入La2O3、ZrO2或BaO等其它氧化物可以改善并调整其热稳定性。
超微粒子由处于亚稳态的原子或分子组成，它们的数目较少，在热力学上是不稳定的，但又能保持原有的物质化学性质，是一种新的物理状态，将CeO2制备成超细微粒，有利于充分发挥其OSC效应。
具体实施例方式
在利用CeO2的OSC效应时，对其最基本的要求是粒度细、纯度高、比表面积大、活性大以及颗粒的外形和均匀性，而它们与合成方法和制备过程密切相关，因此合成与制备性能良好、具有单分散性且均匀稳定的超细CeO2始终是材料科学界研究热点。目前国内外对纳米CeO2的制备方法归纳起来，有固相法、沉淀法、超声波化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热晶化法、微乳液法以及气相法等。
下面对发明内容中二氧化铈(CeO2)助燃剂的制备方法及在烟草中的添加方式进一步加以说明。
二氧化铈(CeO2)或含有二氧化铈(CeO2)的混合稀土氧化物可以通过下述任一方法制备1、化学沉淀分离法向混合稀土硫酸料液中一次性定量加入硫酸钠，在加热搅拌条件下反应生成少铈稀土R E(III)复盐沉淀，向过滤后滤液中定量加入硫酸亚铁，在加热搅拌条件下完成还原反应，还原沉淀经碱转化，盐酸溶解后，草酸沉淀，800℃灼烧，即可得到99.0～99.5％纯度的淡黄色氧化铈。
2、溶胶-凝胶法按照一定的化学计量比称取一定量的Ce(NO3)3·6H2O(分析纯)和柠檬酸(分析纯)。用蒸馏水溶解柠檬酸得淡黄色溶液。调节溶液的PH值。将Ce(NO3)3·6H2O加入此溶液中。待其完全溶解，然后置于一定温度的水浴槽中。让其缓慢蒸发，形成溶胶。溶胶经恒温脱水干燥成半干凝胶，置于烘箱中一定温度下烘干。研磨，再于马福炉中一定温度下焙烧。得黄色CeO2粉末。
3、氧化沉淀分离法用含有铈的稀土混合液作原料，采用高锰酸钾作氧化剂，以碱性物质碳酸盐如碳酸钠和碳酸氢铵作酸度调节剂，将铈以氢氧化铈的形式沉淀出来，经过洗涤后，以浓盐酸溶解，使四价锰和四价铈溶解并还原成二价锰和三价铈，以草酸作沉淀剂，将三价铈和二价锰分离，经洗涤、过滤、烘干、焙烧铈草酸盐，得到84～99.8％纯度的氧化铈。
4、萃取分离法以含氟硫酸稀土浸取液为料液，以P507-烷烃或二甲苯组成有机相，进行四价铈、钍、铁与三价稀土的萃取分离。用含有0.2～50g/L的氟络合剂、0.2～15％的还原剂和0.5～6N的酸的混合溶液为铈的反萃取液，进行铈与钍、铁的萃取分离，可生产2N～6N各种纯度的二氧化铈。
5、电解氧化萃取法将含三价铈的混合稀土硫酸溶液，通入双室型电解槽阳极室中，进行直流电解氧化，将三价铈氧化成四价铈，用可选择性萃取四价铈的有机萃取剂进行萃取，然后再将负载四价铈的有机相用含有还原剂的反萃液进行还原反萃，将四价铈还原为三价铈，最后将所得含铈水溶液按常规进行化学除杂、沉淀、干燥、灼烧即得高纯氧化铈产品。
6、化学转化法以黄色氧化铈或各种铈的化合物为原料，经硫酸或硫酸铵转化为硫酸铈或硫酸铈铵复盐后，再经灼烧、冷却可制得纯白色二氧化铈。
7、含有氧化铈的混合稀土氧化物至少一种选自氧化镨、氧化镧、氧化钇及氧化钕的稳定剂和任选的氧化铈高度分散于大表面积载体物质的比表面上，该载体物质是氧化铝、氧化锆、氧化钛、二氧化硅或其混合氧化物，在900℃空气中煅烧10小时后，该储氧物质具有大于20m2/g的比表面积。
二氧化铈(CeO2)与其它金属以及非金属氧化物的固溶体或混合物可通过下述任一方法制备或具备下述含二氧化铈(CeO2)的复合氧化物特征。
1、在铈和锆氧化物或其前体的形成过程中，通过加入一种添加剂例如阴离子或非离子表面活性剂，制备具有改进的粒径分布、表面积、氧贮存容量和孔体积的氧化铈、氧化锆、(Ce，Zr)O2混合氧化物和(Ce，Zr)O2固溶体。
2、二氧化铈(CeO2)复合氧化物含有4.99～98.89％(重量)的氧化铈、1～80％(重量)的氧化锆、0.01～10％(重量)的二氧化铪、以及0.1～10％(重量)的附加氧化物，该附加氧化物选自二氧化钛、氧化镍、氧化铜、氧化铁、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化钡、氧化硼、氧化硅、除铈以外的稀土金属氧化物及其混合物。所述复合氧化物可通过湿法或干法制备，并且在600～900℃下具有至少100μmol/g的氧吸附和解吸能力。
3、制备具有高比表面积和高储氧能力的氧化铈和氧化锆的复合氧化物，可利用天然稀土精矿经分解、净化、萃取分离得到的含铈混合稀土盐作为原料，以碳酸氢氨为沉淀剂，经沉淀、干燥、焙烧等过程制成。
4、制备氧化铈和氧化锆复合氧化物固溶体，该复合氧化物包括氧化锆10～90％(wt)、氧化铈10～90％(wt)。由含铈稀土溶胶与锆溶胶按比例混合经碱沉淀、对沉淀物热处理、烘干、煅烧制得，其中对沉淀物热处理之前先用水洗涤或者在热处理之后先用水洗涤再烘干。制得的复合氧化物固溶体具有更好的热稳定性和更大的比表面积。
5、含有氧化铈和氧化锆的复合氧化物，氧化锆和氧化铈的重量比是51～95∶49～5，在900℃下煅烧6小时后的比表面积至少为30m2/g。该复合物还包括该发明中提到的除铈和锆外的其它元素的一种或几种氧化物，并且在1000℃下煅烧6小时后的比表面积至少为25m2/g，在1100℃加热6小时后可以保持20m2/g以上。制备这些复合物的方法包括以下步骤在液体介质中制备一种包含锆化合物和铈(IV)化合物的混合物；将该混合物在高于100℃的温度下加热；将通过加热所得到的反应混合物调至碱性PH值；回收由此获得的沉淀物；将该沉淀物进行煅烧。
能在烟草燃烧条件下分解成二氧化铈(CeO2)的单一或混合含铈化合物包括铈的氢氧化物、铈的碳酸盐、铈的磷酸盐、铈的硝酸盐、铈的硫酸盐、铈的卤化物、铈的羧酸盐、铈的羟基羧酸盐以及铈的有机配合物，这些含铈化合物也可以和旨在改善其物理化学性能的一种或几种功能性化合物复配。使用这些化合物有时更容易配制成各种液体分散体系，从而有利于均匀地加入到烟草中，这一点将在具体实施方式
中的实施例中介绍。
本发明提到的所有含铈的复配助燃剂的配比均在0.1∶99.9和99.9∶0.1之间，实施配比需根据具体的降焦要求制定。
本发明提到的所有助燃剂按固相量计算在烟草中的添加量以重量百分比计为0.01％～25％，实施加入量根据具体的降焦要求制定。
二氧化铈助燃剂以微米级或纳米级超细粉末以机械混合或喷洒的方式加入烟草中，有利于充分发挥二氧化铈(CeO2)的储氧功能，提高助燃剂的利用率。制备超细二氧化铈(CeO2)粉末可以采用下述几种方法。
1、均匀沉淀法称取一定量的Ce(NO3)3·6H2O(分析纯)，用含有HNO3的温热蒸馏水溶解成无色透明溶液。添加复配的表面活性剂混合液，搅拌均匀，然后在不断搅拌的情况下，加入一定量的氨水，调节PH值到5～6，此时溶液为浅白色，将此溶液置于一定温度的恒温水浴槽中。配制一定浓度的NH4HCO3溶液，以一定流速滴到前面配置的溶液中，过程中不断搅拌，沉淀完全后，静置，抽滤，用温热蒸馏水洗两次，再加入无水乙醇抽提，得到乳白色雪糕状的粘稠固体。然后经干燥、焙烧得浅黄色粉末，即CeO2超细粉。
2、电化学法配制一定浓度的Ce(NO3)3·6H2O(分析纯)和NH4NO3(分析纯)溶液，将其按一定比例混合在电解池中，调节溶液的PH值进行电解。用调节滑线变阻器来获得稳定的电解电流，并用磁力加热搅拌器对溶液进行不停的搅拌，用精密级直流数字电压测量仪测定电解槽的槽压。随着电解的进行，溶液会逐渐变得浑浊。有铁锈色的絮状沉淀生成。反应完全后，断开电路。对电解液进行过滤、洗涤，烘干后研磨得浅黄色CeO2纳米粉末。
3、溶胶-凝胶法采用硝酸铈、二氯化铈和二氧化铈为原料，先将硝酸铈或二氯化铈或二氧化铈转化成硝酸铈的乙醇溶液，其浓度为0.20～0.40mol/L；将氨水配制成浓度为1～3mol/L的乙醇溶液作为沉淀剂；然后将含铈乙醇溶液滴加到沉淀剂中获得凝胶，制备凝胶的反应温度为25～40℃，pH为9～12；得到的凝胶在母液中陈化12～24小时，抽滤洗涤；为将凝胶中的水份尽可能除去，可用无水乙醇进行交换，去除凝胶中的水份；于80～120℃干燥5～10小时，400～550℃焙烧2～5小时，得到超细二氧化铈(CeO2)微粒。
4、铈离子溶液与碱性溶液在引入表面活性剂的条件下并在常温常压下进行反应，制备的氧化铈粉体的粒径达20～50nm。
5、以无机盐为原料，在室温条件下采用溶胶凝胶法和共沉淀法制备含铈稀土复合氧化物超细粉末，该复合氧化物为氧化铈、氧化锆、氧化镧和氧化镨的固溶体，化学成分为CeO220～40wt％，ZrO250～70wt％，La2O31～10wt％，Pr6O111～5wt％。所制备的复合氧化物，经低温(650℃)或高温(1000℃)热处理，其比表面积可达20m2/g以上。
6、以硝酸铈或卤化铈以及本发明中提到的各种金属元素的硝酸盐或卤化物按化学计量比形成浓度为0.001～0.5M的溶液，按尿素与金属离子的总摩尔浓度的比3～200加入尿素，在75～95℃的油浴中保温1～6小时，或采用45～800W的微波辐射加热6～15分钟；离心分离后洗涤，烘干，焙烧，研磨，可得多元复合氧化物超细粉体。
7、纳米级铈锆稀土复合氧化物的制备方法将含铈的盐溶液和含锆的盐溶液按制品所含氧化铈及氧化锆的摩尔百分比混合；用碱性物质将混合物中和沉淀；过滤；用去离子水洗涤沉淀物，洗涤至洗液中用硝酸银检测无氯离子存在；洗涤后得到的铈锆氢氧化物并加水放入高压釜中进行水热反应；水热反应完毕后，将产物过滤，得到的沉淀物在同一高压釜中进行超临界干燥得纳米级铈锆复合氧化物。所制备得到的纳米级铈锆稀土复合氧化物粒径小且分布均匀、比表面积大。
8、氧化铈纳米材料的合成按如下步骤进行在溶有铈的可溶性盐溶液中，加入过氧化氢溶液并搅拌，待生成沉淀后送入密闭反应器，在加热条件下反应完全后冷却至常温；再将所得到的产物经洗涤和干燥，得氧化铈纳米材料。
本发明在烟草中应用的二氧化铈助燃剂可以配制成悬浊液或乳浊液或溶液或溶胶分散体系，以机械混合、喷洒(淋)或浸泽(泡)的方式加入烟草中。在制备二氧化铈助燃剂的悬浊液或乳浊液或溶液或溶胶分散体系的方法中，需要分散剂如水、有机溶剂，表面活性剂如聚丙烯酸铵，在分散剂中能增大分散体系粘度的物质如纤维素。下述几种分散体系已在本发明中得到应用。
1、向含有氧化铈颗粒的水性浆液中加入中和度彼此不同的聚丙烯酸铵作为表面活性剂，并适当地调节所加聚丙烯酸盐的总量，通过机械搅拌获得二氧化铈乳浊液。
2、在惰性气体的环境下，在水性介质中，使铈(III)和碱性物质进行反应，在生成氢氧化铈(III)的悬浊液之后，立即向该悬浊液吹入氧气或含氧的气体，生成含有结晶性二氧化铈粒子的溶胶。
3、在用羧甲基纤维素配制的稀水溶液中加入超细二氧化铈粉末或含铈化合物，通过机械搅拌获得二氧化铈悬浊液。
4、用含铈化合物直接溶于水或有机溶剂中配制溶液。
实施例实施例1.
取粒度为20～50nm，纯度大于99％的二氧化铈(CeO2)7.5g，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)2.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约150g后充填烟支。
实施例2.
取粒度为10～20μm，纯度大于99％的二氧化铈(CeO2)7.5g，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)2.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约150g后充填烟支。
实施例3.
取粒度为20～50nm，纯度大于99％的二氧化铈(CeO2)10.5g，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)3.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约154g后充填烟支。
实施例4.
取粒度为10～20μm，纯度大于99％的二氧化铈(CeO2)10.5g，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)3.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约154g后充填烟支。
将上述实施例1-4制得的加助燃剂的烟支与未加助燃剂的空白烟支对比，主要考察卷烟烟气中焦油(Tar)和一氧化碳(CO)的含量，检测结果见表1。
表1 实施例1-4卷烟烟气中焦油和一氧化碳的检测结果
从表1可以看出，二氧化铈(CeO2)的粒度越小，用量越大，降焦减害效果越好。
实施例5.
取含有二氧化铈(CeO2)25％(重量百分比)的混合稀土氧化物10.5g(粒度小于10μm)，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)3.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约154g后充填烟支。
实施例6.
取含有二氧化铈(CeO2)55％(重量百分比)的混合稀土氧化物10.5g(粒度小于10μm)，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)3.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约154g后充填烟支。
将上述实施例5-6制得的加助燃剂的烟支与未加助燃剂的空白烟支对比，主要考察卷烟烟气中焦油(Tar)和一氧化碳(CO)的含量，检测结果见表2。
表2 实施例5-6卷烟烟气中焦油和一氧化碳的检测结果
从表2可以看出，混合稀土氧化物中二氧化铈(CeO2)的含量越高，降焦减害效果越好。
实施例7.
取粒度小于10μm二氧化铈(CeO2)与二氧化锆(ZrO2)的固溶体10.5g(重量比CeO2∶ZrO2＝50∶50)，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)3.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约154g后充填烟支。
实施例8.
取粒度小于10μm二氧化铈(CeO2)与二氧化锆(ZrO2)的固溶体10.5g(重量比CeO2∶ZrO2＝75∶25)，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)3.5g，将二者混合后充分研磨。所得混合粉末与140g烟丝搅混在一起，然后边喷适量水(水的总量约10g)边搅拌烟丝直到混合均匀。将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约154g后充填烟支。
将上述实施例7-8制得的加助燃剂的烟支与未加助燃剂的空白烟支对比，主要考察卷烟烟气中焦油(Tar)和一氧化碳(CO)的含量，检测结果见表3。
表3 实施例7-8卷烟烟气中焦油和一氧化碳的检测结果
从表3可以看出，复合氧化物中二氧化铈(CeO2)的含量越高，降焦减害效果越好。对照表1和表3可以看出，含二氧化铈(CeO2)的复合氧化物较纯二氧化铈(CeO2)的降焦减害效果略差。但是试验中发现，复合氧化物有助于调整卷烟的整体性能指标，如静燃速率、抽吸口数和吸阻。
实施例9.
取碳酸铈Ce2(CO3)3白色粉末10.5g，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)2.5g，将二者混合并充分研磨后在磁力搅拌机的搅拌下加入约50ml水中制成悬浊液。将此悬浊液平均分5次加入140g烟丝中，每次加入过程都要边搅拌烟丝边加入直到混匀。每次加入助燃剂的烟丝阴干至总重约153g后再进行下一次操作。最后将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约153g后充填烟支。
实施例10.
取无色晶体醋酸铈Ce(CH3COO)3·5H2O 10.5g，另取食品级羧甲基纤维素钠(CMC)2.5g，将二者混合并充分研磨后在磁力搅拌机的搅拌下加入约50ml水中制成溶液。将此溶液平均分5次加入140g烟丝中，每次加入过程都要边搅拌烟丝边加入直到混匀。每次加入助燃剂的烟丝阴干至总重约153g后再进行下一次操作。最后将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约153g后充填烟支。
将上述实施例9-10制得的加助燃剂的烟支与未加助燃剂的空白烟支对比，主要考察卷烟烟气中焦油(Tar)和一氧化碳(CO)的含量，检测结果见表4。
表4 实施例9-10卷烟烟气中焦油和一氧化碳的检测结果
从表4可以看出，含铈化合物降焦减害效果比二氧化铈(CeO2)差。
实施例11.
向含有粒度为20～50nm二氧化铈(CeO2)7.5g的约50ml水性浆液中加入2.5g聚丙烯酸铵作为表面活性剂，通过磁力搅拌获得二氧化铈乳浊液。将此乳浊液平均分5次加入140g烟丝中，每次加入过程都要边搅拌烟丝边加入直到混匀。每次加入助燃剂的烟丝阴干至总重约150g后再进行下一次操作。最后将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约153g后充填烟支。
实施例12.
称取7.5g的CeO2，加浓HNO3和H2O2使之溶解，配成0.5mol·L-1Ce(NO3)3溶液。取一定量的该溶液，加入2mol·L-1NH3·H2O生成沉淀至完全，离心水洗后，向沉淀中加入约50ml稀硝酸调节适当pH值，在一定水浴温度下胶溶，形成淡黄色的透明的CeO2纳米水溶胶。将此溶胶平均分5次加入140g烟丝中，每次加入过程都要边搅拌烟丝边加入直到混匀。每次加入助燃剂的烟丝阴干至总重约150g后再进行下一次操作。最后将加入助燃剂的烟丝阴干至总重约153g后充填烟支。
将上述实施例11-12制得的加助燃剂的烟支与未加助燃剂的空白烟支对比，主要考察卷烟烟气中焦油(Tar)和一氧化碳(CO)的含量，检测结果见表4。
表5 实施例11-12卷烟烟气中焦油和一氧化碳的检测结果
对照表5和表1可以看出，纳米级二氧化铈(CeO2)分散体系的降焦减害效果略好于粉体二氧化铈(CeO2)。
权利要求
1.一种二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是在烟草中作为助燃剂参与烟草燃烧的物质为二氧化铈。
2.根据权利要求1所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是二氧化铈作为助燃剂以二氧化铈的形式加入到烟草中。
3.根据权利要求1所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是二氧化铈作为助燃剂以含有二氧化铈的混合稀土氧化物的形式加入到烟草中。
4.根据权利要求1所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是二氧化铈作为助燃剂以能在烟草燃烧条件下分解出二氧化铈的单一或混合的含铈化合物的形式加入到烟草中，单一或混合含铈化合物包括铈的氢氧化物、铈的碳酸盐、铈的磷酸盐、铈的硝酸盐、铈的硫酸盐、铈的卤化物、铈的羧酸盐、铈的羟基羧酸盐或铈的有机配合物。
5.根据权利要求2、3或4所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是二氧化铈作为助燃剂以二氧化铈或含有二氧化铈的混合稀土氧化物或含铈化合物与其它旨在协同二氧化铈提高助燃效率的一种或几种金属以及非金属化合物的固溶体或混合物的形式加入到烟草中。
6.根据权利要求1所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是按重量百分比计，助燃剂按固相量计算在烟草中的添加量是0.01％-25％。
7.根据权利要求1所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是助燃剂为微米级或纳米级超细粉末或悬浊液、乳浊液、溶液或溶胶分散体系。
8.根据权利要求5所述的二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是金属氧化物为过渡金属化合物、稀土化合物、铝(Al)、钡(Ba)、镁(Mg)或钙(Ca)的化合物，过渡金属化合物为锆(Zr)、钛(Ti)、铪(Ha)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)或银(Ag)的化合物，非金属化合物为硼(B)、磷(P)或硅(Si)的化合物。
全文摘要
本发明涉及一种二氧化铈作为助燃剂在烟草中的应用，其特征是在烟草中作为助燃剂参与烟草燃烧的物质为二氧化铈。其优点是所述助燃剂被制成微米级或纳米级超细粉末，也可配制成悬浊液、乳浊液、溶液或溶胶分散体系，以机械混合、喷洒(淋)、浸泽(泡)的方式加入烟草中，烟草为卷烟烟叶或烟丝或烟草薄片。利用二氧化铈(CeO
文档编号A24B15/28GK1729877SQ20051008579
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者闫慧忠, 熊玮, 赵增祺 申请人:包头稀土研究院