专利名称：降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法。
背景技术：
众所周知，卷烟在被吸食的过程中，多种有害物质如亚硝胺，氰化氢(氢氰酸)，苯酚等酚类化合物，巴豆醛等羰基化合物将对人体产生危害。为了减少主流烟气对人体产生的危害，国内外的烟草科研工作者做了大量的研究。利用卷烟滤嘴里的添加材料降低卷烟主流烟气中的有害物质是人们常见的研究方法之一。中国科学院合肥物质科学研究所开发出一种降低卷烟烟气中烟草特有亚硝胺的嘴棒添加材料，由分子筛和分布在分子筛上的贵金属或其氧化物和稀土金属或其氧化物构成(CN1879511A)。湖南中烟制备了一种卷烟用滤嘴，在滤嘴纤维基材中加入电解质材料，能降低烤烟型卷烟主流烟气中烟碱、焦油，一氧化碳等有害物质的含量(ZL02114042. I)。又研制出一种碱性固体颗粒改性剂，该材料添加到滤嘴的纤维基材内，可大量减少烟气中的氢氰酸(CN101336752A)。国外烟草行业同行也开发出多种无机金属类功能材料用于降低烟气中的有害成分，如美国专利20040025895中采用纳米Fe203降低了卷烟烟气中的酚类化合物。US4300577公开了一种带有伯氨基的弱吸附剂，可以同时降低卷烟烟气中的甲醛、丙烯醛及巴豆醛类物质和氢氰酸。但是，这些材料存在着不足之处。首先，这些嘴棒添加材料价格较昂贵或制备过程较复杂难以用于工业化生产，其安全性也有待进一步的研究；其次，这些添加材料所能降解的有害物质成分较单一，不能做到多种有害物质同时降解。中国科学院合肥物质科学研究所公开的利用工业原材料形貌可控的纳米钛酸盐的方法(CN101643240)，其原材料为偏钛酸和硫酸氧钛，且反应容器为高压釜，这使反应的安全性和可操作性降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法。该方法可同时降低卷烟主流烟气中的氨，氰化氢(氢氰酸)，苯酚等酚类化合物，巴豆醛等羰基化合物等有害物质。为实现上述目的，本发明技术方案为降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以O. 5 100克的Ti02粉末为原料，和溶剂用量为10 1000毫升、浓度为5 15摩尔/升的碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中在温度323 373K下反应I 3天； 生成的产物PH值调节至I 7经过蒸馏水充分洗涤后，在温度323 373K下干燥I 40h制得钛酸盐纳米片添加材料。上述技术方案的有益之处在于
与现有技术相比，本发明采用廉价安全的添加材料和制备方法，并将其应用于卷烟的卷烟滤嘴中，能同时降低卷烟主流烟气中的氨，氰化氢(氢氰酸)，苯酚等酚类化合物，巴豆醛等羰基化合物等有害物质。
图I采用荷兰PANalytical公司产V Pert PRO型X射线衍射仪测定钛酸盐纳米管添加材料的晶相，X射线为Cu ΙΕ, λ = O. 15418nm的示意图；图2采用Philips Corp. ,Holland公司J XL30-ESEM环境扫描电子显微镜(SEM)观察钛酸盐纳米片添加材料样品形貌的示意图；
图3采用日本JEOL公司产的JE0L-2010型高分辨透射电子显微镜(TEM)观察钛酸盐纳米片添加材料样品的形貌的示意图。
具体实施例方式降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料的制备方法是实施例I :该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以O. 5克可用于食品、化妆品等各个领域的廉价Ti02粉末为原料和浓度为10毫升5摩尔/升的烧碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中温度323K下反应I天；生成的产物PH值调节至I经过蒸馏水充分洗涤后，在温度373K下常压干燥5h制得钛酸盐纳米片添加材料。所述的生成的产物pH值调节采用O. I O. 5摩尔/升的盐酸或硝酸。实施例2 :该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以I克可用于食品、化妆品等各个领域的廉价Ti02粉末为原料和浓度为20毫升10摩尔/升的烧碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中温度353K下反应I天；生成的产物PH值调节至I经过蒸馏水充分洗涤后，在温度353K下常压干燥IOh制得钛酸盐纳米片添加材料。所述的生成的产物pH值调节采用O. I O. 5摩尔/升的盐酸或硝酸。实施例3 :该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以可用于食品、化妆品等各个领域的廉价Ti02粉末为原料和浓度为50毫升10摩尔/升的烧碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中温度353K下反应3天；生成的产物PH值调节至3经过蒸馏水充分洗涤后，在温度353K下常压干燥20h制得钛酸盐纳米片添加材料。所述的生成的产物pH值调节采用O. I O. 5摩尔/升的盐酸或硝酸。实施例4 :该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以可用于食品、化妆品等各个领域的廉价Ti02粉末为原料和浓度为500毫升10摩尔/升的烧碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中温度363K下反应3天；生成的产物PH值调节至5经过蒸馏水充分洗涤后，在温度343K下常压干燥40h制得钛酸盐纳米片添加材料。所述的生成的产物pH值调节采用O. I O. 5摩尔/升的盐酸或硝酸。实施例5 :该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以可用于食品、化妆品等各个领域的廉价Ti02粉末为原料和浓度为1000毫升15摩尔/升的碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中363K下反应2天；生成的产物PH值调节至2经过蒸馏水充分洗涤后，在温度343K下常压干燥30h制得钛酸盐纳米片添加材料。所述的生成的产物pH值调节采用O. I O. 5摩尔/升的盐酸或硝酸。如图I所示，对制得样品使用XRD进行分析，其分子式可表征为Na(x)H(2-x)Τ 307 · nH20(x = O. 1-1)。如图2、3，对制得的样品进行SEM和TEM分析，从得到的照片可知钛酸盐纳米片添加材料为层状结构，具有卷曲边缘，厚度约为2 3nm。本发明的钛酸盐纳米片添加材料可以粉末形式添加在卷烟滤嘴中，其适宜添加量为5 50mg。分别将未加钛酸盐纳米片添加材料的卷烟对照样和加入钛酸盐纳米片添加材料的卷烟样品放在吸烟机上按照标准抽吸条件在吸烟机上进行卷烟抽吸实验，依据上海烟草(集团)公司正在制订的《卷烟主流烟气中氨的测定-离子色谱法》对实验样品卷烟烟气氨进行捕集、测定。依据YC/T253-2008《卷烟主流烟气中氰化氢的测定连续流动法》的烟草行业标准方法对实验样品卷烟烟气HCN进行捕集、测定。依据YC/T255-2008《卷烟主流烟气中主要酚类化合物的测定高效液相色谱法》的烟草行业标准方法对实验样品卷烟烟气苯酚等酚类化合物进行捕集、测定。依据YC/T254-2008《卷烟主流烟气中主要羰基化合物的测定高效液相色谱法》的烟草行业标准方法对实验样品卷烟烟气巴豆醛等羰基化合物进行捕集、测定。表一钛酸盐纳米片添加材料降低氨释放量的结果
权利要求
1.降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以O. 5 100克的Ti02粉末为原料，和溶剂用量为10 1000毫升、浓度为5 15摩尔/升的碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中在温度323 373K下反应I 3天；生成的产物PH值调节至I 7经过蒸馏水充分洗涤后，在温度323 373K下干燥I 40h制得钛酸盐纳米片添加材料。
2.如权利要求I所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的碱溶液为烧碱溶液。
3.如权利要求I或2所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的生成的产物pH值调节采用O. I O. 5摩尔/升的盐酸或硝酸。
4.如权利要求I或2所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的干燥采用常压干燥。
5.如权利要求3所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的干燥采用常压干燥。
6.如权利要求I或2所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的制得钛酸盐纳米片添加材料层状结构，具有卷曲边缘，比表面达400m2. g—1以上，厚度约为2 3nm。
7.如权利要求3所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的制得钛酸盐纳米片添加材料层状结构，具有卷曲边缘，比表面达400m2. g_1以上,厚度约为2 3nm。
8.如权利要求4所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的制得钛酸盐纳米片添加材料层状结构，具有卷曲边缘，比表面达400m2. g_1以上,厚度约为2 3nm。
9.如权利要求5所述的降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法，其特征在于所述的制得钛酸盐纳米片添加材料层状结构，具有卷曲边缘，比表面达400m2. g_1以上,厚度约为2 3nm。
全文摘要
本发明公开了一种降低卷烟主流烟气中有害成分的钛酸盐纳米片添加材料及其制备方法。该制备方法采用的原料为钛酸盐纳米片，该钛酸盐纳米片的制备方法为以0.5～100克廉价的TiO2为原料和浓度为10～1000毫升5～15摩尔/升的碱溶液充分混合均匀后，在加装自回流装置的聚四氟乙烯容器中温度323～373K下反应1～3天；生成的产物pH值调节至1～7经过蒸馏水充分洗涤后，在温度323～373K下常压干燥1～40h制得钛酸盐纳米片添加材料。它可广泛应用于卷烟的嘴棒中，以降低卷烟主流烟气中的氨，氰化氢(氢氰酸)，苯酚等酚类化合物，巴豆醛等羰基化合物等有害物质。
文档编号A24D3/16GK102640989SQ201110042490
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者吴清辉, 张建平, 白雪平, 苏明亮, 谢卫, 赵艺强, 邓其馨, 黄朝章 申请人:福建中烟工业有限责任公司