专利名称：一种多孔氮化硼、其制备方法和在卷烟滤嘴中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多孔氮化硼、其制备方法和在卷烟滤嘴中的应用，属于烟气处理和吸附材料技术领域。
背景技术：
亚硝胺类物质是卷烟烟气中诱发癌症的主要成分之一，主要包括N-亚硝基降烟碱(NNN)、4-(甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1_ 丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟草碱(NAT)和N-亚硝基假木贼碱(NAB)等，因此有效降低卷烟烟气中亚硝胺类物质能减少危害，有利于健康。多孔氮化硼是一种较好的载体材料和分离用分子筛，也有少量结构控制较好的作吸附材料。现有的多孔氮化硼的制备温度较高，一般在500°C以上，低温反应制备时多为模板法,制备的多孔氮化硼孔径较大,尺寸也较大。制备一种比表面积大、稳定性好的多孔氮化硼有利于其利用的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种多孔氮化硼、其制备方法和在卷烟滤嘴中的应用。该种多孔氮化硼为二维网状，尺寸较小，可有效降低卷烟烟气中亚硝胺类物质的吸入。本发明采取的技术方案为一种多孔氮化硼的制备方法，包括步骤如下将B2O3、碱土金属粉末和NaN3混合置于不锈钢反应爸中，密封后置于电炉中，电炉升温速率为10-20°C /min，升至400-500°C保持10_14h，取出反应釜冷却至室温，所得产物依次经甲醇、水和盐酸淋洗处理，真空抽滤，75-90°C真空干燥得到多孔氮化硼。所述的碱土金属粉末为镁或者钙，粒径100 200目。所述的B2O3、碱土金属粉末和NaN3的摩尔比为I :2. 5 4. 5 :2. 5 4. 5。上述制备方法制备的多孔氮化硼。所述的多孔氮化硼为二维网状，孔径范围2-6 μ m，厚度范围200-300nm，比表面积150-200m2/g。所述的多孔氮化硼在卷烟过滤嘴中的应用。一种过滤嘴中含上述多孔氮化硼的卷烟。本发明制备方法简单，产率较高；制得的多孔氮化硼为二维网状，尺寸、孔径较小， 具有较好的热稳定性和吸附性，应用在卷烟滤嘴中，能有效降低主流烟气中的N-亚硝基降烟碱(NNN)、4_ (甲基亚硝胺)-I- (3-吡啶基)-I- 丁酮(NNK)、N_亚硝基新烟草碱(NAT)和N-亚硝基假木贼碱(NAB)等亚硝胺类有害成分含量，降低率达到40%以上，从而降低卷烟的危害性。
图I为实施例I制得的多孔氮化硼材料的扫描电镜照片；(a)为多孔氮化硼材料的整体扫描电镜照片，(b)为多孔氮化硼材料的局部扫描电镜照片；图2为实施例I制得的多孔氮化硼材料的XRD衍射谱图；图3为实施例I制得的多孔氮化硼材料的FTIR谱图；图4为实施例I制得的多孔氮化硼材料的热重曲线；图5为含多孔氮化硼的卷烟过滤嘴。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明。实施例I将2mol B2O3,6. 25mol 碱土金属粉末(100 200 目)和 6. 14mol NaN3 混合置于 2L不锈钢反应釜中，密封后置于电炉中，电炉升温速率为10°c /min，升至450°C保持10h，取出反应釜冷却至室温，所得产物依次经20mL甲醇、20mL水和IOmL盐酸淋洗，重复淋洗一次，真空抽滤，75°C真空干燥得到多孔氮化硼材料。图I为本实施例多孔氮化硼材料典型的扫描电镜照片，由图I (a)可以观察到大面积的二维网状多孔氮化硼材料，其尺寸范围约在数十甚至数百微米，且其网孔平均尺寸约为2. 8 μ m。由图I (b)可以观察到多孔氮化硼材料的厚度约为210nm。本实施例多孔氮化硼材料的XRD衍射谱图如图2所示，图中晶面间距3. 333，2. 178，2. 072，I. 824，I. 669，I. 323 和丨 2M A的衍射峰可以标定为 h-ΒΝ 的(002)，(100)，(101), (102)，(004), (104)和(110)面。所得晶格常数为a=2.507 A,c=6.655 A,和标准卡片值一致(JCPDS card no. 34-0421)。本实施例多孔氮化硼材料的FTIR谱图如图3所示，1370. 7CHT1和819. IcnT1位置观察到的两个强峰，1370. 7CHT1强峰是B-N键的面内伸缩振动，819. IcnT1强峰是B-N-B键的面外弯曲振动。对本实施例所制备的多孔氮化硼材料进行了 100-1000°C温度范围内空气环境下，相应热稳定性的研究，其热重曲线如图4所示。从该热重曲线图上可以发现，多孔氮化硼材料在100-900°C温度范围内没有明显的增重或失重现象，超过900°C可以观察到快速增重，这是由于在高温下氮化硼的氧化导致增重。由此表明多孔氮化硼材料在900°C温度以下的空气环境中有着优异的热稳定性。实施例2将2. 5mol B2O3, 7. 12mol 碱土金属粉末(100^200 目)和 7. 58mol NaN3 混合置于2L不锈钢反应釜中，密封后置于电炉中，电炉升温速率为15°C/min，升至400°C保持14h，取出反应釜冷却至室温，所得产物依次经30mL甲醇、30mL水和15mL淋洗，重复淋洗一次，真空抽滤，90°C真空干燥得到多孔氮化硼材料。实施例3将I. 5mol B2O3,6. 07mol 碱土金属粉末(100 200 目)和 6. 45mol NaN3 混合置于2L不锈钢反应釜中，密封后置于电炉中，电炉升温速率为20°C/min，升至480°C保持12h，取出反应釜冷却至室温，所得产物依次经15mL甲醇、15mL水和7. 5mL淋洗，重复淋洗一次，真空抽滤，85°C真空干燥得到多孔氮化硼材料。多孔氮化硼在卷烟滤嘴中的应用、
将多孔氮化硼材料添加到滤嘴中，制成新型卷烟复合滤嘴，如图5所示，采用IOmg实施例I制得多孔氮化硼材料制成如图5所示的新型卷烟复合滤嘴，采用固相萃取超高效液相色谱-电喷雾串联质谱(UPLC-MS/MS)测定方法测定了卷烟主流烟气中亚硝胺类有害成分。 卷烟主流烟气中4种亚硝胺的固相萃取超高效液相色谱-电喷雾串联质谱(UPLC-MS/MS)测定方法在标准吸烟条件下抽吸20支卷烟，采用剑桥滤片收集卷烟烟气粒相物，然后将剑桥滤片放入250mL具塞三角瓶中，准确加入60mL O. lmol/L醋酸铵水溶液，室温下超声萃取30min,将5mL萃取溶液通过依次米用3mL甲醇、3mL水、3mL O. 05mol/L盐酸活化后MCX固相萃取小柱，然后3mL 30%(wt%)甲醇水溶液淋洗固相萃取小柱，最后3mL5%(wt%)氨化甲醇洗脱固相萃取小柱，将洗脱液过O. 22 μ m有机相滤膜过滤，采用UPLC-MS/MS检测，检测结果见表I。表I :复合滤嘴卷烟与普通滤嘴卷烟主流烟气中亚硝胺类有害成分释放量
权利要求
1.一种多孔氮化硼的制备方法，其特征是，包括步骤如下 将B2O3、碱土金属粉末和NaN3混合置于不锈钢反应釜中，密封后置于电炉中，电炉升温速率为10-20°C /min，升至400-500°C保持10_14h，取出反应釜冷却至室温，所得产物依次经甲醇、水和盐酸淋洗处理，真空抽滤，75-90°C真空干燥得到多孔氮化硼。
2.根据权利要求I所述的多孔氮化硼的制备方法，其特征是，所述的碱土金属粉末为镁或者钙，粒径100 200目。
3.根据权利要求I所述的多孔氮化硼的制备方法，其特征是，所述的B2O3、碱土金属粉末和NaN3的摩尔比为I :2. 5 4. 5 2. 5 4. 5。
4.权利要求I所述的方法制备的多孔氮化硼，其特征是，它为二维网状，孔径范围.2-6 μ m，厚度范围 200-300nm，比表面积 150_200m2/g。
5.权利要求4所述的多孔氮化硼在卷烟过滤嘴中的应用。
6.一种过滤嘴中含权利要求4所述的多孔氮化硼的卷烟。
全文摘要
本发明涉及一种多孔氮化硼、其制备方法和在卷烟滤嘴中的应用，将B2O3、碱土金属粉末和NaN3混合置于不锈钢反应釜中，升至400-500℃保持10-14h，冷却洗涤制得；制得的多孔氮化硼为二维网状，尺寸、孔径较小，具有较好的热稳定性和吸附性，应用在卷烟滤嘴中能有效降低主流烟气中的亚硝胺类有害成分含量，降低率达到40%以上。
文档编号A24B15/28GK102659085SQ201210164830
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者于宏晓, 姜福东, 徐立强, 李广达, 赵砚棠, 陈超 申请人:山东中烟工业有限责任公司