[发明专利]降低卷烟烟气CO的添加剂及其制备方法和应用

说明书

(一)技术领域

本发明属于卷烟材料技术领域，特别涉及一种降低卷烟烟气CO的添加剂， 同时本发明还涉及该添加剂的制备和应用。

(二)背景技术

一氧化碳(CO)是一种对健康有害的气体，也是卷烟烟气中主要的有害气 体成分之一。卷烟在燃烧过程中会产生大量的一氧化碳，而一氧化碳易与人体 的血红素结合，造成血液输氧量下降，对人体造成危害。目前各国政府对吸烟 与健康问题都很关心，如欧盟已明确规定2004年其市售的卷烟必须满足低于 “焦油10mg/支，烟碱1mg/支，一氧化碳10mg/支”的要求。因此选择性地降 低或消除卷烟烟气中的一氧化碳的技术研究，具有十分重要的现实意义。

研究表明，卷烟主流烟气中大约76％为环境空气，大约4-8％为粒相成分， 2％为水分，其余大约14-18％由CO、CO₂、H₂和CH₄等永久气体组成。一氧化碳 和二氧化碳是主流烟气中的主要气相组分，是由许多烟草组分如：淀粉、纤维 素、糖、羧酸和氨基酸等经热解和燃烧反应而形成。

Pt、Pb等贵金属催化剂是使用最多的氧化一氧化碳催化材料，适当添加过 渡金属或稀土金属可明显提高Pt、Pb负载催化剂材料的一氧化碳氧化性能 (Ferrandon等J Catal，2001，202：354-356；Kim等Catal Lett，2000， 70：35-41)。目前，用于一氧化碳催化反应的非贵金属材料还有简单的氧化物 和复合氧化物催化剂材料。但是这些催化剂在150-450℃才具有较好的一氧化 碳催化性能(Sasikala等Catal Lett，2001，71：69-73)。

国外已经有将催化剂材料应用于卷烟以降低卷烟烟气中一氧化碳的释放 量的研究。日本烟草公司拥有三项这方面的专利，包括担载在活性炭和膨润土 混合物上的Pd-MnO₂(日本专利59/029036)、Pd-Cu(日本专利60/224433)催 化剂材料，以及以γ-Al₂O₃、活性炭和分子筛为载体的Pd-Cu-V催化剂材料(美 国专利4845065)，其中后者使用含磷的促进剂以提高催化剂性能。上述三专利 均宣称可有效消除卷烟主流烟气中的一氧化碳。Phillips Petroleum公司拥有 的催化材料组成包括担载在TiO₂上添加了碱金属的Pt-Fe₂O₃(美国专利 4956330)、担载在氧化铝上的Pt-V₂O₅-Fe₂O₃(美国专利4940686、7011096，欧 洲专利402899，美国专利7168431)、使用羟基氧化物FeOOH，AlOOH，TiOOH (美国专利7228862，155616)、含有贵金属纳米颗粒以及载体前驱物的纳米催 化剂(美国专利7243658，7165553)。施韦特-莫迪国际公司(CN1809289)使 用Fe₂O₃和碳酸盐为主体的催化材料降低卷烟主流烟气中一氧化碳30％。 Matsushita Electric公司(日本专利56/015683)使用活性炭和γ-Al₂O₃的混 合物为载体，担载金属Pt、Pb、Ru和Rh，可在室温、水蒸气存在下将一氧化 碳催化为二氧化碳，在不破坏卷烟吸味的情况下降低卷烟烟气中一氧化碳含量 25％。另外，美国专利2005027937介绍了银或者氧化银在降低卷烟主流烟气 中一氧化碳方面的应用。美国专利20070204870介绍的担载在非贵金属氧化物 上的贵金属纳米粒子可以降低卷烟主流烟气中一氧化碳20％。德国罗迪阿阿克 土公司(CN1921936)介绍了一种担载在可还原氧化物上金的催化剂，模拟结 果显示在室温附近对一氧化碳有良好的催化性能，并希望用于卷烟。