[发明专利]顶端修饰过渡金属的碳空心管材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳空心管材料及其在香烟中的应用，属于烟草技术领域。

背景技术

吸烟与健康是人们普遍关心的问题，卷烟主流烟气中氢氰酸等有害成分对人体健康的影 响备受关注。因此降低烟气中的有害成分，减轻吸烟的危害，提高卷烟产品的质量和安全性， 是烟草行业必须解决的问题，优质安全的低危害卷烟已成为国际卷烟的发展趋势。前期的研 究工作表明：由于卷烟烟气中有害成分的来源复杂，降焦只能部分地抑制卷烟烟气中的有害 成分，仅仅从减少卷烟的焦油量还不能有效地除去烟气中有害成分，因此针对烟气中某一有 害成分开展降低工作是十分必要的。碳空心管作为一种新兴发展的材料，由于具有特殊的结 构，导致其具有许多与传统材料不同的物理和化学性能及其广泛的应用前景。该材料具有如 下特点：中空孔结构、低密度，高孔隙率，大的比表面及可以允许液体或气体有选择的通过， 同时具有优异的吸附和催化性能，因此碳空心管被广泛用于各种功能和结构材料。

专利CN101618867A公开了一种过渡金属离子的碳空心管是碳空心材料，该种材料通过有 机金属化合物催化剂快速升华与含硫生长促进剂在气态下充分混合均匀，再在缓冲气体夹带 下进入反应区反应，该专利得到的是金属颗粒在碳纳米管周围修饰的碳空心材料，该种材料 制备方法复杂，制备条件苛刻。

发明内容

本发明的目的是提供一种顶端修饰过渡金属的碳空心管材料及其制备方法和应用。

本发明采取的技术方案为：

顶端修饰过渡金属的碳空心管材料，过渡金属铁、钴或镍聚集在碳空心管的一端。

所述的顶端修饰过渡金属的碳空心管材料的制备方法，步骤如下：

将过渡金属的有机化合物与多羟基聚合物放入不锈钢高压釜中，密封后置于高温炉中在 30-55min内由室温升温到320-500℃，并在此温度保持9-15小时；冷却至室温后，先用无水 乙醇淋洗，再用蒸馏水淋洗除去杂质，然后真空干燥，即得到顶端修饰过渡金属的碳空心管。

所述的多羟基聚合物与过渡金属的有机化合物的质量比范围为2∶1～6∶1。

所述的过渡金属的有机化合物为过渡金属的草酸盐或乙酸盐。

所述的多羟基聚合物为聚乙烯醇或聚乙二醇。

所述的顶端修饰过渡金属的碳空心管材料在香烟滤嘴中作为过滤材料的应用。

滤嘴中含有所述的顶端修饰过渡金属的碳空心管材料的香烟。

本发明顶端修饰过渡金属的碳空心管材料的优点：高孔隙率，大的比表面及可以允许液 体或气体有选择的吸附，由于顶端修饰过渡金属的碳空心管材料一端开口，一端被修饰的过 渡金属封闭，该结构使其具有特殊的吸附性能，同时可以作为过渡金属的载体，当过渡金属 被修饰到碳空心管材料一端时，由于过渡金属颗粒进入纳米量级，尺寸限域将引起量子效应， 导致其具有优异的吸附和催化等性能，可有效降低卷烟主流烟气中有害成分氢氰酸。

本发明顶端修饰过渡金属的碳空心管材料制备方法的优势：制备方法简单，制备条件易 于控制，顶端修饰的过渡金属的碳纳米管制备重现性好。

本发明滤嘴中含有所述的顶端修饰过渡金属的碳空心管材料的香烟，可提高嘴棒对烟气 中有害成分氢氰酸的吸附效果，降低卷烟烟气中有害成分氢氰酸含量，卷烟风格保持不变， 改善卷烟抽吸的安全性。实验结果表明：添加了顶端修饰铁、钴、镍的碳空心管的卷烟嘴棒， 可明显降低烟气中有害成分氢氰酸的含量，其中顶端修饰铁的碳空心管的降低氢氰酸效果最 好，随着顶端修饰铁的碳空心管的添加量增加，烟气中氢氰酸的量减少，烟气中氢氰酸的含 量减少14.6～43％。

附图说明

图1为顶端修饰过渡金属的碳空心管形貌分析图，(A)顶端修饰铁的碳空心管的SEM 照片，(B)顶端修饰钴的碳空心管的SEM照片，(C)顶端修饰镍的碳空心管的SEM照片；

图2为顶端修饰过渡金属的碳空心管材料热重分析图；

图3为含有所述顶端修饰过渡金属的碳空心管材料的复合香烟滤嘴结构图； 其中：1为丝束，2为顶端修饰过渡金属的碳空心管材料添加层。

具体实施方式