[发明专利]一种负载Ag二氧化钛纳米颗粒包覆的纳米碳酸钙催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有催化烟气反应作用的催化剂，具体是一种负载Ag二氧化钛纳米颗粒包覆的纳米碳酸钙催化剂，属于无机材料复合物和食品技术领域。

背景技术

再造烟叶又称烟草薄片、匀质烟叶，它是利用卷烟生产加工过程中产生的废弃物料(如烟梗、梗签、烟末、烟草的碎片，以及部分低次烟叶等)，经过不同的加工方法(辊压法、稠桨法、造纸法)，制成性状接近甚至优于天然烟叶的再造烟叶。在我国，再造烟叶的发展与研究起步于1990年，比国外晚几十年，所以长期进口国外的薄片，这种状况持续到了2003年，国内的技术有了一些进步，结束了对进口产品的依赖。

再造烟叶具有“低焦油、可调控性”的特点，在卷烟中添加适量的再造烟叶，可以有效降低卷烟的焦油产生量，并在一定程度上改善卷烟的物理性能和燃烧性能等。再造烟叶化学组分的调控技术一直以来都是国内外烟草行业的一项前沿技术，其是通过添加一些化学成分来改善卷烟的品质，使得卷烟从内部降低不良成分。

造纸法再造烟叶的生产过程，涉及到废弃原料的提取、提取后残渣制浆料、提取液净化浓缩成膏体、浆料抄造成片基、将膏体调配成涂布液涂布到片基上、烘干等主要工序。

挥发性羰基化合物(五个碳以下的醛和酮)是卷烟烟气中主要有害成分之一，该类化合物是列入烟气44种有害成分的“霍夫曼清单”的一类成分，具有较强的刺激性，影响卷烟的感官品质。羰基化合物在卷烟中的含量很低，在卷烟烟气中却有较高的含量，是在卷烟燃吸的过程中由烟草中一些大分子化合物热裂解而产生的。对再造烟叶的羰基化合物释放量进行分析，发现再造烟叶的羰基化合物释放量远高于烟丝，国产再造烟叶的羰基化合物又远高于国外先进企业的产品，在卷烟配方中应用会导致羰基化合物释放量偏高，增加烟气的刺激性，影响卷烟的质量，使其应用受到一定的制约。降低再造烟叶的羰基化合物对于提高其质量和应用比例，进一步提高卷烟的质量和经济效益具有重要意义。

随着我国加入WTO和《烟草控制框架公约》的逐步试行，国家对烟草的吸食安全指标控制将更加严格，按照《全国烟草科技大会中长期发展规划》要求，到2020年国产低焦油卷烟比例达到20％以上，减害技术水平居世界同业领先地位。我国对造纸法再造烟叶的需求不久将达到每年50000t以上。所以，调整再造烟叶中的添加配方，提高卷烟品质，减少烟气中的不良成分，增强卷烟的吸食安全性极有必要。

发明内容

本发明是为提高国产再造烟叶的品质，提供一种负载Ag二氧化钛纳米颗粒包覆的纳米碳酸钙催化剂及其制备方法，旨在降低再造烟叶烟气中羰基化合物的含量。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明负载Ag二氧化钛纳米颗粒包覆的纳米碳酸钙催化剂，其特点在于：是在纺锤形纳米碳酸钙颗粒的表面包覆有负载Ag二氧化钛纳米颗粒。其制备方法包括如下步骤：

步骤1：纺锤形纳米碳酸钙颗粒的制备

1a、按照氧化钙与水的质量比为1:1～5，将氧化钙粉碎后加入到80℃的水中，恒温搅拌1h，然后静置陈化12～24h，获得石灰乳；

1b、将石灰乳加入到碳酸化反应器中，控制反应温度为30-40℃，从碳酸化反应器底部通入二氧化碳气体，搅拌，检测反应过程中反应液pH值的变化，待pH＝7.0时反应达到终点，倒出熟料、洗涤、干燥，获得纺锤形纳米碳酸钙颗粒；

步骤2：负载Ag二氧化钛纳米颗粒在纳米碳酸钙颗粒表面的生长

2a、将无水乙醇和去离子水按体积比1:(1～10)混合，然后溶入硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀，获得溶液A；

2b、将钛酸丁酯和抗坏血酸溶于无水乙醇中，然后加入步骤1制备的所述纺锤形纳米碳酸钙颗粒，超声分散均匀，获得溶液B；

2c、在搅拌的状态下，控制反应温度为40℃，将溶液A缓慢的滴入溶液B中，继续搅拌1～2h，获得混合溶液；

2d、调节混合溶液的pH至9，然后在100～160℃水热反应1～4h，产物经洗涤、干燥后，即获得负载Ag二氧化钛纳米颗粒包覆的纳米碳酸钙催化剂。

其中：步骤2中所述硝酸银、钛酸丁酯和碳酸钙颗粒的摩尔比为(0.1～5):5:50；所述硝酸银和所述抗坏血酸的摩尔比为(1～5):1；所述硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(1～2):1。

溶液A中硝酸银的浓度为0.001～0.01mol/L。

溶液B中钛酸丁酯的浓度为0.05～0.5mol/L。