[发明专利]基于石墨烯纳米复合材料的烟丝添加剂及其制备方法和应用

说明书

一种基于石墨烯纳米复合材料的烟丝添加剂及其制备方法和应用，其特征在于：该烟丝添加剂是由石墨烯材料水分散液与无机盐溶液混合而成的复合材料分散液，其中，无机盐质量为石墨烯材料质量的10‑45%；石墨烯材料为氧化石墨烯，为含炭、氧元素的二维层状纳米材料。所述的无机盐的阳离子为Na⁺,K⁺,Li⁺,Cs⁺，Ba²⁺，Ca²⁺金属离子或者Eu，Gd，Yb稀土离子，所述的无机盐的阴离子包括多钼酸根，多钨酸根，磷钼酸根，磷钨酸根，硅钨酸根，硅钼酸根，氢氧根，硫酸根，卤素离子或硝酸根。将该烟丝添加剂添加到烟丝中可有效促进烟丝充分燃烧，同时对有害气体进行催化氧化，减少有害物质排放。

技术领域

本发明涉及烟草添加剂，具体上一种可降低烟丝燃烧温度从而减少有害物释放的基于石墨烯纳米复合材料的烟丝添加剂及其制备方法。

背景技术

吸烟与健康是烟草行业当前面临的主要挑战之一。近年来，在世界卫生组织(WHO)、许多国家政府和各种反吸烟团体的积极推动下，全球性的反吸烟运动日益高涨，烟草行业受到的社会压力越来越大。我国烟草行业《卷烟危害性指标体系》项目的开展与应用推广，明确了通过CO、HCN、NNK、NH₃、苯并[α]芘(B[α]P)、苯酚、巴豆醛等7项指标来表征卷烟主流烟气的生物危害性，为系统开展卷烟减害研究提供了努力方向。影响健康的有害物质主要存在于卷烟烟气中，而卷烟烟气中的化学成分是经过一系列的化学和物理过程形成的，其化学物理过程包括烟草中挥发成分的蒸发和蒸馏过程、非挥发成分的热解过程、热解所形成焦的不完全燃烧过程及初始产物的二次反应，还包括阴燃和抽吸条件下的传递过程(质量，热量和动量)等变化，因此卷烟燃烧状态是发生各种化学物理过程的基础，通过调控卷烟燃烧状态可以实现从源头控制卷烟烟气中有害物质的释放量。在卷烟中添加一些功能性材料如助燃剂等可有效降低卷烟燃烧过程中有害物质的排放，目前常见的助燃剂主要为有机的钾盐和钠盐等。谢国勇等人考察了卷烟纸中添加柠檬酸钾对卷烟燃烧产物的影响，发现卷烟纸中柠檬酸钾含量对卷烟主流烟气中CO、苯酚、HCN、NH₃、NNK、B[α]P的释放量具有显著的降低效果，且具有良好的线性相关性，但与巴豆醛释放量无线性相关性。

从目前的国内外发展趋势来看，使卷烟低毒无害化已成为大势所趋。从以上研究可以看出，卷烟助燃剂主要作用是促进卷烟燃烧充分，同时对烟气中的有害气体进行催化氧化，从而减少主流烟气中有害气体的释放量，因此，开发针对烟草的新型高活性烟草添加剂功能材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供一种可有效促进烟丝燃烧，降低燃烧温度从而减少有害物排放的基于石墨烯复合材料的烟丝添加剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于石墨烯纳米复合材料的烟丝添加剂，是由石墨烯材料水分散液与无机盐溶液混合而成的复合材料分散液，其中，无机盐质量为石墨烯材料质量的10-45%；石墨烯材料为氧化石墨烯，为含炭、氧元素的二维层状纳米材料，氧化石墨烯水分散液的浓度为5-60wt%。

所述的无机盐的阳离子为Na⁺, K⁺, Li⁺, Cs⁺，Ba²⁺，Ca²⁺金属离子或者Eu，Gd，Yb稀土离子中的一种。

所述的无机盐的阴离子包括多钼酸根，多钨酸根，磷钼酸根，磷钨酸根，硅钨酸根，硅钼酸根，氢氧根，硫酸根，卤素离子，硝酸根中一种。

上述烟丝添加剂的制备方法如下：是由氧化石墨烯水分散液与无机盐溶液混合、搅拌制得；其中，氧化石墨烯分散液的浓度为5-60wt%，无机盐质量为石墨烯材料质量的10-45%。