[发明专利]一种降低烟气中有害物质的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶及其制备和在卷烟中的应用

说明书

本发明属于卷烟烟气减害技术领域，具体涉及一种降低烟气中有害物质的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，其包括二氧化硅气凝胶以及原位复合在其骨架表面的二氧化钛层。此外，本发明还提供了所述材料的制备以及在卷烟中的应用。本发明所述的复合材料，对烟气中有害物质如酚类、酮类和醛类等有良好的化学以及物理吸附效果。与传统的香烟中添加的吸附剂相比较，该复合物具有吸附能力好，成本较低，制备工艺简单易操作等优点。

技术领域

本发明属于主流烟气降害技术领域，具体涉及一种用于全新的降低香烟中有害物质如酚类、酮类和醛类等的吸附剂的制备方法。

背景技术

吸烟对于人体的呼吸、胃肠、心血管、神级系统以及肝脏等器官都具有很强的损伤的，长期吸烟可能会引发众多的疾病如肺癌，科学研究证实90％的肺癌患者是由吸烟所导致。吸烟亦会引致肺气肿，肺部支气管内积聚之有毒物质，会阻碍人体吸入之空气正常呼出，令肺部细胞膨胀或爆裂，导致患病者呼吸困难。除此之外当吸烟危害吸烟者本身健康的同时，二手烟也影响非吸烟者，会明显地增加非吸烟者患上肺癌和心脏疾病的机会，儿童的呼吸系统会较容易受到感染，其他影包括增加咳嗽、气喘、痰多、损坏肺部功能和减缓肺部发育。香烟中的主要有害物质包括烟碱、焦油以及一氧化碳等，随着公众积极响应的控烟运动，低危害香烟的产品研发和推广越来越受到人们的关注。

目前，我国烟草行业使用的烟嘴过滤吸附剂主要为二醋酸纤维素和聚丙烯纤维两种高分子化合物，两种吸附剂的性能都很优异，但依然存在很多的缺点，主要体现在前者原材料来源有限、制备工艺复杂、成本高等缺点，后者的吸附能力想比前者较弱，无法应用于高档次香烟中，因此寻找性能优异并且经济实惠的吸附剂显得重要。

发明内容

本发明第一目的在于，提供了一种降低烟气中有害物质的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶(本发明也简称为二氧化钛@二氧化硅复合材料、复合气凝胶或者复合材料)，旨在改善主要烟气的有害成分特别是酚类、酮类和醛类的截留率。

本发明第二目的在于，提供所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的制备方法。

本发明第三目的在于，提供所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶在烟气降害中的应用。

本发明第四目的在于，提供包含所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶在烟卷滤棒中的均匀添加方法。

一种降低烟气中有害物质的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，包括二氧化硅气凝胶以及原位复合在其骨架表面的二氧化钛层。

本发明所述的复合材料，以二氧化硅气凝胶为基底，且在其气孔骨架(气孔孔壁)表面原位复合有二氧化钛材料层。研究发现，该物质成分以及所述的特殊形貌结构能够产生协同，能够显著改善主流烟气的截留率，拓宽有害成分的截留种类。研究发现，相比于纯的二氧化硅气凝胶和二氧化钛的共混材料，本发明所述特殊气孔孔壁表面原位负载形貌的复合气凝胶具有更优的吸附效果，不仅如此，还对单独使用无法有效处理的有害物质也具有良好的吸附降解效果。也即是，通过所述的成分、形貌以及原位负载结构特性，能够协同改善降解效果以及降解种类范围。

作为优选，二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶具有多孔结构，其连续孔壁由二氧化硅/二氧化钛双层组成，密度为0.5～3mg/cm³。

作为优选，所述的二氧化钛层的厚度为2～15nm。

作为优选，二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的粒径为45～60目。

作为优选，二氧化钛的负载量为2～65wt％；优选为12～65wt％。

本发明还提供了一种所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：制得二氧化硅气凝胶；

步骤(2)：将二氧化硅气凝胶分散在包含钛酸酯的原料溶液中，并在酸性条件下进行原位负载反应，随后经陈化、冷冻干燥即得复合气凝胶；