新型納米材料介孔復(fù)合體

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1、新型納米材料介孔復(fù)合體在卷煙降焦減害中的應(yīng)用研究中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張悠金1、低焦油低危害卷煙是卷煙產(chǎn)品的發(fā)展方向2、新型納米材料介孔復(fù)合體在卷煙降焦減害中的應(yīng)用研究1、低焦油低危害卷煙是卷煙產(chǎn)品的發(fā)展方向優(yōu)質(zhì)安全的低焦油低危害卷煙是國際卷煙發(fā)展的總趨勢提高我國卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性，勢在必行1.1.降焦是降低吸煙危害，提高卷煙安全性的重要措施焦油是一種主要有害物質(zhì)降焦是降低吸煙危害的重要措施1.2.選擇性減害是研制低危害卷煙的有效途徑低焦油卷煙的兩大缺點(diǎn)一是在降焦的同時也降低了煙氣中的香味成分。因此，降焦是有一定限度的，不能無限降低。二是降焦僅僅降低

2、了煙氣粒相中的有害成分，不能降低煙氣氣相中的有害成分。選擇性減害是研制低害卷煙的有效途經(jīng)選擇性減害取得的主要成就：去年獲國家局特等獎的項(xiàng)目“降低卷煙煙氣中有害成分的技術(shù)研究與應(yīng)用”，鄭州煙草研究院、蘭州化學(xué)物理研究所和長沙卷煙廠合作的“利用含納米貴重金屬催化材料降低卷煙煙氣中CO技術(shù)研究”、北京卷煙廠和中國軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院合作的“降低卷煙煙氣中自由基含量的技術(shù)研究”鄭州煙草研究院“利用改性Y型分子篩降低卷煙煙氣中的有害成分”、“應(yīng)用神農(nóng)提取液降低卷煙危害的技術(shù)研究”，等等。1.3.納米技術(shù)在選擇性減害中應(yīng)用取得的成績和存在的問題基本概念：納米材料、納米科技、介孔固

3、體、介孔復(fù)合體納米材料的發(fā)展，分三個階段納米技術(shù)在卷煙降焦減害中應(yīng)用取得的成績納米技術(shù)在卷煙降焦減害中應(yīng)用存在的問題第一階段：1990年以前，主要是在實(shí)驗(yàn)室探索各種納米材料的制備、表征和特殊性能。第二階段：1990-1994年，利用納米材料的奇特物理、化學(xué)和力學(xué)性能，設(shè)計(jì)復(fù)合材料，如：0-0復(fù)合、0-2復(fù)合、0-3復(fù)合，國際上通常把這類材料稱為復(fù)合材料。第三階段：1994-現(xiàn)在，納米組裝體系，人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)材料。它的基本內(nèi)涵是以納米顆粒以及它們組成的納米線、納米管為單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)體系，其中包括納米陣列體系、介孔復(fù)合體、薄

4、膜鑲嵌體系。2、新型納米材料介孔復(fù)合體在卷煙降焦減害中的應(yīng)用研究2.1.研究思路和技術(shù)路線我們的研究思路是：選擇或自制介孔固體、納米復(fù)合氧化物、自由基清除劑、介孔復(fù)合體，并將介孔復(fù)合體添加到濾棒中，制成介孔復(fù)合體二元復(fù)合濾棒，再卷制成卷煙，感官評價、分析測試，進(jìn)行降焦減害效果評價。具體技術(shù)路線見下面方框圖：新型納米材料介孔復(fù)合體在卷煙降焦減害中的應(yīng)用研究1、降低CO技術(shù)2、自由基清除技術(shù)納米材料制備降低CO效果評價添加用量試驗(yàn)結(jié)構(gòu)表征納米材料介孔固體自建煙氣自由基捕集裝置和檢測方法植物提取物（單方或復(fù)方）降自由基效果評價添加方式試驗(yàn)添加用量試驗(yàn)自由基清除劑介孔復(fù)合

5、體納米材料介孔復(fù)合體介孔復(fù)合體二元復(fù)合濾棒自由基清除劑介孔復(fù)合體自由基清除劑或介孔復(fù)合體二元復(fù)合濾棒介孔復(fù)合體在卷煙降焦減害中的應(yīng)用卷煙樣品感官評價、煙氣主要有害成分分析檢測2.2.降低煙氣中CO的技術(shù)研究2.2.1.實(shí)驗(yàn)復(fù)合氧化物制備和條件試驗(yàn)介孔復(fù)合體制備納米材料結(jié)構(gòu)表征和性能研究XRD（MXP18AHFX-射線衍射儀）、HRTEM（JEOL2010型高分辨透射電子顯微鏡）、比表面及孔徑（Omnisorp100CX型比表面與孔徑測定儀）、納米材料催化活性評價（小型固定反應(yīng)床-在線氣相色譜儀）、自由基檢測（JES-FASeries200型）。復(fù)合氧化物制備和條件試

6、驗(yàn)：在燒杯中，加入原料A、B和蒸餾水，攪拌加熱，加入堿液，繼續(xù)加熱攪拌一定時間后，過濾，洗滌，干燥，煅燒，得復(fù)合氧化物A/B。按此方法對原料配比、堿液、陳化時間、烘烤溫度、煅燒溫度、煅燒時間等進(jìn)行單因素試驗(yàn)，通過對產(chǎn)物催化活性的評價，確定較佳的制備條件。介孔復(fù)合體制備：在燒杯中，加入反應(yīng)物A、B、蒸餾水，加熱攪拌至溶解，加入介孔固體，繼續(xù)攪拌一定時間后，加入堿液，過濾，干燥，煅燒，得介孔復(fù)合體?；旌蠚怏w（2.5%CO、10.0%O2、87.5%N2）的氣相色譜見圖1。圖1混合氣體的色譜圖2.2.2結(jié)果與討論2.2.2.1納米復(fù)合氧化物制備條件試驗(yàn)按照上述制備方法，其

7、它條件不變，分別改變原料配比、堿液體積、陳化時間、烘烤溫度、煅燒溫度和煅燒時間，將所得產(chǎn)物分別進(jìn)行催化活性評價，結(jié)果分別見圖2a-f。圖2納米復(fù)合氧化物制備條件試驗(yàn)：a原料配比，b堿液體積，c陳化時間，d干燥溫度，e煅燒溫度，f煅燒時間綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，確定復(fù)合氧化物制備的較佳條件為：原料A:B為2:1、堿液6mL、不陳化、烘烤溫度90℃、煅燒溫度200℃、煅燒時間3h。2.2.2.2.介孔復(fù)合體的催化活性和穩(wěn)定性評價介孔固體、較佳條件下的復(fù)合氧化物、介孔復(fù)合體和放置6個月后的介孔復(fù)合體在30℃時對CO的催化氧化活性評價見表1。表1介孔固體、復(fù)合氧化物和介孔復(fù)合