新型纳米材料介孔复合体

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1、新型纳米材料介孔复合体在卷烟降焦减害中的应用研究中国科学技术大学张悠金1、低焦油低危害卷烟是卷烟产品的发展方向2、新型纳米材料介孔复合体在卷烟降焦减害中的应用研究1、低焦油低危害卷烟是卷烟产品的发展方向优质安全的低焦油低危害卷烟是国际卷烟发展的总趋势提高我国卷烟产品的质量和安全性，势在必行1.1.降焦是降低吸烟危害，提高卷烟安全性的重要措施焦油是一种主要有害物质降焦是降低吸烟危害的重要措施1.2.选择性减害是研制低危害卷烟的有效途径低焦油卷烟的两大缺点一是在降焦的同时也降低了烟气中的香味成分。因此，降焦是有一定限度的，不能无限降低。二是降焦仅仅降低

2、了烟气粒相中的有害成分，不能降低烟气气相中的有害成分。选择性减害是研制低害卷烟的有效途经选择性减害取得的主要成就：去年获国家局特等奖的项目“降低卷烟烟气中有害成分的技术研究与应用”，郑州烟草研究院、兰州化学物理研究所和长沙卷烟厂合作的“利用含纳米贵重金属催化材料降低卷烟烟气中CO技术研究”、北京卷烟厂和中国军事医学科学院合作的“降低卷烟烟气中自由基含量的技术研究”郑州烟草研究院“利用改性Y型分子筛降低卷烟烟气中的有害成分”、“应用神农提取液降低卷烟危害的技术研究”，等等。1.3.纳米技术在选择性减害中应用取得的成绩和存在的问题基本概念：纳米材料、纳米科技、介孔固

3、体、介孔复合体纳米材料的发展，分三个阶段纳米技术在卷烟降焦减害中应用取得的成绩纳米技术在卷烟降焦减害中应用存在的问题第一阶段：1990年以前，主要是在实验室探索各种纳米材料的制备、表征和特殊性能。第二阶段：1990-1994年，利用纳米材料的奇特物理、化学和力学性能，设计复合材料，如：0-0复合、0-2复合、0-3复合，国际上通常把这类材料称为复合材料。第三阶段：1994-现在，纳米组装体系，人工组装合成的纳米结构材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米线、纳米管为单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构体系，其中包括纳米阵列体系、介孔复合体、薄

4、膜镶嵌体系。2、新型纳米材料介孔复合体在卷烟降焦减害中的应用研究2.1.研究思路和技术路线我们的研究思路是：选择或自制介孔固体、纳米复合氧化物、自由基清除剂、介孔复合体，并将介孔复合体添加到滤棒中，制成介孔复合体二元复合滤棒，再卷制成卷烟，感官评价、分析测试，进行降焦减害效果评价。具体技术路线见下面方框图：新型纳米材料介孔复合体在卷烟降焦减害中的应用研究1、降低CO技术2、自由基清除技术纳米材料制备降低CO效果评价添加用量试验结构表征纳米材料介孔固体自建烟气自由基捕集装置和检测方法植物提取物（单方或复方）降自由基效果评价添加方式试验添加用量试验自由基清除剂介孔复合

5、体纳米材料介孔复合体介孔复合体二元复合滤棒自由基清除剂介孔复合体自由基清除剂或介孔复合体二元复合滤棒介孔复合体在卷烟降焦减害中的应用卷烟样品感官评价、烟气主要有害成分分析检测2.2.降低烟气中CO的技术研究2.2.1.实验复合氧化物制备和条件试验介孔复合体制备纳米材料结构表征和性能研究XRD（MXP18AHFX-射线衍射仪）、HRTEM（JEOL2010型高分辨透射电子显微镜）、比表面及孔径（Omnisorp100CX型比表面与孔径测定仪）、纳米材料催化活性评价（小型固定反应床-在线气相色谱仪）、自由基检测（JES-FASeries200型）。复合氧化物制备和条件试

6、验：在烧杯中，加入原料A、B和蒸馏水，搅拌加热，加入碱液，继续加热搅拌一定时间后，过滤，洗涤，干燥，煅烧，得复合氧化物A/B。按此方法对原料配比、碱液、陈化时间、烘烤温度、煅烧温度、煅烧时间等进行单因素试验，通过对产物催化活性的评价，确定较佳的制备条件。介孔复合体制备：在烧杯中，加入反应物A、B、蒸馏水，加热搅拌至溶解，加入介孔固体，继续搅拌一定时间后，加入碱液，过滤，干燥，煅烧，得介孔复合体。混合气体（2.5%CO、10.0%O2、87.5%N2）的气相色谱见图1。图1混合气体的色谱图2.2.2结果与讨论2.2.2.1纳米复合氧化物制备条件试验按照上述制备方法，其

7、它条件不变，分别改变原料配比、碱液体积、陈化时间、烘烤温度、煅烧温度和煅烧时间，将所得产物分别进行催化活性评价，结果分别见图2a-f。图2纳米复合氧化物制备条件试验：a原料配比，b碱液体积，c陈化时间，d干燥温度，e煅烧温度，f煅烧时间综合上述试验结果，确定复合氧化物制备的较佳条件为：原料A:B为2:1、碱液6mL、不陈化、烘烤温度90℃、煅烧温度200℃、煅烧时间3h。2.2.2.2.介孔复合体的催化活性和稳定性评价介孔固体、较佳条件下的复合氧化物、介孔复合体和放置6个月后的介孔复合体在30℃时对CO的催化氧化活性评价见表1。表1介孔固体、复合氧化物和介孔复合