CN101982406B - 一种碳空心球材料及含该种材料的香烟 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳空心球材料及含该种材料的香烟，碳空心球材料通过以下方法制得：利用多羟基有机化合物作为碳源，NaN3作为催化剂，按一定比例加入到高压釜中，密封后将高压釜放入高温炉中，在40分钟内将温度从室温上升到400～420℃，并在该温度条件下保持350～450分钟，然后冷却、收集、洗涤、过滤、干燥得到碳空心球材料。得到的碳空心球的直径主要分布在100～300nm，碳空心球球壳的厚度大约为20nm，该碳空心球材料石墨化程度低，热重分析表明，产物热稳定性良好，在空气中500℃以前可以稳定存在。本发明碳空心球材料在香烟过滤嘴棒内作为过滤层的应用，能有效降低烟气中的焦油和氨含量。

Description

一种碳空心球材料及含该种材料的香烟
技术领域
本发明涉及一种碳空心球材料，特别涉及可用于烟嘴过滤的碳空心球材料。
背景技术
吸烟与健康是人们普遍关心的问题，卷烟主流烟气中一氧化碳、HCN、氨、苯酚、亚硝胺、苯并芘等有害成分对人体健康的影响备受关注。因此降低烟气中的有害成分，减轻吸烟的危害，提高卷烟产品的质量和安全性，是烟草行业必须解决的问题，优质安全的低危害卷烟已成为国际卷烟的发展趋势。碳空心球材料作为一种新兴发展的材料，由于具有特殊的结构，导致其具有许多与传统材料不同的物理和化学性能及其广泛的应用前景。该材料具有如下特点：低密度，高孔隙率，大的比表面及可以允许液体或气体有选择的通过，同时具有优异的吸附和催化性能，因此碳空心球材料被广泛用于各种功能和结构材料。目前，碳空心材料的制备过程往往需要较高的温度，多步操作或惰性气体的保护，这些因素都不利于碳空心材料的大量生产，并且造成成本上升而无法在工业领域得到应用。因此，设计简单的合成路线来制备高产率的碳空心材料，是促进其广泛应用的基础。此外，目前对碳空心材料的应用研究，主要集中在以其作为催化剂载体对催化性能的影响方面，而利用碳空心材料的高比表面积和优良的吸附性能来吸附烟草中的有害气体的研究尚属少数。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种碳空心球材料，它可以有效地降低烟气中有害成分氨，以减少吸烟对健康的危害。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳空心球材料，它通过以下方法制得：
利用多羟基有机化合物作为碳源，NaN3作为催化剂，按一定比例加入到高压釜中，密封后将高压釜放入高温炉中，在40分钟内将温度从室温上升到400～420℃，并在该温度条件下保持350～450分钟，然后高压釜自然冷却至室温，收集产物，所收集的产物依次经过乙醇、稀盐酸和水洗涤之后，过滤、干燥得到碳空心球材料。
上述碳源，所用液态碳源的用量一般在每克催化剂用2～8毫升，所用固态碳源的用量一般在每克催化剂用0.5～4克。
所述的多羟基有机化合物为丙三醇、葡萄糖或聚乙二醇。
所得到的碳空心球材料的主要组成为碳空心球，碳空心球的直径主要分布在100～300nm，碳空心球球壳的厚度大约为20nm，该碳空心球材料石墨化程度低，热重分析表明，产物热稳定性良好，在空气中500℃以前可以稳定存在。
一种在过滤嘴棒内含有上述碳空心球材料作为过滤层的香烟。该香烟将嘴棒分为两段，在两段嘴棒间设有碳空心球材料作为一个过滤层。
每支卷烟用0.005克碳空心球材料。
本发明的有益效果是：制备的空心球稳定性好，粒径小，比表面积大，工艺简单，可大量生产。采用碳空心球材料作为卷烟嘴棒的添加剂，降低了烟气中有害成分氨，提供了一种降低卷烟烟气中有害成分的新途径，以减少吸烟对健康的危害。
附图说明
图1为本发明碳空心球材料的电子显微图；
图2为本发明碳空心球材料的X射线粉末衍射图；
图3为本发明碳空心球在空气中的热重图
图4为带有碳空心球材料的嘴棒结构图。
其中，1嘴棒，2碳空心球材料层。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
利用丙三醇作为碳源，NaN3作为催化剂，将10～15ml丙三醇和2～5克NaN3，加入到20ml不锈钢高压釜中，密封后将高压釜放入高温炉中，在40分钟内将温度从室温上升到400℃，并在该温度条件下保持380分钟。然后高压釜自然冷却至室温，收集产物，所收集的产物依次经过乙醇、稀盐酸和水洗涤之后，常规抽滤、干燥，得到碳空心球材料。
实施例2
利用葡萄糖作为碳源，NaN3作为催化剂，将3～8克葡萄糖和2～5克NaN3，加入到20ml不锈钢高压釜中，密封后将高压釜放入高温炉中，在40分钟内将温度从室温上升到420℃，并在该温度条件下保持400分钟。然后高压釜自然冷却至室温，收集产物，所收集的产物依次经过乙醇、稀盐酸和水洗涤之后，常规抽滤、干燥，得到碳空心球材料。
实施例3
利用聚乙二醇(分子量200-2万)作为碳源，NaN3作为催化剂，将10～15ml克聚乙二醇(分子量200-2万)和2～5克NaN3，加入到20ml不锈钢高压釜中，密封后将高压釜放入高温炉中，在40分钟内将温度从室温上升到420℃，并在该温度条件下保持430分钟。然后高压釜自然冷却至室温，收集产物，所收集的产物依次经过乙醇、稀盐酸和水洗涤之后，常规抽滤、干燥，得到碳空心球材料。
实施例4
上述制备的碳空心球材料的性能测试：
碳空心球材料的热重分析
在空气中，产物的失重范围为500-760℃，这说明产物有良好的热稳定性，在空气中500℃以前可以稳定存在。
碳空心球材料的应用：将嘴棒分为两段，在两段嘴棒间设有碳空心球材料作为一个过滤层。
碳空心球材料符合嘴棒制备
分别准确称取0.002克、0.005克和0.010克碳空心球材料，复合到成品卷烟的滤嘴中，制成“夹心型”状复合滤嘴的样品卷烟。
卷烟烟气中焦油和氨的分析检测
卷烟烟气焦油含量测定根据ISO-4387标准方法。烟气中氨的测定：44mm剑桥滤片和盛有20ml的0.01MHCl的气体吸收瓶(连接在在捕集器和抽吸注射器之间)收集直线型吸烟机抽吸的4支卷烟烟气，将捕集烟气候的滤片置于100ml锥形瓶中，加入20ml的0.01MHCl震荡萃取30min，然后各取5ml萃取液和5ml吸收液于25ml容量瓶中，定容。样品经45um微膜过滤后，进样，采用离子色谱定量分析烟气中的氨。
添加不同量的碳空心球材料对烟气中氨降低的影响
分别准确称取0.002克、0.005克、0.010克和0.015克碳空心球材料，制作成“夹心型”状复合滤嘴的样品卷烟，测得其焦油和氨的含量见表1，该表可以得出随着碳空心球材料的添加量增加，烟气中焦油和氨的含量依次减少，碳空心球材料对烟气中氨降低的效果十分明显，但是在碳空心球材料添加量超过0.005克后，烟气中焦油和氨含量的降低趋势变缓。添加更多量的碳空心球材料，将会导致卷烟的吸阻变大和卷烟的吸味受到明显影响，影响卷烟的抽吸，综合考虑得出：每支卷烟0.005克碳空心球材料的添加量对于降低烟气氨和焦油的含量最佳。
表1：添加不同量的碳空心球材料每支卷烟烟气中焦油和氨含量
  名称   焦油(mg/支)   氨(ug/支)
  原样   13.2   5.67
  0.002克碳空心材料复合嘴棒样品   10.9   4.31
  0.005克碳空心材料复合嘴棒样品   7.9   3.78
  0.010克碳空心材料复合嘴棒样品   3.41   1.72
新型碳空心球材料作为卷烟嘴棒的添加剂，用于降低烟气中焦油和氨含量的效果，发现新型碳空心材料由于具有更大的比表面积和更高的表面活性，更强的吸附活性，其降低烟气中的焦油和氨的效果最佳，降低烟气中有害成分氨的含量最低达到60％，同时由于碳材料是一种无毒无害材料，因此将碳空心球材料添加到卷烟复合嘴棒中用于降低烟气中有害成分氨的含量，具有较大的应用前景。

Claims (3)

1.一种碳空心球材料的制备方法，其特征是步骤为：
利用多羟基有机化合物作为碳源，NaN3作为催化剂，按一定比例加入到高压釜中，密封后将高压釜放入高温炉中，在40分钟内将温度从室温上升到400～420℃，并在该温度条件下保持350~450分钟，然后高压釜自然冷却至室温，收集产物，所收集的产物依次经过乙醇、稀盐酸和水洗涤之后，过滤、干燥得到碳空心球材料。
2.按照权利要求1所述的碳空心球材料的制备方法，其特征是，碳源为液态或固态，所用液态碳源的用量在每克催化剂用2~8毫升，所用固态碳源的用量在每克催化剂用0.5~4克。
3.按照权利要求1所述的碳空心球材料的制备方法，其特征是，所述的多羟基有机化合物为丙三醇、葡萄糖或聚乙二醇。
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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104058381B (zh) * 2013-03-18 2016-12-28 神华集团有限责任公司 一种由煤液化残渣制备纳米碳球的方法及纳米碳球
CN112772971B (zh) * 2019-11-11 2022-08-16 云南恩典科技产业发展有限公司 一种空心大颗粒滤棒用香珠及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY135471A (en) * 2002-01-09 2008-04-30 Philip Morris Prod Cigarette filter with beaded carbon
BR0309187B1 (pt) * 2002-04-12 2013-02-19 filtro de cigarro para remover os constituintes da fase gasosa da fumaÇa do cigarro e cigarro compreendendo um bastço de tabaco e um filtro.
CN1182027C (zh) * 2003-03-27 2004-12-29 上海交通大学 碳纳米空心球及其制备方法
EP2205225A4 (en) * 2007-10-03 2013-09-18 Jncasr Bangalore INTRINSIC FLUORESCENT CARBON NANOTONES AND METHOD THEREFOR

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