CN103521186B

CN103521186B - 一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶及制备方法和应用

Info

Publication number: CN103521186B
Application number: CN201310449258.5A
Authority: CN
Inventors: 银董红; 秦亮生; 文建辉; 成乐为; 黄嘉若
Original assignee: China Tobacco Hunan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Hunan Industrial Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103521186A

Abstract

一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶及制备方法和应用：以1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-双氢咪唑为硅烷偶联剂，在经过酸化处理的硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑，进一步与3-氯-1，2-丙二醇反应，得到一种硅胶表面负载1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑离子液体；在对甲苯磺酸催化作用下，将硅胶表面负载的1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体，进一步与硫代乙醇酸进行酯化反应，得到一种硅胶表面负载离子液体功能化的硫醇。将这种硅胶表面负载离子液体功能化的硫醇添加于卷烟滤棒中，卷接卷烟，烟气分析表明，滤棒中添加这种硅胶表面负载离子液体功能化的硫醇，能有效降低卷烟主流烟气中的重金属镉（Cd）含量10-30%，铬（Cr）含量10-25%和铅（Pb）含量5-20%，此外，还可降低卷烟焦油10-30%。

Description

一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及新型高分子卷烟吸附剂；具有降低卷烟主流烟气重金属释放量和焦油含量的大分子卷烟添加剂及制备方法和应用。

背景技术

卷烟烟气中的焦油及有害成分如铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)等重金属易在人体内富集而产生危害[Chen,Q-H.等，Studies of Trace Elements and Health，2005,22,47-49]。1989年美国将As、Cd、Cr、Pb、Ni、Cu、Hg等7种重金属元素列入107种卷烟烟气有害成分，1990年Hof fman清单也将As、Cd、Cr、Pb、Ni、Se、Hg等7种重金属元素列入烟草中的44种有害成分。据报道[张领弟等，中国卫生检验杂志,2001,11(5):520]，在吸烟过程中,香烟中铅挥发性较小,且通过烟头及过滤嘴的吸附,对主动吸烟者及被动吸烟者造成危害较小；而镉的挥发性较大,且过滤嘴吸附量较小,故对主动吸烟者及被动吸烟者均可能造成危害。有研究报告表明，吸烟男性血镉浓度明显比不吸烟者高[辛楠等，中国医药生物技术,2009,4(5):390]。因此，卷烟微量重金属控制是关系到消费者吸烟安全性的重要问题。

目前，现有的卷烟研发技术中未见很好的可以起到同时降焦油、降重金属作用的高分子卷烟添加剂。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可起到同时降低主流烟气中焦油和重金属含量的表面负载离子液体及硫醇的硅胶。

本发明的第二个目的旨在提供一种可成功制备得到所述表面负载离子液体及硫醇的硅胶的制备方法。

本发明的第三个目的旨在提供上述表面负载离子液体及硫醇的硅胶的应用。

本发明的表面负载离子液体及硫醇的硅胶，是在硅胶表面接技有式Ⅰ所示的结构；

表面负载离子液体及硫醇的硅胶的制备方法为：

将硅胶表面活化处理后与硅烷偶联剂1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-双氢咪唑反应，得到硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑，再经N-烷基化反应得到硅胶表面负载双羟基的咪唑型离子液体；将所述的硅胶表面负载双羟基的咪唑型离子液体与硫代乙醇酸进行酯化反应，得到表面负载离子液体及硫醇的硅胶。

硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑与加入的3-氯-1，2-丙二醇进行N-烷基化反应，得到硅胶表面负载双羟基的咪唑型离子液体；所述的双羟基的咪唑型离子液体为1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体。

硅胶的表面活化处理是将硅胶经过酸化处理。

本发明优选以甲苯磺酸为催化剂，促进所述的酯化反应。

本发明的材料包括以下制备步骤：

1)将硅胶在盐酸或硫酸溶液浸泡后，经反复水洗，在空气中晾干后在120-180℃干燥；

2)以1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-双氢咪唑为硅烷偶联剂，与经1)步表面活化处理的硅胶表面羟基反应，得到硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑；

3)硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑与3-氯-1，2-丙二醇通过N-烷基化反应，得到硅胶表面负载1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体；

4)在对甲苯磺酸催化作用下，将硅胶表面负载1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体与硫代乙醇酸进行酯化反应，得到表面负载离子液体及硫醇的硅胶。

N-烷基化反应中的反应温度为70-90℃，反应时间为60-90小时；酯化反应温度为70-90℃，反应时间为60-90小时。

N-烷基化反应中的优选方案是：反应温度为75-85℃，反应时间为60-80小时；酯化反应温度为80-90℃，反应时间为70-80小时。

所述的盐酸或硫酸溶液pH值为2.5-3.5。

本发明所述表面负载离子液体及硫醇的硅胶的制备方法见图1，

(1)首先将硅胶在盐酸或硫酸溶液浸泡15-30h，再经反复水洗，使硅胶表面的环氧键重新打开，在硅胶表面产生大量硅羟基，在空气中晾干,然后在120-180℃干燥8-12h后供用；

(2)在氮气保护下，以1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-双氢咪唑为硅烷偶联剂，与1)步经表面活化处理的硅胶在无水甲苯溶液中反应20-30h，将N-丙基-4,5-双氢咪唑接枝硅胶表面，得到化合物1；

(3)在氮气保护下，以硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑(化合物1)在无水甲苯溶液中与3-氯-1，2-丙二醇通过N-烷基化反应，得到一种硅胶表面负载1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体(化合物2)，实现了硅胶表面离子液体功能化；

(4)将硅胶表面负载含1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体的(化合物2)分散于无水甲苯中，在对甲苯磺酸催化作用下，在氮气保护中与硫代乙醇酸进行酯化反应，得到一种离子液体功能化硅胶表面负载硫醇，即化合物3。

本发明的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的更具体制备步骤如下：

第一步：硅胶表面活化处理

将硅胶在pH2.5-3.5的盐酸或硫酸溶液中浸泡15-30h，使硅胶表面的环氧键水解产生大量的羟基，然后经反复水洗，直至无Cl^-或SO₄ ^2-离子存在(用AgNO₃或BaCl₂溶液检测水洗液)，在空气中晾干,然后在120-180℃干燥(8-12h为宜)后备用。

第二步：硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑(化合物1)。

称取经过表面活化处理过的硅胶(SiO₂)，超声分散在无水甲苯中，随后在氮气保护下逐滴加入N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑，剧烈搅拌，在100-120℃条件下反应20-30h后，冷却至室温，过滤分离，用无水甲醇反复洗涤，并真空干燥，得到硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑的化合物1。

第三步：硅胶表面负载1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体(化合物2)

在N₂保护下，以无水甲苯为溶剂，将第一步合成得到硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑与3-氯-1，2-丙二醇通过N-烷基化反应，加热回流，维持在75-85℃温度下反应60-80h；再加入乙醚洗涤几次，旋转蒸发除溶剂。得到硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑，即化合物2。

第四步：制备硅胶表面负载离子液体功能化硫醇(化合物3)

在氮气保护下，以对甲苯磺酸为催化剂，将硅胶表面负载1-(2＇，3＇-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体分散于无水甲苯溶剂中，在氮气保护下，与硫代乙醇酸进行酯化反应，酯化反应温度为70-90℃，反应时间为60-90小时；旋转蒸发除无水甲苯溶剂，用饱和NaHCO₃溶液洗涤，然后用二氯甲烷萃取，旋转蒸发除溶剂二氯甲烷，得到硅胶表面负载离子液体功能化的硫醇，即化合物3。

由于本发明材料是将硅胶、离子液体、硫醇有效结合成一个整体产品高分子吸附剂，通过设计将离子液体及功能化硫醇引入到具有较大比表面的硅胶载体上，不仅可降低离子液体使用量，还可极大增加硅胶表面的巯基数目，使得整个材料可以具有较多吸附位点、且分散均匀；达到实现良好的对烟气中重金属以及烟气中焦油的双重吸附作用。将本发明的这种硅胶表面负载离子液体功能化的硫醇添加于卷烟滤棒中，卷接卷烟，烟气分析表明，滤棒中添加这种硅胶表面负载离子液体功能化的硫醇，能基本有效降低卷烟主流烟气中的重金属：镉(Cd)含量10-36％，铬(Cr)含量10-25％和铅(Pb)含量5-21％的范围内变动。此外，还可降低卷烟焦油10-31％。发明人在实验过程中发现，本发明的材料对重金属Cd、Cr、Pb的降低率可高达35.1％、24.6％和20.3％，卷烟的焦油降低率可高达30.4％；效果非常明显。

本发明的意义还在于，本发明不但成功的制备得到新型的高分子卷烟吸附剂，且该产品在卷烟减害降焦的有良好的发展应用前景。迄今为止，本发明的这一材料未见相关的文献报道。

因此，本发明所述一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶的应用在于，将所述的表面负载离子液体及硫醇的硅胶用于制备卷烟滤棒降低卷烟烟气中重金属释放量和焦油量的添加剂。即，作为降低卷烟主流烟气中重金属释放量的卷烟滤棒的吸附剂和卷烟降焦剂。

将制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇添加到卷烟嘴棒中，制备成二元复合滤棒，含离子液体功能化硅胶表面负载硫醇的吸附剂滤棒靠近烟丝端位置。

所述的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇吸附剂的在滤棒中添加量为10-40mg/支。

本发明与现有技术相比，本发明提供的降低卷烟烟气重金属释放量的化硅胶表面负载离子液体功能硫醇是一类新型的烟气重金属吸附剂和卷烟降焦剂，具有制备方法简单，本发明的材料的离子液体用量小、吸附位点多、分散均匀、能有效脱除烟气中重金属离子和降低卷烟焦油等特点。

附图说明

图1硅胶表面负载含离子液体功能化硫醇的合成路线。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明进一步限定。

实施例1

(1)硅胶表面活化处理

称取100g硅胶，在pH3.0的盐酸溶液(500mL)中浸泡24h，使硅胶表面产生大量的羟基，然后用去离子水反复洗涤，用AgNO₃溶液检测水洗液中的Cl^-离子，直至无Cl^-离子存在，在空气中晾干,然后在150℃干燥12h后备用。

(2)硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑(化合物1)的制备

称取10克经过酸洗、碱洗和水洗处理过的硅胶(SiO₂)，在100mL无水甲苯中超声分散，随后在氮气保护下逐滴加入10.68mmol的N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑，剧烈搅拌，在110℃条件下反应24h后，冷却至室温，将产物过滤分离，用无水甲醇反复洗涤，80℃真空干燥1h，然后在150℃干燥12h，得到硅表面接枝丙基咪唑的化合物1，并进行了红外光谱表征：FT-IR(KBr):2973,2933,2880,1685,1644,1556,1456,1300-1000,784,688,621cm^-1，红外光谱表征结果表明，样品中出现了1556，1456和621cm-1属于咪唑环的伸缩振动特征峰和1300-1000cm-1属于Si-O-Si的伸缩振动的宽峰，表明硅胶表面已成功地接枝了N-丙基-4,5-双氢咪唑(化合物1)。

(3)硅胶表面负载1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体(化合物2)的制备

称取10g N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑修饰化合物1，超声分散在100mL无水甲苯中，在氮气保护气氛下，逐滴加入3-氯-1,2-丙二醇(10mmol)，剧烈搅拌，加热回流，维持在80℃温度下反应72h。产物过滤分离后，用无水甲醇和乙醚反复洗涤，并在80℃真空干燥1h，得到一种硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑(化合物2)，即离子液体液体功能化硅胶，并进行了红外光谱表征：FT-IR(KBr):2924,2855，2587,1740,1583,1556,1526,1456,1300-1000,849,784,621,580cm^-1。红外光谱表征结果表明，样品中出现了1556，1456和621cm^-1属于咪唑环的伸缩振动特征峰和1300-1000cm^-1属于Si-O-Si的伸缩振动的宽峰，此外，在2924cm^-1和2855cm^-1增加了亚甲基的对称与反对称吸收带，表明硅胶表面已成功地接枝了1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑的离子液体(化合物2)。

(4)硅胶表面负载离子液体功能化硫醇(化合物3)的制备

称取10g硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑化合物2，超声分散在100mL无水甲苯中，加入对甲苯磺酸(10％mol)，加入硫代乙醇酸(2.76g,0.03mol)，剧烈搅拌，在氮气保护气氛下，加热回流，维持在80℃温度下反应72h，旋转蒸发除溶剂，再向其中加入15ml饱和NaHCO₃溶液，用二氯甲烷萃取几次后，旋转蒸发除溶剂，所得产品在80℃真空干燥1h，然后在150℃干燥12h，得到一种硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂，即化合物3，FT-IR(KBr):2926,2854，2567,2368,1740,1556,1525,1456,1408,1277,1200-1000,849,784,748,715,688,621,580cm^-1。红外光谱表征结果表明，样品中出现了1556，1456和621cm-1属于咪唑环的伸缩振动特征峰和1300-1000cm-1属于Si-O-Si的伸缩振动的宽峰，此外，在748cm-1和715cm-1处都显示了C-S的特征吸收带，在2567cm-1显示有S-H的特征振动峰，表明硅胶表面已成功地接枝了离子液体功能化的硫醇(化合物3)。

实施例2

(1)硅胶表面活化处理

同实施例1。

(2)硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑(化合物1)的制备

称取10克经过酸洗、碱洗和水洗处理过的硅胶(SiO₂)，在100mL无水甲苯中超声分散，随后在氮气保护下逐滴加入10.68mmol的N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑，剧烈搅拌，在110℃条件下反应24h后，冷却至室温，将产物过滤分离，用无水甲醇反复洗涤，80℃真空干燥1h，然后在150℃干燥12h，得到硅表面接枝丙基咪唑的化合物1。

称取10g N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑修饰化合物1，超声分散在100mL无水甲苯中，在氮气保护气氛下，逐滴加入3-氯-1,2-丙二醇(10mmol)，剧烈搅拌，加热回流，维持在90℃温度下反应80h。产物过滤分离后，用无水甲醇和乙醚反复洗涤，并在80℃真空干燥1h，得到一种硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑(化合物2)，即离子液体液体功能化硅胶。

(4)硅胶表面负载离子液体功能化硫醇(化合物3)的制备

称取10g硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑化合物2，超声分散在100mL无水甲苯中，加入对甲苯磺酸(10％mol)，加入硫代乙醇酸(2.76g,0.03mol)，剧烈搅拌，在氮气保护气氛下，加热回流，维持在90℃温度下反应80h，旋转蒸发除溶剂，再向其中加入15ml饱和NaHCO₃溶液，用二氯甲烷萃取几次后，旋转蒸发除溶剂，所得产品在80℃真空干燥1h，然后在150℃干燥12h，得到一种硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂，即化合物3。

实施例3

(1)硅胶表面活化处理

同实施例1。

(2)硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑(化合物1)的制备

称取10g N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑修饰化合物1，超声分散在100mL无水甲苯中，在氮气保护气氛下，逐滴加入3-氯-1,2-丙二醇(10mmol)，剧烈搅拌，加热回流，维持在70℃温度下反应90h。产物过滤分离后，用无水甲醇和乙醚反复洗涤，并在80℃真空干燥1h，得到一种硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑(化合物2)，即离子液体液体功能化硅胶。

(4)硅胶表面负载离子液体功能化硫醇(化合物3)的制备

称取10g硅胶表面负载含羟基官能团的离子液体1-(2’,3’-二羟基丙基)-氯化咪唑化合物2，超声分散在100mL无水甲苯中，加入对甲苯磺酸(10％mol)，加入硫代乙醇酸(2.76g,0.03mol)，剧烈搅拌，在氮气保护气氛下，加热回流，维持在70℃温度下反应90h，旋转蒸发除溶剂，再向其中加入15ml饱和NaHCO₃溶液，用二氯甲烷萃取几次后，旋转蒸发除溶剂，所得产品在80℃真空干燥1h，然后在150℃干燥12h，得到一种硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂，即化合物3。

实施例4

将实施例1制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂以30mg/支添加到卷烟二元复合滤嘴，卷制成卷烟，卷烟样品经温度湿度平衡、吸阻和重量筛选后，用R200H型卷盘式吸烟机按照GB/T 16450-2004进行卷烟抽吸，主流烟气粒相成分中重金属采用静电捕集管进行捕集，气相成分中重金属采用加有20mL10％的硝酸溶液的吸收瓶进行收集，采用YC/T 379-2010标准分析方法，即等离子体电感耦合-质谱(ICP-MS方法)分析法，分别对两部分收集样品中的重金属Pb、Cr和Cd等元素进行分析检。同时进行空白卷烟样品的对照试验。试验烟支与对照烟支的重金属Cd、Cr、Pb的降低率分别为29.3％、20.6％和16.8％，卷烟的焦油降低率为25.1％。

实施例5

将实施例1制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂以40mg/支添加到卷烟二元复合滤嘴，卷制成卷烟，卷烟样品经温度湿度平衡、吸阻和重量筛选后，用R200H型卷盘式吸烟机按照GB/T 16450-2004进行卷烟抽吸，主流烟气粒相成分中重金属采用静电捕集管进行捕集，气相成分中重金属采用加有20mL10％的硝酸溶液的吸收瓶进行收集，采用YC/T 379-2010标准分析方法，即等离子体电感耦合-质谱(ICP-MS方法)分析法，分别对两部分收集样品中的重金属Pb、Cr和Cd等元素进行分析检。同时进行空白卷烟样品的对照试验。试验烟支与对照烟支的重金属Cd、Cr、Pb的降低率分别为35.1％、24.6％和20.3％，卷烟的焦油降低率为30.4％。

实施例6

将实施例1制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂以20mg/支添加到卷烟二元复合滤嘴，卷制成卷烟，卷烟样品经温度湿度平衡、吸阻和重量筛选后，用R200H型卷盘式吸烟机按照GB/T 16450-2004进行卷烟抽吸，主流烟气粒相成分中重金属采用静电捕集管进行捕集，气相成分中重金属采用加有20mL10％的硝酸溶液的吸收瓶进行收集，采用YC/T 379-2010标准分析方法，即等离子体电感耦合-质谱(ICP-MS方法)分析法，分别对两部分收集样品中的重金属Pb、Cr和Cd等元素进行分析检。同时进行空白卷烟样品的对照试验。试验烟支与对照烟支的重金属Cd、Cr、Pb的降低率分别为23.7％、16.2％和15.4％，卷烟的焦油降低率为20.1％。

实施例7

将实施例1制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂以10mg/支添加到卷烟二元复合滤嘴，卷制成卷烟，卷烟样品经温度湿度平衡、吸阻和重量筛选后，用R200H型卷盘式吸烟机按照GB/T 16450-2004进行卷烟抽吸，主流烟气粒相成分中重金属采用静电捕集管进行捕集，气相成分中重金属采用加有20mL10％的硝酸溶液的吸收瓶进行收集，采用YC/T 379-2010标准分析方法，即等离子体电感耦合-质谱(ICP-MS方法)分析法，分别对两部分收集样品中的重金属Pb、Cr和Cd等元素进行分析检。同时进行空白卷烟样品的对照试验。试验烟支与对照烟支的重金属Cd、Cr、Pb的降低率分别为16.5％、13.8％和10.2％，卷烟的焦油降低率为15.8％。

实施例8

将实施例2制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂以30mg/支添加到卷烟二元复合滤嘴，卷制成卷烟，卷烟样品经温度湿度平衡、吸阻和重量筛选后，用R200H型卷盘式吸烟机按照GB/T 16450-2004进行卷烟抽吸，主流烟气粒相成分中重金属采用静电捕集管进行捕集，气相成分中重金属采用加有20mL10％的硝酸溶液的吸收瓶进行收集，采用YC/T 379-2010标准分析方法，即等离子体电感耦合-质谱(ICP-MS方法)分析法，分别对两部分收集样品中的重金属Pb、Cr和Cd等元素进行分析检。同时进行空白卷烟样品的对照试验。试验烟支与对照烟支的重金属Cd、Cr、Pb的降低率分别为26.6％、18.9％和16.1％，卷烟的焦油降低率为22.7％。

实施例9

将实施例3制备的硅胶表面负载离子液体功能化硫醇的吸附剂以30mg/支添加到卷烟二元复合滤嘴，卷制成卷烟，卷烟样品经温度湿度平衡、吸阻和重量筛选后，用R200H型卷盘式吸烟机按照GB/T 16450-2004进行卷烟抽吸，主流烟气粒相成分中重金属采用静电捕集管进行捕集，气相成分中重金属采用加有20mL10％的硝酸溶液的吸收瓶进行收集，采用YC/T 379-2010标准分析方法，即等离子体电感耦合-质谱(ICP-MS方法)分析法，分别对两部分收集样品中的重金属Pb、Cr和Cd等元素进行分析检。同时进行空白卷烟样品的对照试验。试验烟支与对照烟支的重金属Cd、Cr、Pb的降低率分别为27.5％、18.3％和15.3％，卷烟的焦油降低率为23.6％。

Claims

1.一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶，其特征在于，硅胶表面接技有式Ⅰ所示的结构；

式Ⅰ。

2.一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶的制备方法，其特征在于，将硅胶表面活化处理后与硅烷偶联剂1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-双氢咪唑反应，得到硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑，再经N-烷基化反应得到硅胶表面负载双羟基的咪唑型离子液体；将所述的硅胶表面负载双羟基的咪唑型离子液体与硫代乙醇酸进行酯化反应，得到表面负载离子液体及硫醇的硅胶。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑与加入的3-氯-1，2-丙二醇进行N-烷基化反应，得到硅胶表面负载双羟基的咪唑型离子液体；所述的双羟基的咪唑型离子液体为1-(2’, 3’-二羟基丙基) -氯化咪唑的离子液体。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，硅胶的表面活化处理是将硅胶经过酸化处理。

5.根据权利要求2或3或4所述的制备方法，其特征在于，以甲苯磺酸为催化剂，促进所述的酯化反应。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

1）将硅胶在盐酸或硫酸溶液浸泡表面活化处理，经反复水洗，在空气中晾干后在120-180℃干燥；

2）以1-(3-乙氧硅烷丙基)-4,5-双氢咪唑为硅烷偶联剂，与经1）步表面活化处理的硅胶表面羟基反应，得到硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑；

3）硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑与3-氯-1，2-丙二醇通过N-烷基化反应，得到硅胶表面负载1-(2’, 3’-二羟基丙基) -氯化咪唑的离子液体；

4）在对甲苯磺酸催化作用下，将硅胶表面负载1-(2’, 3’-二羟基丙基) -氯化咪唑的离子液体与硫代乙醇酸进行酯化反应，得到表面负载离子液体及硫醇的硅胶。

7.根据权利要求2或6所述的制备方法，其特征在于， N-烷基化反应中的反应温度为70-90℃，反应时间为60-90小时；酯化反应温度为70-90℃，反应时间为60-90小时。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，N-烷基化反应中的反应温度为75-85℃，反应时间为60-80小时；酯化反应温度为80-90℃，反应时间为70-80小时。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的盐酸或硫酸溶液pH值为2.5-3.5。

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

1）硅胶表面活化处理

将硅胶在pH2.5-3.5的盐酸或硫酸溶液中浸泡20-30h，使硅胶表面活化产生羟基，然后经反复水洗，直至无Cl^-或SO₄ ^2-离子存在，在空气中晾干, 然后在120-180℃干燥8-12 h；

2）硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑

经过1）表面活化处理过的硅胶，超声分散在无水甲苯中，随后在氮气保护下逐滴加入N-[3-(三乙氧硅烷基)丙基]-4,5-双氢咪唑，剧烈搅拌，在100-120℃条件下反应20-30 h后，冷却至室温，过滤分离，用无水甲醇反复洗涤，并真空干燥，得到硅胶表面接枝N-丙基-4,5-双氢咪唑；

3）硅胶表面负载1-(2’, 3’-二羟基丙基) -氯化咪唑的离子液体

在N₂保护下，以无水甲苯为溶剂，将2）合成得到硅胶表面接枝的N-丙基-4,5-双氢咪唑与3-氯-1，2-丙二醇进行N-烷基化反应，加热回流，维持在75-85℃温度下反应60-80h；再加入乙醚洗涤几次，旋转蒸发除溶剂；得到一种硅胶表面负载1-(2’, 3’-二羟基丙基) -氯化咪唑离子液体；

4）制备硅胶表面负载离子液体功能化硫醇

在氮气保护下，以对甲苯磺酸为催化剂，将硅胶表面负载1-(2＇，3＇-二羟基丙基) -氯化咪唑的离子液体分散于无水甲苯溶剂中，在氮气保护下，与硫代乙醇酸进行酯化反应，酯化反应温度为70-90℃，反应时间为60-90小时，旋转蒸发除溶剂，用饱和NaHCO₃溶液洗涤，然后用二氯甲烷萃取，旋转蒸发除去二氯甲烷，得到一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶。

11.权利要求1所述一种表面负载离子液体及硫醇的硅胶的应用，其特征在于，将所述的表面负载离子液体及硫醇的硅胶用于制备卷烟滤棒降低卷烟烟气中重金属释放量和焦油量的添加剂；所述的重金属为铅、镉或铬。

12.根据权利要求11所述的应用，所述的表面负载离子液体及硫醇的硅胶在滤棒中的添加量为10-40 mg/支。