CN113617328B - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
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；
所述的原料溶液中的钛酸酯的浓度为0.01～0.1M；进一步优选为0.02～0.05M。
原位负载反应过程的pH为6.5～5.5。
本发明研究发现，如何使二氧化钛均匀地原位沉积在二氧化硅气凝胶气孔壁的表面是实现其在主流烟气中良好催化降解活性的关键，然而，二氧化硅气凝胶的孔径小，二氧化钛难于成功负载。为解决该制备难题，成功实现二氧化钛在气孔壁表面的挂膜复合，本发明研究发现，以二氧化硅气凝胶作为沉积基底，通过所述的制备工艺，配合所述的反应pH以及钛酸酯浓度的联合控制，能够意外地促使二氧化钛在二氧化硅气凝胶的气孔壁上生长成膜，有助于改善获得的材料在主流烟气降害中的效果。
本发明中，所述的二氧化硅气凝胶可采用现有方法进行制备。
例如，可采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制备了二氧化硅气凝胶。
优选地，制得二氧化硅气凝胶的步骤为：将包含硅酸酯的水溶液在pH为3.2～5下进行水解反应，获得湿凝胶；置换出湿凝胶中的溶液后干燥，即得。
作为优选，负载二氧化钛的原料溶液的pH值控制在6.5～5.5(优选为5.9～6.1)下进行。
作为优选，原位负载二氧化钛的过程中钛酸酯水溶液和二氧化硅气凝胶的体积比为1:0.5～1:1.2。
作为优选，原位负载过程的温度为0℃～5℃。
陈化过程的温度优选为0℃～5℃。
作为优选，陈化后的样品采用超临界干燥，干燥温度为-80℃～-30℃。如此有助于进一步保持气凝胶的机械强度和微观形貌。
作为优选，原位负载反应、陈化、干燥为一个循环，循环进行2次及以上(也即是循环进行二次及以上步骤(2)过程)。原位负载过程采用多次原位负载，有助于进一步利于二氧化钛在二氧化硅气凝胶气孔壁上均匀成膜，改善负载二氧化钛的均匀度和负载量，有助于进一步改善材料在烟气减害方面的效果。
本发明首先通过溶胶-凝胶法和常压干燥法制备了二氧化硅气凝胶，然后通过在二氧化硅气凝胶中掺入一定量的二氧化钛制备得到二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶材料，将此复合材料选用适当的技术均匀添加到香烟过滤嘴的吸附剂中，通过添加前后复合物对有害物质的截留率来衡量其吸附性能。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。
本发明优选的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：以正硅酸乙酯为硅源，按照一定的摩尔比依次将正硅酸乙酯、水和乙醇加入到烧杯中，搅拌若干小时后用草酸溶液调节混合溶液的pH使正硅酸乙酯发生充分水解；搅拌下缓慢加入氨水溶液并控制pH得到二氧化硅水溶胶，静置至生成湿凝胶；用溶剂交换法将湿凝胶中水和溶剂等置换后进行常压干燥，得到二氧化硅气凝胶。
步骤(2)：将上述得到的二氧化硅气凝胶、钛酸正丁酯和溶剂混合溶液搅拌下混合，并通过盐酸调节PH值得到二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶；所得二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶静置至生成凝胶，将凝胶在一定温度和溶剂下陈化，然后将样品进行超临界流体干燥，即得到二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
本发明还公开了一种所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的应用，将其用于制备卷烟。
作为优选，所述的应用，将其添加在滤棒中，用于降低主流烟气中的有害成分。进一步优选，将其复合在滤棒纤维上。
作为优选，所述的应用，所述的有害成分为酚类、醛类和酮类等有害物质的至少一种。
作为优选，所述的醛类为甲醛、乙醛、丙烯醛、丙醛、丁醛中的至少一种。
作为优选，所述的酮类为丙酮、2-丁酮中的至少一种。
作为优选，所述的酚类为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、苯酚、对间甲酚、邻甲酚中的至少一种。
本发明所述的应用，可将上述得到的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶采用喷涂或者浸入等方法均匀负载于香烟滤嘴的聚丙烯纤维中，以此作为香烟中有害物质的吸附剂的辅助剂，通过添加前后有害物质的截留率来衡量吸附剂的吸附能力。将未加入二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶材料和添加后的两种香烟在相同条件下使用，通过化学分析得到两种香烟烟气中有害物质例如酮类、醛类、酚类等有害物质的截留率，进而获得添加复合物后有害物质截留率的变化，得到复合物的吸附效果。
本发明还提供了一种卷烟降害滤棒，其中添加有所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
作为优选，所述的卷烟降害滤棒，包括聚丙烯纤维和所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
作为优选，所述的卷烟降害滤棒，为单元滤棒或者多元滤棒。
作为优选，所述的卷烟降害滤棒，所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的含量为5～10mg/支；优选为8～10mg/支。
作为优选，所述的卷烟降害滤棒，通过喷涂(气流分散的添加方式)的方法将所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶均匀负载于聚丙烯纤维中。
本发明还提供了一种卷烟，其滤嘴中添加有所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
作为优选，所述的卷烟，其装载有所述的卷烟降害滤棒。
与现有的香烟吸附技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明创新地发现，所述特殊气孔壁成膜复合的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶能够有效降低主流烟气的有害成分，改善有害成分的截留率。另外还能够同时改善截留的有害成分的普适性。研究发现，所述的全新的材料，其对主流烟气中甲醛的截留率达到25.3％；丙烯醛的截留率达到50.5％；二丁酮的截留率达到15.0％，邻苯酚的截留率达到46.5％。
2、本发明研究发现，通过二氧化钛@二氧化硅气凝胶的制备方法、滤棒添加方式和添加量的联合控制，能够利于改善制得的复合气凝胶的主流烟气中醛类和酮类的降害效果。
3、所述的复合气凝胶的制备过程较易控制，将此复合物作为香烟吸附剂的辅助剂，具有吸附能力好的效果，与传统的吸附剂相比其生产过程中成本较低，制备工艺简单易操作，更加适合于工业化生产。除此之外，该复合物的粒径比较均匀，对于香烟烟气的扩散不会产生明显的阻碍作用。该吸附剂为无毒无公害的无机物组成，对于消费者和环境不会产生影响。
附图说明
图1为实施例2制得的二氧化钛@二氧化硅气凝胶在不同倍数下的扫描电镜图；通过图1可知，复合气凝胶表面具有均匀的孔状结构，表明制备过程没有破坏二氧化硅气凝胶的内部结构。同时复合气凝胶表面没有发现不规则的颗粒，表面生成的二氧化钛负载到了二氧化硅气孔壁的表面。
图2为实施例2制得的二氧化钛@二氧化硅气凝胶在不同倍数下的透射电镜图；通过图3可知，复合气凝胶的孔状结构能够有效保持，内部的小孔的孔径大约5nm。比较于二氧化硅气凝胶，复合气凝胶变的孔壁光滑，孔径减小，且气孔腔室中未发现明显填充，表明二氧化钛能够均匀负载到二氧化硅表面。
图3为实施例2制得的二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合物的XRD；通过图3可知，在衍射角23°时明显出现了一个馒头峰(特征峰)，表明复合物中二氧化硅为非晶态物质所构成。衍射角在13°和45°出现了两个特征吸收峰，属于二氧化钛的110和111晶面，表明在制备过程中生成的二氧化钛属于金红石型结构。在XRD图中，没有发现其他的杂峰，说明复合物中只有非晶态的二氧化硅和金红石型二氧化钛组成，没有其他杂质出现。
图4为实施例2制得的二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合物的吸附脱附等温线(a)和孔径分布图(b)。通过图4a可知，曲线呈现典型的Ⅳ型吸附脱附等温曲线，表明样品具有介孔结构。在相对压力为0.2-0.8之间存在明显的台阶，出现了吸附滞后环，主要是由于在吸附过程中毛细管凝聚现象引起的，该滞后环说明该复合物具有近圆柱形的介孔，对于有害物质的吸附具有明显的效果。从图中可以看出，首先发生单分子层吸附，在拐点处达到单分子层的饱和吸附量；随着压力的增加逐渐发生多分子层吸附。图4b结果表明二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合物的比表面积为260m2/g，孔体积为21.4cm3/g，最可几孔径为8.9nm,平均孔径为21.3nm。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
首先通过溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶：以正硅酸乙酯为原料，按正硅酸乙酯：水：醇的体积比为1:4.2:8，加入水和乙醇，将三者的混合溶液搅拌12h,然后用1mol/L草酸溶液调节PH为3.2，混合溶液在室温下静止若干天，使混合溶液中的硅酸乙酯充分水解，不断搅拌下缓慢加入氨水溶液控制PH为7.2得到二氧化硅水溶胶，所得二氧化硅水溶胶在室温下静置至生成凝胶，将凝胶在室温下老化3天，将老化完毕的凝胶放入正己烷中浸泡，每隔12小时更换正己烷一次，以萃取湿凝胶中的水和乙醇，最后将得到的凝胶表面的正己烷除去，采用常压干燥技术对凝胶进行干燥，即得到二氧化硅气凝胶。
将上述得到的二氧化硅气凝胶用粉碎机处理得到45～60目之间的颗粒，采用喷涂处理将复合物均匀负载于香烟滤嘴的聚丙烯纤维中，二氧化硅气凝胶在吸附剂中的质量分数为10mg/支，以此作为香烟中有害物质的吸附剂的辅助剂，通化学分析法测量添加复合物前后吸附剂对烟碱成分的截留率。
将聚丙烯纤维作为单一的吸附剂，测量其对香烟烟气中烟碱的截留率，以此来与添加辅助剂的吸附剂的截留能力进行对比。
实施例2
首先通过溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶：以正硅酸乙酯为原料，按正硅酸乙酯：水：醇的体积比为1:4.2:12，加入水和乙醇，将三者的混合溶液搅拌24h，然后用1mol/L草酸溶液调节PH为5，混合溶液在室温下静止若干天，使混合溶液中的硅酸乙酯充分水解，不断搅拌下缓慢加入氨水溶液控制PH为7.2得到二氧化硅水溶胶，所得二氧化硅水溶胶在室温下静置至生成凝胶，将凝胶在室温下老化5天，将老化完毕的凝胶放入正己烷中浸泡，每隔8小时更换正己烷一次，以萃取湿凝胶中的水和乙醇，最后将得到的凝胶表面的正己烷除去，采用常压干燥技术对凝胶进行干燥，即得到二氧化硅气凝胶。
将上述得到的二氧化硅气凝胶1000g和0.05mol/L钛酸正丁酯溶液5L混合均匀，并通过盐酸调节PH值为6，并在0～5℃反应，得到二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶；所得二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶静置至生成凝胶，将凝胶在一定温度5℃下陈化24h，然后将样品进行超临界干燥，干燥温度为-30℃，即得到二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合材料。按上述步骤多次负载二氧化钛，得到含二氧化钛的复合气凝胶(二氧化钛@二氧化硅气凝胶，二氧化钛含量为12.5wt.％)。
将上述得到的复合物(复合气凝胶)用粉碎机处理得到45～60目之间的颗粒，采用喷涂处理将复合物均匀负载于香烟滤嘴的聚丙烯纤维中，复合物在吸附剂中的质量分数为10mg/支，以此作为香烟中有害物质的吸附剂的辅助剂，通化学分析法测量添加复合物前后吸附剂对烟碱成分的截留率。
将聚丙烯纤维添加二氧化硅气凝胶(10mg/支)后，作为单对照样(二氧化硅气凝胶)，测量其对香烟烟气中烟碱的截留率，以此来与添加复合气凝胶吸附剂的截留能力进行对比。
实施例3
首先通过溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶：以正硅酸乙酯为原料，按正硅酸乙酯：水：醇的体积比为1:4.2:8，加入水和乙醇，将三者的混合溶液搅拌12h,然后用1mol/L草酸溶液调节PH为3.2，混合溶液在室温下静止若干天，使混合溶液中的硅酸乙酯充分水解，不断搅拌下缓慢加入氨水溶液控制PH为7.2得到二氧化硅水溶胶，所得二氧化硅水溶胶在室温下静置至生成凝胶，将凝胶在室温下老化3天，将老化完毕的凝胶放入正己烷中浸泡，每隔12小时更换正己烷一次，以萃取湿凝胶中的水和乙醇，最后将得到的凝胶表面的正己烷除去，采用常压干燥技术对凝胶进行干燥，即得到二氧化硅气凝胶。
将上述得到的二氧化硅气凝胶1000g和0.02mol/L钛酸正丁酯溶液5L混合均匀，并通过盐酸调节PH值为6，并在0～5℃反应，得到二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶；所得二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶静置至生成凝胶，将凝胶在一定温度5℃下陈化24h，然后将样品进行超临界干燥，干燥温度为-30℃，即得到二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合材料。按上述步骤多次负载二氧化钛，得到高含量二氧化钛的复合气凝胶(二氧化钛@二氧化硅气凝胶，二氧化钛含量为60％)。
将上述得到的复合物用粉碎机处理得到45～60目之间的颗粒，采用喷涂处理将复合物均匀负载于香烟滤嘴的聚丙烯纤维中，复合物在吸附剂中的质量分数为5mg/支，以此作为香烟中有害物质的吸附剂的辅助剂，通化学分析法测量添加复合物前后吸附剂对焦油成分的截留率。
将聚丙烯纤维作为单一的吸附剂，测量其对香烟烟气中焦油的截留率，以此来与添加辅助剂的吸附剂的截留能力进行对比。
实施例4
首先通过溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶：以正硅酸乙酯为原料，按正硅酸乙酯：水：醇的体积比为1:4.2:12，加入水和乙醇，将三者的混合溶液搅拌24h，然后用1mol/L草酸溶液调节PH为5，混合溶液在室温下静止若干天，使混合溶液中的硅酸乙酯充分水解，不断搅拌下缓慢加入氨水溶液控制PH为7.2得到二氧化硅水溶胶，所得二氧化硅水溶胶在室温下静置至生成凝胶，将凝胶在室温下老化5天，将老化完毕的凝胶放入正己烷中浸泡，每隔8小时更换正己烷一次，以萃取湿凝胶中的水和乙醇，最后将得到的凝胶表面的正己烷除去，采用常压干燥技术对凝胶进行干燥，即得到二氧化硅气凝胶。将上述得到的二氧化硅气凝胶1000g和0.05mol/L钛酸正丁酯溶液5L混合均匀，并通过盐酸调节PH值为6，并在0℃反应，得到二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶；所得二氧化钛@二氧化硅复合水溶胶静置至生成凝胶，将凝胶在一定温度5℃下陈化24h，然后将样品进行超临界干燥，干燥温度为-70℃，即得到二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合材料。按上述步骤多次负载二氧化钛，得到含有二氧化钛的复合气凝胶(12.5％)。
将上述得到的复合物用粉碎机处理得到45～60目之间的颗粒，采用喷涂处理将复合物均匀负载于香烟滤嘴的聚丙烯纤维中，复合物在吸附剂中的质量分数为5mg/支，以此作为香烟中有害物质的吸附剂的辅助剂，通化学分析法测量添加复合物前后吸附剂对烟碱成分的截留率。
将聚丙烯纤维作为单一的吸附剂，测量其对香烟烟气中一氧化碳的截留率，以此来与添加辅助剂的吸附剂的截留能力进行对比。
选取上述实施例中得到的香烟吸附剂的吸附能力，以下表1中是针对相应的烟用吸附剂对于烟气中醛类和酮类的截留率，并将是否加入二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合材料的吸附剂的吸附能力作了对比(对照样采用实施例1制得的二氧化硅气凝胶；样品a为实施例2制得的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶；样品b为实施例3制得的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶)，具体的测试结果如下表1所示：
表1 不同二氧化钛掺杂量对试验卷烟及对照卷烟主流烟气中醛酮类化合物的降害作用
表1为不同二氧化钛掺杂量对试验卷烟和对照卷烟中醛酮类化合物的降害作用的分析结果，从表1可以看出，嘴棒中添加含有二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合物后，主流烟气中醛酮类的含量均有不同程度的降低。当复合气凝胶中二氧化钛的含量为12.5％时，复合物的粒径在45-60目之间，加入后主流烟气中醛酮类化合物的含量降低了8％-36.8％。以丙烯醛的降低值最为明显，达到了36.8％；丙醛的降低值最少，仅为8％。但随着二氧化钛含量增加到60％，烟气中醛酮类化合物的含量得到进一步的降低，丙烯醛的降低值达到了50.5％。表明随着二氧化钛含量的增加，能够促进醛酮类有害物质的吸附，其主要机理是二氧化硅气凝胶提供了一种多孔结构，增加了比表面积；而二氧化钛和醛酮类化合物具有较好的相亲性，能够增加醛酮类的吸附。
表2 不同二氧化钛掺杂量对试验卷烟及对照卷烟主流烟气中酚类化合物的降害作用
表2为不同二氧化钛掺杂量对试验卷烟及对照卷烟主流烟气中酚类化合物的降害作用。从表中可以看出，二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合物可以有效降低烟气中酚类化合物的含量。当复合物中含有12.5％的二氧化钛时，烟气中苯酚、对间甲酚和；而对于对苯二酚、间苯二酚的吸附作用相对较弱。其原因是对苯二酚和间苯二酚的两个羟基相比邻苯二酚的间距要大，使得其与二氧化钛中氧原子的结合能力受到了一定程度的削弱，使其降害能力受到了影响。当增加二氧化钛含量到60％，酚类化合物的吸附量也相应增加，邻甲酚的吸附效果最明显，达到了46.5％。这说明所制二氧化钛@二氧化硅气凝胶复合物在不改变卷烟物理性能以及感官质量的情况下，对于醛类和酚类化合物具有较好的选择性降低效果。

Claims (22)

1.一种降低卷烟主流烟气中有害成分的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，其特征在于，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；所述的二氧化钛为金红石型二氧化钛；
所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的制备步骤包括：
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，即得所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶；
所述的原料溶液中的钛酸酯的浓度为0.01~0.1M；
原位负载反应过程的pH为6.5~5.5；
所述的有害成分为酚类、醛类和酮类中的至少一种或多种。
2.如权利要求1所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，其特征在于，二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的密度为0.5~3 mg/cm3。
3.如权利要求1所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，其特征在于，所述的二氧化钛层的厚度为2~15 nm。
4.如权利要求1所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，其特征在于，二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的二级颗粒粒径为45~60目。
5.如权利要求1所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，其特征在于，二氧化钛的负载量为2~65wt%。
6.一种权利要求1~5所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的制备方法，其特征在于，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，即得所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶；
所述的原料溶液中的钛酸酯的浓度为0.01~0.1M；
原位负载反应过程的pH为6.5~5.5。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，原位负载过程的温度为0 oC~5 oC。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，原位负载反应、陈化、干燥为一个循环，循环进行2次及以上。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，原位负载二氧化钛的过程中钛酸酯水溶液和二氧化硅气凝胶的体积比为1:0.5 ~ 1:1.2。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，陈化后的样品采用超临界干燥，干燥温度为-80 oC ~ -30 oC。
11.一种权利要求1~5任一项所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，或者权利要求6~10任一项制备方法制得的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的应用，其特征在于，将其添加在卷烟滤棒中，用于降低主流烟气中的有害成分；
所述的有害成分为酚类、醛类和酮类中的至少一种或多种。
12.如权利要求11所述的应用，其特征在于，将其复合在滤棒纤维上。
13.如权利要求11所述的应用，其特征在于，所述的醛类为甲醛、乙醛、丙烯醛、丙醛、丁醛中的至少一种。
14.如权利要求11所述的应用，其特征在于，所述的酮类为丙酮、2-丁酮中的至少一种。
15.如权利要求11所述的应用，其特征在于，所述的酚类为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、苯酚、对间甲酚、邻甲酚中的至少一种。
16.一种卷烟降害滤棒，其特征在于，其中添加有权利要求1~5任一项所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，或者权利要求6~10任一项制备方法制得的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
17.如权利要求16所述的卷烟降害滤棒，其特征在于，包括聚丙烯纤维和所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
18.如权利要求17所述的卷烟降害滤棒，其特征在于，为单元滤棒或者多元滤棒。
19.如权利要求16~18任一项所述的卷烟降害滤棒，其特征在于，通过喷涂的方法将所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶均匀负载于聚丙烯纤维滤棒中。
20.一种卷烟，其特征在于，其滤嘴中添加有权利要求1~5任一项所述的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶，或者权利要求6~10任一项制备方法制得的二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶。
21.如权利要求20所述的卷烟，其特征在于，装载有权利要求16~19任一项所述的卷烟降害滤棒。
22.如权利要求21所述的卷烟，其特征在于，二氧化钛@二氧化硅复合气凝胶的含量为5~10mg/支。
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