一種用于卷煙降害的硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及卷煙降焦減害技術領域，具體地指一種用于卷煙降害的硒摻雜納米二 氧化鈦吸附材料。
【背景技術】
[0002] 煙支燃吸是一種高溫缺氧不完全燃燒的過程，瞬時最高溫度可達l〇〇〇°C，絕大多 數部分溫度超過500°c。較高溫度的燃燒導致蒸餾、干餾、熱解、合成等反應同時發生，形成 數千種的新生化合物。卷煙煙氣是一種氣、液、固并存的復雜多相的氣溶膠。這些化學成分 中既有提供煙草香氣、風味和生理作用的物質，也有產生雜氣、刺激和不良風味的物質，還 有微量的對人體健康產生危害的物質，如氣相的氰化氫、氨、一氧化碳和焦油中的自由基、 巴豆醛、亞硝胺和苯并[α]芘等。因此，國家煙草專賣局將卷煙降害也提升到戰略指導意 義上。同時，在一系列的卷煙煙氣降害中，應用新型材料降低卷煙主流煙氣中的有害成分， 具有重要的應用前景。
[0003] 相對于20世紀60年代的信息技術和20世紀80年代的生物技術而言，納米技術 仍處于發展的初級階段。納米技術是一門在納米尺度或納米結構（1~IOOnm)范圍內認識 和改造客觀世界的新興的綜合性科學技術，主要研究以原子、分子和超分子為基礎的介觀 現象，研究針對具有特殊性質及功能的新型材料、設備和系統。
[0004] 以碳和金屬氧化物材料作為吸附劑的材料，目前在卷煙工業生產中已被廣泛應 用，這些材料以其巨大的比表面積和高效率的吸附能力，對卷煙主流煙氣中的有害物質具 有較好的清除效果。其中，二氧化鈦具有獨特的表面性質，吸附及選擇性吸附能力均優于其 他大部分金屬氧化物；同時，二氧化鈦還具有良好的消毒殺菌功效，然而，將納米二氧化鈦 及其摻雜材料用于卷煙降害，目前尚未有相關文獻報道。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種用于卷煙降害的硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料，該吸附 材料具有較強的吸附能力，能有效降低卷煙煙氣中一氧化碳、氨、苯酚等有害物質，制備過 程工藝簡單，材料用量少，成本低。
[0006] 本發明是通過以下方式實現的：一種用于卷煙降害的硒摻雜納米二氧化鈦吸附 材料，其特征在于：所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料由以下方法制備而成，其步驟包括： (1)以鈦酸四丁酯作為鈦源，用無水乙醇稀釋鈦酸四丁酯，三乙醇胺作水解抑制劑，混合強 力攪拌；（2)在超聲波的作用下，向步驟（1)中加入摻雜硒粉的蒸餾水，繼續攪拌，得到硒摻 雜的二氧化鈦溶膠，避光靜置，得到硒摻雜的二氧化鈦凝膠；（3)將步驟（2)中所述凝膠升 溫煅燒，即可得到硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料。
[0007] 所述步驟⑴中，所述無水乙醇、鈦酸四丁酯、三乙醇胺的體積比為0. 5~2:2~ 10:0. 2 ~1. 2〇
[0008] 所述步驟⑵中，加入的蒸餾水的含量為2~5mL。
[0009] 所述步驟（3)中，在所述凝膠煅燒過程中以2°C /min的速度升溫至450~700°C。
[0010] 所述步驟⑴中攪拌時間為0. 5~1小時，所述步驟⑵中攪拌時間為0. 5~2 小時。
[0011] 所述步驟⑵中靜置時間為16~40小時。
[0012] -種利用所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料制備的二元復合濾棒，包括濾芯和包 裹在所述濾芯上的包裹層，其特征在于：所述濾芯為二元復合濾芯，是由普通醋酸纖維段和 負載有所述硒摻雜二氧化鈦納米吸附材料的加吸附劑醋酸纖維段相間結合構成，所述加吸 附劑醋酸纖維段是通過將所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料均勻分散在松散的醋酸纖維 絲束上構成。
[0013] 所述普通醋酸纖維段位于濾棒的末端，所述加吸附劑醋酸纖維段位于濾棒的前 端。
[0014] 所述普通醋酸纖維段和所述加吸附劑醋酸纖維段的長度比例為1:1. 5、1:1、1. 5:1 或 2:1。
[0015] 每支所述濾棒中，所述加吸附劑醋酸纖維段添加所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材 料的量為1~20mg。
[0016] 本發明的有益效果主要表現在：
[0017] (1)本發明所采用的是碳材料中摻雜二氧化鈦后制成的納米材料，不含任何重金 屬離子和貴金屬催化劑，安全性更高；
[0018] (2)納米二氧化鈦具有多孔的立體結構，容易形成氫鍵等；硒材料具有很好的催 化效果和抑菌效果，摻雜后雙重作用提高了本發明所涉及的納米材料對卷煙主流煙氣中焦 油、一氧化碳、苯酚等有害物質的吸附能力；
[0019] (3)本發明制備的添加了硒摻雜二氧化鈦納米材料的濾嘴降焦減害效率高，且對 卷煙風味影響比較低。每支濾嘴僅加入3~7mg硒摻雜二氧化鈦納米材料，則可使卷煙主 流煙氣中有害成分焦油的釋放量降低20%以上；每支濾嘴僅加入6~12mg該材料，則可使 卷煙主流煙氣中有害成分苯酚的釋放量降低20%以上；
[0020] (4)本發明制備的硒摻雜二氧化鈦納米材料，制備過程工藝簡單，材料用量少，成 本低，物化性質穩定。
【具體實施方式】
[0021] 下面以實施例進一步說明本發明：
[0022] 本發明所設計的一種用于卷煙降害的硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料，其特征在 于：所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料由以下方法制備而成，其步驟包括：（1)以鈦酸四丁 酯作為鈦源，用無水乙醇稀釋鈦酸四丁酯，三乙醇胺作水解抑制劑，混合強力攪拌；（2)在 超聲波的作用下，向步驟（1)中加入摻雜硒粉的蒸餾水，繼續攪拌，得到硒摻雜的二氧化鈦 溶膠，避光靜置，得到硒摻雜的二氧化鈦凝膠；（3)將步驟（2)中所述凝膠升溫煅燒，即可得 到硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料。
[0023] 進一步地，所述步驟（1)中，所述無水乙醇、鈦酸四丁酯、三乙醇胺的體積比為 0. 5 ~2:2 ~10:0. 2 ~1.2。
[0024] 進一步地，所述步驟（2)中，加入的蒸餾水的含量為2~5mL。
[0025] 進一步地，所述步驟（3)中，在所述凝膠煅燒過程中以2°C /min的速度升溫至 450 ~700。。。
[0026] 進一步地，所述步驟（1)中攪拌時間為0. 5~1小時，所述步驟（2)中攪拌時間為 0. 5~2小時。
[0027] 進一步地，所述步驟（2)中靜置時間為16~40小時。
[0028] -種利用所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料制備的二元復合濾棒，包括濾芯和包 裹在所述濾芯上的包裹層，其特征在于：所述濾芯為二元復合濾芯，是由普通醋酸纖維段和 負載有所述硒摻雜二氧化鈦納米吸附材料的加吸附劑醋酸纖維段相間結合構成，所述加吸 附劑醋酸纖維段是通過將所述硒摻雜納米二氧化鈦吸附材料均勻分散在松散的醋酸纖維 絲束上構成。
[0029] 進一步地，所述普通醋酸纖維段位于濾棒的末端，所述加吸附劑醋酸纖維段位于 濾棒的前端。
[0030] 進一步地，所述普通醋酸纖維段和所述加吸附劑醋酸纖維段的長度比例為1:1. 5、 1:1、1· 5:1 或 2:1〇
[0031] 更進一步地，每支所述濾棒中，所述加吸附劑醋酸纖維段添加所述硒摻雜納米