[发明专利]一种用以降低卷烟烟气中CO含量的一维金纳米材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机-无机复合功能材料与烟草减害研究领域，具体说是一种用以降低卷烟烟气中CO含量的一维金纳米材料的制备方法及其应用。利用本发明所制备的材料添加到卷烟滤嘴中，在用量很少的情况下，就能够有效降低卷烟烟气中CO的含量。

背景技术

当前，吸烟与健康问题受到全社会的强烈关注，在此背景下，进行烟草减害的研究工作，具有十分重要的现实意义。CO是卷烟烟气的主要有害成分之一，进行降低卷烟烟气中CO含量的研究工作，是一项非常急迫的任务。利用纳米金在常温下将卷烟烟气中的CO催化氧化为CO₂，是非常有效的降低卷烟烟气中CO含量的手段，在此类研究中，保持纳米金在使用中的高度均匀分散，是得到较好催化效果的重要前提，为此寻找一种合适的模板材料进行纳米金的生长，以实现对纳米金颗粒的稳定定位与高效负载，是非常必要的。

病毒可成为构筑新材料的理想模板(R.Tsukamoto，M.Muraoka，M.Seki，H.Tabata，I.Yamashita.Synthesis of CoPt and FePt₃ Nanowires Usingthe Central Channel of Tobacco Mosaic Virus as a Biotemplate[J].Chem.Mater.，2007，19：2389.)。除了可以在纳米和分子层次上对材料进行微观组装，病毒外壳蛋白还拥有规律分布的空间结合点，可以使得以它为模板构筑的材料有序化，这些都会对材料的性能产生积极的影响。TMV是一种可被用来构筑低维材料的模板，该病毒具有纳米管状结构，管长为300nm，管内径为4nm，外径为18nm。TMV内、外表面有多种活性基团，通过改变反应条件，就可能使不同物质结合在TMV纳米管的内、外表面上，从而得到具有不同功能的新型材料

以TMV为模板进行纳米晶、线的制备，是TMV模板在材料领域的重要应用(R.J.Tseng，C.Tsai，L.Ma，J.Ouyang，C.S.Ozkan，Y.Yang.Digitalmemory device based on tobacco mosaic virus conjugated withnanoparticles[J].Nature Nanotechnology，2006，1：72.。M.Knez，M.Sumser，A.M.Bittner，C.Wege，H.Jeske，T.P.Martin，K.Kern.Spatially selective nucleation of metal clusters on the tobacco mosaicvirus[J].Adv.Funct.Mater.，2004，14：116.。E.Dujardin，C.Peet，G.Stubbs，J.N.Culver，S.Mann.Organization of metallicnanoparticles using tobacco mosaic virus templates  [J].Nano Lett.，2003，3：413.)。目前，已经在TMV纳米管表面已经实现了多种贵金属纳米晶、线的生长。当前的研究集中于基于TMV模板的纳米晶、线的生长上，涉及材料性能的研究非常罕见，为基于TMV模板的纳米材料找到相关的潜在应用，是此领域研究的当务之急。

中国烟草总公司郑州烟草研究院，曾开展了利用纳米贵金属材料降低卷烟烟气中CO含量的研究，研制得到了适合于烟草工业应用的含纳米贵金属活性组分的催化材料、助剂和二元催化材料复合滤棒(吕公煊，聂聪，赵明月，刘建福，丁彦，应用含纳米贵金属催化材料降低卷烟烟气中CO技术研究[J]，中国烟草学报，2003，9：18)。

发明内容

本发明的目的正是为了提供了一种工艺较为简单、对设备要求较低的可用以降低卷烟烟气中CO含量的一维金纳米材料的制备方法及其。本发明与现有技术的不同之处在于：在一种有机模板TMV上直接进行金纳米晶的有效生长，以TMV与纳米晶之间的相互作用来实现对各个纳米晶颗粒的稳定定位与高效负载，从而在使用过程中保持金纳米晶在TMV模板上的高度均匀分散，力求在材料用量较低的情况下，即得到较好的CO去除效果。