[发明专利]一种提高活性炭对香精缓释性能的方法及应用

说明书

本发明公开了一种提高活性炭对香精缓释性能的方法及应用。本发明先将活性炭进行酸化，使其表面带羟基、羧基等酸性基团，然后将水溶性碳量子点、酸化活性炭与液体香精混合，由于碳量子点表面丰富的水溶性基团提高活性炭在液体香精中分散性，增加了吸附位点的种类及香精进入活性炭的渗透力，便于吸附；在脱附时，酸化后活性炭的比表面积和孔容增加，因而释放率也相对增加，而活性炭表面的量子化既不影响活性炭对香精的吸附，又削弱活性炭表面对香精的吸附结合力，提高了缓释能力。采用本方法制备的改性活性炭吸附香精用于卷烟过滤嘴中，在温度为45‑65℃时，香气能够稳定、均匀释放，有较好的缓释效果。

技术领域

本发明属于缓释香精制备技术领域，具体涉及一种提高活性炭对香精缓释性能的方法及应用。

背景技术

卷烟的香气香味以及在燃吸过程中香味的释放是评估卷烟质量的一个重要因素，香味直接影响消费者对卷烟的嗅觉和味觉。在卷烟中添加香精香料，其作用在于改善卷烟的理化特性、圆润香气、修饰香味、改善吸味以及确立产品的风格。在众多的加香技术中，滤嘴添加吸附剂的方法由于其可以实现香料存储和释放的可控性并保证香料纯正，充分利用香料等方面优势引起了研究者的关注。其中，吸附材料是滤嘴添加吸附剂加香技术的关键，它直接影响着加香过程中香料的利用率和加香效果。

活性炭由于其具备丰富的孔隙结构和巨大的比表面积而广泛应用于吸附、分离等诸多领域，活性炭的吸附性能由其表面孔隙结构和表面化学性质共同决定。其中表面化学性质主要由含氧官能团和含氮官能团决定，含氧官能团又分为酸性基团和碱性基团，其中酸性基团包括羧基，酚羟基，内酯基等，它们可与Lewis碱反应。所以可通过改性来调节活性炭的表面酸碱性，进而调节对吸附质的吸附性能。发明专利(201410843396.6)公开了盐酸改性活性炭制备烟用香料缓释或控释方面的应用，虽然经盐酸处理过的活性炭对香精的吸附率有所提高，但也存在重现性差、尤其是脱附缓释效果差的问题。

碳量子点是指一种粒径小于10nm、具有石墨晶型或类金刚石结构的新型荧光碳纳米材料，是以碳为基本骨架、表面含有大量含氧基团的单分散类球形纳米颗粒。碳量子点主要包含两种类型:一种以sp²或以sp³杂化的碳为核心,边缘连接有-OH,C-O-C,-COOH或-NH₂等基团,具有明显的晶格；另一种为无定形碳,没有明显的晶格结构。碳量子点本身具备低毒性、生物相容性、良好的水溶性以及优良的稳定性等性质。

发明内容

针对现有技术的不足，发明人经过深入研究发现，通过对活性炭酸化，使其表面带羟基、羧基等酸性基团，再通过水溶性碳量子点引入，提高活性炭在液体香精中分散性，增加了吸附位点的种类及香精进入活性炭的渗透力，便于吸附；而在脱附时，酸化后活性炭的比表面积和孔容增加，因而释放率也相对增加，活性炭表面的量子化既不影响活性炭对香精的吸附，又削弱活性炭表面对香精的吸附结合力，提高了缓释能力。

本发明的一方面提供了一种提高活性炭对香精缓释性能的方法，包括以下步骤：

(1)制备碳量子点；

(2)酸化活性炭；

(3)制备液体香精；

(4)将步骤(2)制备的酸化活性炭、步骤(1)制备的碳量子点及步骤(3)制备的液体香精混合，分离吸附香精活性炭，晾干，得到吸附香精的活性炭。

优选地，所述步骤(1)制备碳量子点的方法包括：取0.2-0.5g磷酸脲、0.3-0.6g柠檬酸和0.8-1.0mL乙二胺于25-50mL去离子水中溶解；然后将上述溶液置于微波消解仪中进行反应得到澄清透明溶液，离心，取上清液，干燥后得到碳量子点。

优选地，所述步骤(1)中微波消解仪中反应条件为：反应温度在1min内升温至150℃，保持此温度不变反应30min。

优选地，所述步骤(1)中干燥温度为60℃，干燥时间为12-24h。