專利名稱：吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的是一種屬于材料技術(shù)領(lǐng)域的金屬氧化物，具體地說，是一種吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物。
背景技術(shù)：
目前，有機(jī)物釋放VOC超標(biāo)引起了全球的性的高度重視。居住區(qū)空氣的有機(jī)污染已經(jīng)成為直接影響人們的健康和生命安全的重大問題。尤其是城市中機(jī)動(dòng)車尾氣和建材與涂料釋放含有的苯環(huán)的有毒化學(xué)有機(jī)物等，每年由于空氣污染危害健康所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億美元，如何有效防治空氣污染和保障環(huán)境衛(wèi)生安全已成為刻不容緩的任務(wù)和課題。傳統(tǒng)的化學(xué)噴霧清新空氣的方法，反而釋放引入新的有機(jī)污染物和二次污染。利用吸附法選擇性去除空氣中的污染是最有發(fā)展前途的環(huán)境凈化有效手段之一，可避免任何二次污染。所以，研發(fā)可用于人們生活環(huán)境高效選擇性吸除氣體中多環(huán)芳烴類有機(jī)有毒物質(zhì)的環(huán)境凈化材料很有必要。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利申請(qǐng)?zhí)?88160，申請(qǐng)日為1988年4月15日，該專利提到一種催化劑，該材料對(duì)吸附和催化部分CO等煙氣中的小分子有毒物質(zhì)確實(shí)有效，其不足之處幾乎無選擇性的吸附和催化卷煙煙氣，難以保持卷煙的品味濃度、風(fēng)格品質(zhì)和低吸阻要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，使其具有納米層板結(jié)構(gòu)和表面活性中心，可以吸附多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)在表面沉積，并且對(duì)苯并芘分子有比較高的選擇性和沉積效率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的組成要求如下鋁、鎂、鋅、鐵四種金屬原子和氧原子組成復(fù)合金屬氧化物，設(shè)這種金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，則m＝10～84％，n＝10～88％，x＝0～80％，y＝0～80％，這種金屬氧化物中氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.0～2.0。
當(dāng)金屬氧化物中，金屬原子數(shù)的百分比范圍m＝22～72％，n＝28～78％，x＝0～75％，y＝0～76％以內(nèi)，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.2～1.8時(shí)，有相對(duì)較高選擇性和吸附多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)的性能。
這類金屬氧化物納米材料層板結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成可根據(jù)應(yīng)用需要進(jìn)行調(diào)整，在一定范圍內(nèi)調(diào)變?cè)吓浔?，層板化學(xué)組成發(fā)生變化，導(dǎo)致層板化學(xué)性質(zhì)等相應(yīng)變化?？刂平饘傺趸锛{米層板結(jié)構(gòu)的合成條件，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整尺寸，控制層板結(jié)構(gòu)的分子吸附識(shí)別能力。因金屬氧化物納米層板狀結(jié)構(gòu)有較低的表面能，在使用時(shí)易于均勻分散，適合用于構(gòu)成選擇性吸附有機(jī)污染物質(zhì)。
這類金屬氧化物納米層板材料的表面積在每克50m2至1200m2之間，適合通過物理、化學(xué)、機(jī)械和加工、組裝等技術(shù)，將這種納米吸附材料添加和有效組裝至卷煙濾嘴中或者各種吸附結(jié)構(gòu)之中，可以制造出先進(jìn)納米技術(shù)降焦降害的有利于健康的卷煙，也可以用于吸附環(huán)境中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。這種材料屬于高穩(wěn)定性金屬氧化物，可以經(jīng)300～700oC反復(fù)加熱處理。高溫下吸附的致癌苯并芘等多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)可以釋放和分解掉。加熱處理后的這類金屬氧化物納米層板材料可重新用于吸附的致癌苯并芘等多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域，具有可重復(fù)利用的吸附性能。
本發(fā)明通過幾種金屬原子和氧原子的化學(xué)配比形成復(fù)合結(jié)構(gòu)體，構(gòu)成納米層板狀結(jié)構(gòu)金屬氧化物材料，用作選擇性吸附多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)的納米金屬氧化物功能材料。根據(jù)應(yīng)用需要，通過調(diào)整各種原子的化學(xué)配比和制備條件，可以對(duì)納米層板狀結(jié)構(gòu)金屬氧化物材料層板結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)，化學(xué)組成、分子識(shí)別能力、層板尺寸、等在較大范圍內(nèi)調(diào)控，選擇吸附芳烴類等有害物質(zhì)。這類金屬氧化物納米材料具有納米層板狀結(jié)構(gòu)，層板厚度尺寸為納米級(jí)，但是層板平面尺寸為數(shù)微米，遠(yuǎn)大于一般納米粉粒的尺寸，不但適合應(yīng)用于卷煙過濾嘴，提高濾嘴的吸除苯并芘和濾毒功能，而且，適合于利用吸附法選擇性去除有機(jī)污染的多種環(huán)境凈化問題。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝32％，n＝68％，x＝0，y＝0，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.7的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有高比表面活性中心的層板狀納米結(jié)構(gòu)，具有高選擇性吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例2設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝22％，n＝78％，x＝0，y＝0，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.3的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有層板狀納米結(jié)構(gòu)，吸附氣粒相物中的稠環(huán)芳烴類物質(zhì)的量比較大。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例3設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝72％，n＝28％，x＝0，y＝0，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.8的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料可選擇性大量吸附卷煙主流煙氣粒相物中的稠環(huán)芳烴類物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例4設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝10％，n＝10％，x＝75％，y＝5％，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.6的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有選擇性吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例5設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝10％，n＝10％，x＝4％，y＝76％，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.5的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例6設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝84％，n＝10％，x＝3％，y＝3％，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.8的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例7設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝10％，n＝88％，x＝1％，y＝1％，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.2的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例8設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝10％，n＝10％，x＝80％，y＝0，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.3的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
實(shí)施例9設(shè)金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鎳、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，以m＝10％，n＝10％，x＝0，y＝80％，氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.5的金屬氧化物納米層板狀材料。
這種納米功能材料具有吸附氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料，以粉末狀混入卷煙過慮嘴的醋酸纖維內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的納米層板狀材料的含量為1毫克至200毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。將這類金屬氧化物納米層板狀材料的粉末狀制成疏松多孔隙的球狀顆粒體，顆粒體的直徑尺度在1微米至500微米之間，置于卷煙過慮嘴內(nèi)的醋酸纖維的間隙內(nèi)，制成卷煙的過慮嘴，每只卷煙濾嘴的球狀顆粒體的含量為1毫克至300毫克之間，待吸煙時(shí)，卷煙主流煙氣通過卷煙過慮嘴的過程中，吸除氣體中多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，其特征在于，組成要求如下鋁、鎂、鋅、鐵四種金屬原子和氧原子比例組成復(fù)合金屬氧化物，設(shè)這種金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，則m＝10～84％，n＝10～88％，x＝0～80％，y＝0～80％，這種金屬氧化物中氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.0～2.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，其特征是，所述的m為22～72％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，其特征是，所述的n為28～78％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，其特征是，所述的x為0～75％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，其特征是，所述的y為0～76％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，其特征是，所述的金屬氧化物中氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.2～1.8。
全文摘要
一種吸附多環(huán)芳烴類物質(zhì)的復(fù)合金屬氧化物，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的組成要求如下鋁、鎂、鋅、鐵四種金屬原子和氧原子比例組成復(fù)合金屬氧化物，設(shè)這種金屬氧化物中金屬鋁、鎂、鋅、鐵原子所占總金屬原子數(shù)的百分比分別為m、n、x、y，則m＝10～84％，n＝10～88％，x＝0～80％，y＝0～80％，這種金屬氧化物中氧原子數(shù)與總金屬原子數(shù)的比值為1.0～2.0。這種材料具有納米層板結(jié)構(gòu)，可以選擇滿足表面層結(jié)構(gòu)的苯并芘分子沉積，具有選擇性吸附氣體之中的致癌苯并芘等多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)的特性，并且，當(dāng)吸附飽和后，這種材料可以經(jīng)加熱釋放后重新用于吸除氣體中的致癌苯并芘等多環(huán)芳烴類有毒物質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域，具有可重復(fù)利用的吸附性能。
文檔編號(hào)B01J20/06GK1712123SQ200510026589
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者張亞非, 何智慧, 謝立平, 練文柳 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)