本發(fā)明涉及烹飪污染物處理，具體涉及一種用于分解烹飪污染物的材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、油脂、糖、醬油等是烹飪美味佳肴不可缺少的佐料，但烹飪過(guò)程中容易形成油煙/油脂、vocs等油污及湯汁等污染物，甚至摻雜部分面粉、肉類(lèi)等食材渣屑，給廚具清理帶來(lái)困難?，F(xiàn)有方案以清潔劑清洗為主，但此種方法存在勞動(dòng)強(qiáng)度較大的問(wèn)題；也有一些易清潔方法，即通過(guò)調(diào)變涂層的表面能，降低污垢在涂層表面的粘附能力，或提高涂層表面的親水和/或疏油能力，從而減輕清潔勞動(dòng)強(qiáng)度，但是這種對(duì)于烹飪器具的材質(zhì)要求較高。

2、也有采用自清潔技術(shù)的，自清潔方法主要有高溫碳化、催化燃燒、高溫蒸汽處理等方法，所謂分解技術(shù)，多結(jié)合光催化、等離子體臭氧等高能離子復(fù)合催化技術(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，比如對(duì)于吸油煙機(jī)來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)難以適應(yīng)大風(fēng)量、低濃度污染物處理。

3、甚至存在以吸附為主的“自清潔”技術(shù)，污垢產(chǎn)生后會(huì)被涂層吸附至微觀孔道中，但不會(huì)被清除，待孔道吸附飽和后，便喪失“自清潔”功能，且吸附的污垢容易滋生細(xì)菌等，存在較大的食品安全問(wèn)題。

4、目前的自清潔方法能耗較高，存在清潔效果、使用壽命不理想等問(wèn)題，如催化燃燒多采用貴金屬催化材料等，價(jià)格較貴，較難推廣，采用非貴金屬催化材料則在低溫下催化效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種分解效果好的用于分解烹飪污染物的材料。

2、本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種上述用于分解烹飪污染物的材料的制備方法。

3、本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種上述用于分解烹飪污染物的材料的應(yīng)用。

4、本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種用于分解烹飪污染物的材料，其特征在于，包括基材以及設(shè)于基材上的催化層，所述催化層包括導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層包括通電后能產(chǎn)生電熱效應(yīng)從而將烹飪污染物分解成水和二氧化碳的導(dǎo)電催化劑。

5、為了使得導(dǎo)電催化劑具有良好的導(dǎo)電效果，所述導(dǎo)電催化劑的電導(dǎo)率在10-1-103s/m之間，對(duì)烹飪污染物的催化分解較為徹底。

6、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電催化劑為氧化錫、氧化銻、氧化鎢、氧化鋅、氧化鈦、稀土氧化物中的至少其中一種。這些導(dǎo)電催化劑為能夠商業(yè)大規(guī)模采用的導(dǎo)電材料，易于工業(yè)化推廣，且價(jià)格合理。

7、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電層還包括成膜材料，所述成膜材料為硅氧化物、鋁氧化物、硼氧化物中的至少其中一種。成膜材料提供導(dǎo)電層的基本網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)電催化劑充分填充在其中，對(duì)導(dǎo)電催化劑起到固定、成膜的作用，同時(shí)對(duì)導(dǎo)電層的熱膨脹系數(shù)具有調(diào)控作用，使導(dǎo)電催化劑在絕緣層表面或?qū)щ妼颖砻婢哂休^好的附著力、強(qiáng)度，如果沒(méi)有成膜材料，則導(dǎo)電催化劑無(wú)法附著在絕緣層表面，無(wú)法發(fā)揮作用。

8、優(yōu)選地，所述催化層還包括吸附層，所述吸附層包括吸附材料和成膜材料，所述吸附層中的成膜材料為硅氧化物、鋁氧化物、硼氧化物中的至少其中一種，所述吸附材料具有吸油疏水性，且吸附材料的比表面積在10m2/g-200m2/g之間，吸油量為(5-150)g/100g，水的接觸角>90°。導(dǎo)電層與吸附層的協(xié)同作用可以更好的對(duì)油脂進(jìn)行分解，因?yàn)閿U(kuò)散傳質(zhì)是催化反應(yīng)中重要的步驟，甚至在部分催化反應(yīng)中會(huì)成為控速步驟。由于吸附層優(yōu)異的親油特性，油脂、油煙等污染物到達(dá)吸附層表面時(shí)被快速吸附、捕獲，減少污染物的逃逸，提高分解效率；更重要的是，油脂、油煙等污染物被捕獲后，由于吸附層優(yōu)異的親油特性，污染物與吸附層具有非常小的接觸角，可以較好的潤(rùn)濕吸附層，即污染物在吸附層、導(dǎo)電層表面可以有效鋪展，而不是積聚在局部區(qū)域，這樣導(dǎo)電層可以與污染物有效接觸，降低了擴(kuò)散傳質(zhì)阻力，從而有利于催化氧化反應(yīng)的發(fā)生。

9、本發(fā)明通過(guò)選用具有高吸油量的吸附材料，并進(jìn)行疏水改性，使所制備的吸附層具備油性污染物吸附性，即疏水親油性，反應(yīng)生成的水可及時(shí)排出、烹飪中的水汽不在涂層表面停留，油煙/油脂、vocs及有機(jī)佐料烹飪污垢可被涂層有效捕捉富集并轉(zhuǎn)移至催化界面，有利于污垢分解反應(yīng)的發(fā)生；此外，水/水汽遠(yuǎn)離涂層，可抑制水溶性鹽、酸、堿等物種對(duì)涂層的腐蝕，對(duì)涂層穩(wěn)定性有利，且可杜絕水/水汽及其鹽類(lèi)、酸、堿等電解質(zhì)引起的短路等電氣問(wèn)題，本技術(shù)的材料能適用于包括但不限于油煙機(jī)等場(chǎng)景下大煙氣流量、低接觸時(shí)間情況、對(duì)于低濃度污染物情況。

10、催化層的厚度優(yōu)選在50μm至300μm之間，更優(yōu)選在100μm至200μm。

11、優(yōu)選地，所述吸附材料為氧化鈦、氧化鋁、氧化硅中的至少其中一種。

12、優(yōu)選地，所述基材為金屬材質(zhì)，金屬材質(zhì)的使用價(jià)值較高，當(dāng)然也可以是陶瓷材質(zhì)等，不能是塑料材質(zhì)，另外，因?yàn)榛氖墙饘俨馁|(zhì)，故在所述基材和催化層之間還設(shè)有絕緣層。

13、優(yōu)選地，所述絕緣層為硅氧化物、鋁氧化物、硼氧化物中的至少其中一種。絕緣層厚度為10μm-300μm，食品級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)選10μm-200μm的搪瓷，非食品級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)選10μm-50μm的瓷膜等無(wú)機(jī)非金屬材料。

14、本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種上述用于分解烹飪污染物的材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

15、(1)將絕緣層涂覆在基材的表面上制成半成品件一，將半成品件一依次進(jìn)行干燥和煅燒，干燥溫度在100℃至200℃之間，煅燒溫度在200℃-850℃之間，制成半成品件二；

16、(2)將催化層涂覆在半成品件二上的絕緣層上后，將物品依次進(jìn)行干燥和煅燒，干燥溫度在100℃至200℃之間，煅燒溫度在200℃-850℃之間，即制成成品件。

17、將催化層涂覆在半成品件二上的絕緣層上，其中一種方案為：所述步驟(2)中，先將導(dǎo)電層涂覆在半成品件二上的絕緣層上，然后將吸附層涂覆在導(dǎo)電層上。

18、將催化層涂覆在半成品件二上的絕緣層上，另一種方案為：所述步驟(2)中，先將導(dǎo)電層和吸附層混合后形成復(fù)合漿料，然后將復(fù)合漿料涂覆在半成品件二上的絕緣層上。

19、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電層的制備方法如下：將成膜材料與水混合形成漿料一，將導(dǎo)電催化劑的分散液與漿料一混合均勻即制成所述導(dǎo)電層，所述成膜材料與導(dǎo)電催化劑的質(zhì)量百分比在99:1至50:50之間。

20、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電催化劑的分散液的制備方法如下：將導(dǎo)電催化劑分散在水中攪拌混合均勻，此種方法操作快捷簡(jiǎn)單。

21、優(yōu)選地，所述導(dǎo)電催化劑的分散液的制備方法包括如下步驟：

22、(1)購(gòu)買(mǎi)粉末狀的導(dǎo)電催化劑，然后將其分散在水中形成分散液，用ph值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)分散液的ph為8-14；

23、(2)將正硅酸乙酯與硅油混合形成混合液一，正硅酸乙酯與硅油的質(zhì)量比在60:40至90:10之間；

24、(3)室溫?cái)嚢柘?，將步驟(2)中的混合液一加至步驟(1)中的分散液中，混合液一與分散液的質(zhì)量百分比為1:99-49:51，加料完畢后繼續(xù)攪拌均勻形成混合液二；

25、(4)向步驟(3)的混合液二加入ph值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)混合液二的ph為7，即得所述導(dǎo)電催化劑的分散液。

26、這樣制成的導(dǎo)電催化劑的分散液具有核殼結(jié)構(gòu)，核層為低表面能物種、殼層為導(dǎo)電催化劑形成的復(fù)合粒子，在催化層熱處理過(guò)程中，由于核殼結(jié)構(gòu)的低表面能特性，其會(huì)往催化層表面遷移富集，從而在催化層表面形成連續(xù)的三維導(dǎo)電催化網(wǎng)絡(luò)，此外核層結(jié)構(gòu)在保證催化效果、導(dǎo)電效果的前提下降低了導(dǎo)電催化材料的使用量，使整體成本降低。

27、因?yàn)楸炯夹g(shù)涉及基材、絕緣層、導(dǎo)電層、吸附層等組成的復(fù)合涂層，涂層間的熱膨脹系數(shù)匹配性就成了關(guān)鍵，一旦熱適配，復(fù)合涂層就會(huì)出現(xiàn)剝落等問(wèn)題，從而失去結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及催化分解性能。本技術(shù)結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法基本原理，對(duì)材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了延伸優(yōu)化，具體的在核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，選用了熱膨脹系數(shù)較高和較低的多種材料，并且在核殼結(jié)構(gòu)制備時(shí)采用了自下而上(bottom?to?up)的方法，且使核層材料、殼層材料在界面處通過(guò)羥基縮合反應(yīng)發(fā)生化學(xué)鍵合，提高了核殼材料的結(jié)合強(qiáng)度。因此，上述方案形成的復(fù)合材料，通過(guò)調(diào)控核殼材料種類(lèi)、含量，可以獲得不同熱膨脹系數(shù)的核殼復(fù)合材料。更重要的是，本技術(shù)中核層結(jié)構(gòu)為高膨脹系數(shù)材料、殼層結(jié)構(gòu)為具有導(dǎo)電催化功能的低膨脹系數(shù)材料，在升溫時(shí)由于核層材料熱膨脹系數(shù)較大，使核殼粒子靠近從而使殼層導(dǎo)電催化材料更緊密，從而保持更優(yōu)的導(dǎo)電催化性能。

28、在上述方案中，所述吸附層的制備方法包括如下步驟：將成膜材料與水混合形成漿料二，將吸附材料與漿料二混合均勻即制成所述吸附層，所述吸附材料與成膜材料的質(zhì)量百分比在99:1至50:50之間。

29、本發(fā)明解決上述第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種上述用于分解烹飪污染物的材料的應(yīng)用，其特征在于，該材料應(yīng)用于烹飪器具上，所述基材設(shè)于烹飪器具上，或者所述基材為烹飪器具的局部部位?；臑椴讳P鋼、搪瓷鋼、鍍鋅板等常見(jiàn)家電加工金屬材料制成的部件，該部件可以安裝在烹飪器具上，或者該部件為如烤箱背板、內(nèi)膽、灶具聚能罩、火蓋、油煙機(jī)濾網(wǎng)、煙道等結(jié)構(gòu)件的局部部位。

30、在上述方案中，所述烹飪器具為蒸箱或者烤箱或者蒸烤微一體機(jī)或者灶具或者油煙機(jī)。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明的材料通電后使得催化層工作即能實(shí)現(xiàn)污垢的深度氧化清除功能，可實(shí)現(xiàn)油煙/油脂、vocs及有機(jī)佐料烹飪污垢深度分解，且分解產(chǎn)物為二氧化碳和水等無(wú)毒無(wú)害組分，可直接排放在廚房室內(nèi)對(duì)環(huán)境、人體無(wú)傷害。

32、2、本發(fā)明的催化層包括導(dǎo)電層，其在低壓通電情況下接受外電路電子，可降低晶格氧的活化能快速形成高氧化活性粒子，從而在低于36v的安全電壓及烹飪溫度下，即可在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)污垢的徹底分解，無(wú)需額外提高電壓或升高分解溫度，分解過(guò)程安全、能耗低。