熱催化功能涂層材料和熱催化功能涂層、烹飪器具的制作方法

本發明涉及金屬催化劑領域，尤其涉及一種熱催化功能涂層材料和熱催化功能涂層、烹飪器具。

背景技術：

1、近年來，隨著我國經濟高速發展和居民生活水平不斷提高，消費者對家用烹飪電器的需求越來越旺盛。特別是種類繁多、功能各異的廚房小電器的普及和使用，滿足了廣大居民在家中輕松烹飪和享受美味食物的愿望。比如，近些年來備受消費者青睞的空氣炸鍋，因其用油少、加熱均勻、烤制時間短等優點，迅速成為國內小家電行業的明星產品和“領頭羊”。與傳統大型廚房電器類似，廚房小電器在烹飪過程中也會產生大量揮發性油煙，這些油煙會沉積并粘結在烹飪電器表面形成油污。對于空氣炸鍋等這類結構設計緊湊、空間封閉的小電器，烹飪腔體內部容易形成清洗死角，給日常衛生清理帶來了諸多困擾。迸濺的油污長期在腔體內積累不但影響外觀，更容易滋生細菌，有致癌風險，威脅著人們的身體健康。

2、目前，可通過熱催化材料來降解烹飪過程中產生的油污問題，但是現有技術中的熱催化材料的熱催化溫度通常在300℃左右，針對一些包含200℃以下烹飪溫度的烹飪器具，例如空氣炸鍋，烹飪溫度可調控范圍包含200℃以下，這時，就需要額外增加自清潔功能，在完成烹飪后，再繼續加熱至200℃以上甚至300℃以上才能完成清潔，增加了能量損耗。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提供一種熱催化功能涂層材料及制備方法和熱催化功能涂層、烹飪器具，在烹飪過程中就能對油污進行氧化降解，解決現有技術中烹飪器具在烹飪過程中容易產生大量揮發性油煙形成油污，沉積并粘結在烹飪器具表面，難以清洗的技術問題。

2、為實現上述目的，本發明提供一種熱催化功能涂層材料，所述熱催化功能涂層材料包括催化劑和粘結劑，其中，所述催化劑包括金屬氧化物，所述金屬氧化物包括變價金屬元素。

3、在本申請的一些實施例中，所述變價金屬元素包括ce、cu、co、fe、la、mn和ni中的至少一種。

4、在本申請的一些實施例中，所述金屬氧化物包括ceo2、cuo、coo、co3o4、fe2o3、fe3o4、mno2、mn2o3、mn3o4、nio、lamnxco1-xo3、cufe2o4、cumn2o4、cu1.5mn1.5o4中的至少一種。

5、在本申請的一些實施例中，所述熱催化功能涂層材料的催化溫度在100℃-300℃。

6、在本申請的一些實施例中，所述金屬氧化物的平均粒徑范圍為2nm-2μm。

7、在本申請的一些實施例中，所述粘結劑為無機粘結劑和/或有機粘結劑，包括γ-al2o3，sio2，聚醚砜和聚酰胺酰亞胺中的至少一種。

8、在本申請的一些實施例中，按質量百分比計算，所述熱催化功能涂層材料包括10％-90％所述金屬氧化物；和/或，所述熱催化功能涂層材料包括5％-70％所述粘結劑。

9、在本申請的一些實施例中，按質量百分比計算，所述熱催化功能涂層材料包括30％-80％所述金屬氧化物；和/或，所述熱催化功能涂層材料包括10％-50％所述粘結劑。

10、在本申請的一些實施例中，按質量百分比計算，所述熱催化功能涂層材料還包括小于等于80％的負載物。

11、在本申請的一些實施例中，所述負載物為微納米顆粒負載物，平均粒徑范圍為10nm-10μm。

12、在本申請的一些實施例中，所述負載物包括γ-al2o3、sio2、tio2、zro2、分子篩中的至少一種。

13、在本申請的一些實施例中，所述分子篩包括beta分子篩，usy分子篩，zsm-5分子篩中的至少一種。

14、此外，為實現上述目的，本發明還提供一種熱催化功能涂層，所述熱催化功能涂層包括本發明如上所述的熱催化功能涂層材料。

15、在本申請的一些實施例中，所述變價金屬元素在所述熱催化功能涂層表面的原子百分含量不低于所述變價金屬元素在所述熱催化功能涂層中總體的原子百分含量的50％，并暴露在空氣中。

16、在本申請的一些實施例中，所述熱催化功能涂層的厚度范圍為20μm-2mm。

17、此外，為實現上述目的，本發明還提供一種烹飪器具，所述包括本發明如上所述的熱催化功能涂層。

18、在本申請的一些實施例中，所述烹飪器具包括電壓力鍋、煎烤機、自動炒菜機、空氣炸鍋或電餅鐺。

19、在本申請的一些實施例中，所述烹飪器具具有加熱模塊，所述熱催化功能涂層涂覆于所述加熱模塊的表面及烹飪腔體內任意內表面。

20、在本申請的一些實施例中，所述烹飪器具為空氣炸鍋，所述熱催化功能涂層涂覆于所述空氣炸鍋的加熱模塊的表面及烹飪腔體內任意內表面。

21、在本申請的一些實施例中，所述空氣炸鍋的加熱模塊為盤狀金屬發熱管。

22、本發明所能實現的有益效果：

23、本發明提供一種熱催化功能涂層材料，該熱催化功能涂層材料包括催化劑和粘結劑，其中，催化劑包括金屬氧化物，金屬氧化物包括變價金屬元素，表面帶有較多的催化活性位點，能賦予熱催化功能涂層材料較強的熱催化功能，制備成涂層，能使催化活性位點大量暴露在空氣中，直接與油污進行接觸，在100℃-300℃的低溫熱源條件下就可以激發催化活性，在烹飪過程中就能對油污進行氧化降解，無需增加額外的消耗，僅利用了烹飪器具的加熱模塊，在烹飪的過程中就能將烹飪產生的揮發性油煙形成的油污進行降解，保證烹飪后腔體無油脂沉積和殘留，避免腔體內部難清潔的使用痛點，真正實現了烹飪器具的長效表面自清潔功能。

24、以上變價金屬元素包括ce、cu、co、fe、la、mn和ni中的至少一種，使熱催化功能涂層材料獲得催化效果高效且廉價、安全、可靠等優點。

25、粘結劑可以將金屬氧化物固定在烹飪器具的表面并使其催化活性位點暴露于空氣中，烹飪器具加熱模塊產生的熱量對迸濺覆蓋到涂覆了熱催化功能涂層的烹飪器具表面的油脂直接進行催化氧化降解，避免了油污的積累。

26、此外，還可以添加負載物，負載物可以承載金屬氧化物，提高金屬氧化物的分散性，使之均勻地分布在涂層表面，并將其催化活性位點充分地暴露于空氣中，在100℃-300℃的低溫熱源條件下，就能使油污發生催化氧化反應，促使油污快速降解成為二氧化碳和水。

技術特征：

1.一種熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述熱催化功能涂層材料包括催化劑和粘結劑，其中，所述催化劑包括金屬氧化物，所述金屬氧化物包括變價金屬元素。

2.根據權利要求1所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述變價金屬元素包括ce、cu、co、fe、la、mn和ni中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述金屬氧化物包括ceo2、cuo、coo、co3o4、fe2o3、fe3o4、mno2、mn2o3、mn3o4、nio、lamnxco1-xo3、cufe2o4、cumn2o4、cu1.5mn1.5o4中的至少一種。

4.根據權利要求1所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述熱催化功能涂層材料的催化溫度在100℃-300℃。

5.根據權利要求1所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述金屬氧化物的平均粒徑范圍為2nm-2μm。

6.根據權利要求1所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述粘結劑為無機粘結劑和/或有機粘結劑，包括γ-al2o3，sio2，聚醚砜和聚酰胺酰亞胺中的至少一種。

7.根據權利要求1所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，按質量百分比計算，所述熱催化功能涂層材料包括10％-90％所述金屬氧化物；和/或，所述熱催化功能涂層材料包括5％-70％所述粘結劑。

8.根據權利要求7所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，按質量百分比計算，所述熱催化功能涂層材料包括30％-80％所述金屬氧化物；和/或，所述熱催化功能涂層材料包括10％-50％所述粘結劑。

9.根據權利要求1所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，按質量百分比計算，所述熱催化功能涂層材料還包括小于等于80％的負載物。

10.根據權利要求9所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述負載物為微納米顆粒負載物，平均粒徑范圍為10nm-10μm。

11.根據權利要求9所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述負載物包括γ-al2o3、sio2、tio2、zro2、分子篩中的至少一種。

12.根據權利要求11所述熱催化功能涂層材料，其特征在于，所述分子篩包括beta分子篩，usy分子篩，zsm-5分子篩中的至少一種。

13.一種熱催化功能涂層，其特征在于，所述熱催化功能涂層包括權利要求1至12任意一項所述的熱催化功能涂層材料。

14.根據權利要求13所述的熱催化功能涂層，其特征在于，所述變價金屬元素在所述熱催化功能涂層表面的原子百分含量不低于所述變價金屬元素在所述熱催化功能涂層中總體的原子百分含量的50％，并暴露在空氣中。

15.根據權利要求13所述熱催化功能涂層，其特征在于，所述熱催化功能涂層的厚度范圍為20μm-2mm。

16.一種烹飪器具，其特征在于，所述烹飪器具包括權利要求13至15任一所述的熱催化功能涂層。

17.根據權利要求16所述的烹飪器具，其特征在于，所述烹飪器具包括電壓力鍋、煎烤機、自動炒菜機、空氣炸鍋或電餅鐺。

18.根據權利要求16所述的烹飪器具，其特征在于，所述烹飪器具具有加熱模塊，所述熱催化功能涂層涂覆于所述加熱模塊的表面和/或烹飪腔體內任意內表面。

19.根據權利要求18所述的烹飪器具，其特征在于，所述烹飪器具為空氣炸鍋，所述熱催化功能涂層涂覆于所述空氣炸鍋的加熱模塊的表面和/或烹飪腔體內任意內表面。

20.根據權利要求19所述的烹飪器具，其特征在于，所述空氣炸鍋的加熱模塊為盤狀金屬發熱管。

技術總結
本發明公開了一種熱催化功能涂層材料和熱催化功能涂層、烹飪器具，屬于金屬催化劑領域。熱催化功能涂層材料包括催化劑和粘結劑，其中，催化劑包括金屬氧化物，金屬氧化物包括變價金屬元素，粘結劑可以將金屬氧化物固定在烹飪器具的表面并使其催化活性位點暴露于空氣中，此外，還可以包含負載物，負載物起到提高催化劑分散性的作用。本發明的熱催化功能涂層材料表面具有較多催化活性位點，具有熱催化功能，在100℃?300℃較低溫度下就能發揮催化作用，可利用烹飪器具加熱模塊產生的熱量對迸濺覆蓋到烹飪器具表面的油污直接進行催化氧化降解，避免了油污積累，在烹飪的過程中就能將油污進行降解，真正實現了烹飪器具的長效表面自清潔功能。

技術研發人員：鹿行旭,晏超,楊衛星,楊杰,曹達華
受保護的技術使用者：佛山市順德區美的電熱電器制造有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21