专利名称：基于光催化技术的自清洁抽油烟机网罩的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种基于光催化技术的具有自清洁、除油烟功能的抽油烟机网罩的制
造方法，属纳米光催化材料及技术应用领域。
背景技术：
厨房油烟可随空气侵入人体呼吸道，进而引起食欲减退、心烦，精神不振、瞌睡、疲
乏无力等症状，医学上称之为油烟综合症。厨房中燃料燃烧和油脂加热所形成的油烟气体
含有将近200种有害化学物质，以杂环、芳香族化合物为主，以及醛、酮、烃、脂肪酸、醇等，
这些物质对人体危害非常大。油烟的危害像过去家庭装潢中甲醛的危害一样，应该引起全
社会的关注与防范。油烟成了人类健康的最严重但又是最"亲近"的敌人。 油烟是家庭不可避免的，如何才能让油烟不影响家居健康呢？除了从源头上预防
油烟的产生，比如做好厨房通风换气、不要使油温过热、不用反复烹炸的油等外，就是使用
抽油烟机来减少厨房内油烟的浓度。可是时间长了油烟机排气口的网罩上就会积上一层又
粘又黑的油垢，直接用纸、布等很难擦干净。目前，人们一般都是把网罩浸在热的纯碱或者
烧碱中，再加上洗涤剂，用钢丝球或者百洁布擦洗，这对健康和环境都非常不利。 纳米半导体材料在光的照射下，把光能转化为化学能或者电能，促进化合物的合
成或使化合物(有机物、无机物)降解的过程称为光催化。近年来，随着绿色化学和技术的
兴起，可持续发展战略的提出，应用光催化技术进行污染水处理和空气净化成为了一个热
点的研究方向。在纳米催化材料中，以纳米二氧化钛研究的最为广泛。 在光催化反应中，催化剂的能带结构决定了半导体光生载流子的特性。纳米结构 二氧化钛的光催化活性、降解有机物的深度与选择性以及光生电子_空穴对产率均较一般 二氧化钛有了很大程度的提高，因而纳米二氧化钛材料成为了光催化技术造福人类的重要 媒介。当二氧化钛颗粒的粒径达到纳米尺寸时，表面原子迅速增加，光吸收效率提高，光生 载流子从颗粒内部迁移到表面的路径变短，光生载流子在捕获前复合的几率降低，能在表 面生成更多的羟基自由基，有利于光催化反应的进行。粒子越小，电子和空穴在粒子内的复 合几率就越小，而且随着晶粒尺寸的减小，比表面积增大，表面键态和电子态与颗粒内部不 同，表面原子的配位不全导致表面活性位置增多。当纳米颗粒的粒径小至能产生量子尺寸 效应时，将进一步提高二氧化钛的光量子效率，因此性能优良的二氧化钛光催化剂都是纳 米级的。 目前，文献中主要研究二氧化钛光催化剂在空气净化、水污染处理、抗菌、化妆品 和食品包装等方面，且其研究还局限在实验室阶段，没有大规模推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光催化技术的具有自清洁、除油烟功能的抽油烟机 网罩的制造方法，结构特征是油烟机网罩上涂有无机粘合剂中间层及光催化剂表面层，在 自然光和室内灯光的照射下可以将吸附的油污分解，其制造方法包括以下四个主要步骤(1)清洁金属网罩；(2)涂覆无机粘合剂；(3)涂覆二氧化钛分散液；(4)涂层固化。
(1)清洁金属网罩，利用超声对金属网罩进行清洗，然后晾干。
(2)涂覆无机粘合剂，首先分别制备钛酸四丁酯和硅酸四乙酯的部分水解产物，然 后按一定比例混合，即得到无机粘结剂，采用浸渍或喷涂等方法在金属网罩表面进行涂覆。
(3)涂覆二氧化钛分散液，首先将二氧化钛光催化剂分散为溶胶或者悬浊液，采用 浸渍或喷涂等方法进行涂覆。 (4)涂层固化，网罩上涂覆光催化剂层后，将该网罩在一定温度下保温一段时间。 取出网罩。 所用光催化剂为纯的或经离子掺杂的二氧化化钛。二氧化钛晶型可以为锐钛矿型 或锐钛矿与金红石混合晶型。二氧化钛的形态可为粉体，或者溶胶。 无机粘合剂为钛酸四丁酯部分水解产物与硅酸四乙酯部分水解产物的混合物。 钛酸四丁酯部分水解产物与硅酸四乙酯部分水解产物的质量比为1 : 10 40，优选为 1 : 20 30。 涂覆光催化剂的方法可为浸渍法、喷涂法或者提拉法，优选为浸渍法。涂层固化采 用热固化的方法，温度范围为80-15(TC，优选IO(TC。
本发明的优点和特点如下 (1)本发明方法得到的网罩在光照下具有很高的去除油污的能力。
(2)本发明方法所用原料廉价易得，操作简单。
(3)本发明方法可以用于家庭厨具，尤其是油烟机等易沾染油污的用具。
具体实施例方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1 本实施例中的主要操作步骤如下 在室温下，将34g钛酸四丁酯和170g异丙醇混合均匀，然后加入3g乙酰丙酮，搅 拌30min，之后加入5. 4g水和1. 8g醋酸，搅拌4h后得到钛酸四丁酯的部分水解产物A。
在室温下，将45. 7g硅酸四乙酯和169g异丙醇混合均匀，然后加入16. 2g水和 1. 9g醋酸，搅拌4h后得到硅酸四乙酯部分水解的产物B。 将A、 B两种水解产物按照质量比1 : 25的比例混合，搅拌10min，即得到无机粘 结剂。 分别采用两种光催化剂制备光催化涂层一种为自制的可见光敏化二氧化钛光催
化复合溶胶，组成为掺杂CU2+的二氧化钛3wt% ;Si02 2 . 5wt% ;其中二氧化钛与CU2+的摩
尔比为1 : 0. 001。 另外，将光催化粉体P-25 (德国Degussa公司生产，粒径21nm，金红石型20 % ，锐 钛矿型80% )和无水乙醇以质量比1 : 10的比例搅拌均匀，超声30min，得到光催化粉体
悬浮液。 将网罩浸在无机粘结剂溶液中，lmin后取出，晾干30s，然后将该网罩在光催化剂 分散液中浸泡5s，之后在IO(TC保温30min。即得到涂覆有光催化剂的网罩。
本发明实施例做的涂覆光催化剂的网罩除油污能力测试如下
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(1)光催化实验装置的构造 加工一个金属试验箱，箱体顶部中央开有约10cm见方的小口，箱子顶上小口位置 放一个向上吹风的小电扇，模拟排烟功能。在小口的正下方10cm处，采用金属丝将金属网 罩固定。在金属网罩正下方放一个电炉，电炉上垫放一石棉网，石棉网上放一烧杯，烧杯中 盛有食用油。 (2)光催化实验过程将分别涂覆自制二氧化钛光催化复合溶胶、光催化粉体 P-25悬浊液的网罩和一个不涂覆任何光催化剂的空白网罩称重，放置在试验箱内铜丝上。 将食用油倒入插有温度计的烧杯中，烧杯放在垫有石棉网的电炉上。开启小电扇，电炉通 电，加热食用油至280°C 290°C ，保温1小时。然后电炉断电，取出电炉和烧杯，继续开启小 电扇。冷却30分钟后，网罩称重。将功率为9瓦的荧光灯置于金属网罩正下方进行照射， 每隔l小时取出网罩，称重。计算光催化剂去除油污效率。实验结果显示，在光照5h后，涂 覆自制二氧化钛光催化溶胶的的网罩对油污的去除率达到了 78%，涂覆P-25悬浊液的网 罩对油污的去除率达到了98%，而不涂覆任何光催化剂的网罩对油污几乎没有去除率。
本发明提供的一种纳米光催化技术去除油烟机网罩油污的方法，得到的网罩在光 照下具有很高的去除油污的能力，而且所用原料廉价易得，操作简单。除了家庭厨具，本发 明方法也适用于油烟机、灶台、墙壁等易沾染油污的用具。
权利要求
一种基于光催化技术的自清洁抽油烟机网罩的制造方法，其特征在于该方法具有如下工艺步骤a.用超声波对金属网罩进行清洗，然后晾干；b.涂覆无机粘合剂，首先分别制备钛酸四丁酯部分水解产物与硅酸四乙酯部分水解产物，按钛酸四丁酯部分水解产物与硅酸四乙酯部分水解产物的质量比为1∶10～40进行混合，即得到无机粘结剂，采用浸渍或喷涂法在金属网罩表面涂覆无机粘结剂；c.涂覆二氧化钛光催化剂，首先将二氧化钛光催化剂分散为溶胶或者悬浊液，采用浸渍法或者喷涂法或者提拉法在金属网罩表面涂覆二氧化钛分散液。d.涂层固化，网罩上涂覆光催化剂层后，将该网罩采用热固化的方法进行涂层固化，热固化温度范围为80～150℃。
2. 按权利要求1所述的基于光催化技术的自清洁抽油烟机网罩的制造方法，其特征在 于钛酸四丁酯部分水解产物与硅酸四乙酯部分水解产物的质量比为1 : 20 30。
3. 按权利要求1所述的基于光催化技术的自清洁抽油烟机网罩的制造方法，其特征在 于所用的光催化剂为纯的或经离子掺杂的二氧化化钛，二氧化钛晶型为锐钛矿型、或者锐 钛矿与金红石混合晶型。
4. 按权利要求1所述的基于光催化技术的自清洁抽油烟机网罩的制造方法，其特征在 于所述的热固化温度为IO(TC。
全文摘要
本发明涉及一种基于光催化技术的具有自清洁、除油烟功能的抽油烟机网罩的制造方法，属光催化活性纳米二氧化钛材料应用技术领域。利用本发明制造的抽油烟机网罩在自然光和室内灯光的照射下可以将油污分解实现自清洁和除油烟功能。本发明方法包括以下主要步骤(1)清洁金属网罩；(2)涂覆无机粘合剂；(3)涂覆二氧化钛分散液；(4)涂层固化。本发明方法所用原料廉价易得，操作简单，得到的网罩在光照下具有很高的去除油污的能力，可以用于家庭厨具，尤其是油烟机，也可以用于灶台、墙壁等易沾染油污的用具。
文档编号F24C15/02GK101716536SQ20091020050
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者张剑平, 张美红, 施利毅, 杭建忠, 袁帅, 钱明 申请人:上海大学