DE102015116546A1 - Photokatalytisches Filter zum Abbau von Mischgas und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Photokatalytisches Filter zum Abbau von Mischgas und Herstellungsverfahren dafür Download PDF

Info

Publication number
DE102015116546A1
DE102015116546A1 DE102015116546.5A DE102015116546A DE102015116546A1 DE 102015116546 A1 DE102015116546 A1 DE 102015116546A1 DE 102015116546 A DE102015116546 A DE 102015116546A DE 102015116546 A1 DE102015116546 A1 DE 102015116546A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
photocatalytic
tio
photocatalytic filter
filter
metal compounds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102015116546.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Jaeseon Yi
Daewoong Suh
Geundo Cho
Doug Youn Lee
Hye Kyung Ku
Kyung Sik Yoon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seoul Viosys Co Ltd
Original Assignee
Seoul Viosys Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020150019753A external-priority patent/KR20160039135A/ko
Application filed by Seoul Viosys Co Ltd filed Critical Seoul Viosys Co Ltd
Publication of DE102015116546A1 publication Critical patent/DE102015116546A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/888—Tungsten
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • A61L9/205—Ultraviolet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8634—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20707—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20776—Tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/80—Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802—Photocatalytic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/406—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/804—UV light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein photokatalytisches Filter, dessen Oberfläche eine verbesserte Adsorptionsleistung aufweist, so dass Mischgase, einschließlich des Gases, das im Rahmen einer konkurrierenden Reaktion später reagiert, ab dem Beginn einer photokatalytischen Reaktion abgebaut werden kann, und auf ein Herstellungsverfahren davon. Das Verfahren umfasst: Auflösen von Titandioxidpulver (TiO2) als Nanopulver als Photokatalysator und einer oder mehrerer Metallverbindungen in Wasser zur Herstellung einer photokatalytischen Dispersion; Beschichten einer Unterlage mit der photokatalytischen Dispersion; Trocknen der beschichteten Unterlage; und Sintern der getrockneten Unterlage. Das photokatalytische Filter umfasst eine Unterlage, einen Photokatalysator und eine oder mehrere Metallverbindungen, die auf der Unterlage aufgebracht sind. Die Metallverbindungen umfassen Nanopulver einer Eisenverbindung (Fe).

Description

  • HINTERGRUND
  • 1. Fachgebiet
  • Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein photokatalytisches Filter und ein Herstellungsverfahren für ein solches Filter, und insbesondere auf ein photokatalytisches Filter, dessen Oberfläche eine verbesserte Absorptionsleistung aufweist, so dass Mischgase, einschließlich eines Gases, das im Rahmen einer konkurrierenden Reaktion zu einem späteren Zeitpunkt reagiert, ab der ersten Phase einer photokatalytischen Reaktion abgebaut werden können, und auf ein Herstellungsverfahren dafür.
  • 2. Einschlägige Technik
  • Im vorliegenden Kontext bezieht sich der Begriff „photokatalytische Reaktion” auf Reaktionen, bei denen photokatalytische Materialien eingesetzt werden, wie beispielsweise Titandioxid (TiO2) oder Ähnliches. Bekannte photokatalytische Reaktionen sind der photokatalytische Abbau von Wasser, die elektrolytische Abscheidung von Silber und Platin, der Abbau organischer Stoffe usw. Weiterhin wurde in der Vergangenheit versucht, solche photokatalytischen Reaktionen auf neue organische synthetische Reaktionen, auf die Herstellung hochreinen Wassers und Ähnliches anzuwenden.
  • Toxische Gase oder unangenehm riechende Substanzen, wie beispielsweise Ammoniak, Essigsäure und Acetaldehyd, die in der Luft vorkommen, werden mit Hilfe der oben stehend beschriebenen photokatalytischen Reaktionen abgebaut, und Luftreinigungsgeräte, die auf solchen photokatalytischen Reaktionen basieren, können teilpermanent eingesetzt werden, wenn sie über eine Lichtquelle (z. B. eine UV-Lichtquelle) und ein Filter verfügen, das mit einem photokatalytischen Werkstoff beschichtet ist. Hat sich der photokatalytische Wirkungsgrad des photokatalytischen Filters verringert, kann das Filter erneuert werden, um den photokatalytischen Wirkungsgrad wiederherzustellen, wobei es anschließend wieder eingesetzt werden kann. Dementsprechend lässt sich behaupten, dass das photokatalytische Filter teilpermanent ist.
  • Insbesondere beim Einsatz einer UV-LED-Lampe als UV-Lichtquelle liegt der Vorteil gegenüber einer herkömmlichen Quecksilberlampe oder Ähnlichem in der Umweltfreundlichkeit, da diese LED-Lampe kein giftiges Gas erfordert, einen hohen Wirkungsgrad im Hinblick auf dem Stromverbrauch aufweist und durch ihre geringen Abmessungen verschiedene Ausführungen ermöglicht.
  • Im Gegensatz zu herkömmlichen Filtern, wie beispielsweise dem Vorfilter oder dem HEPA-Filter, bei denen beim Durchströmen der Luft große Staubpartikel physisch gesammelt werden, ist das photokatalytische Filter jedoch so konfiguriert, dass toxische Gase, die beim Durchströmen der Luft durch den Filter an der Oberfläche des Filters adsorbiert werden, durch reaktive Sauerstoffarten abgebaut werden, wie beispielsweise OH–, die im Rahmen der photokatalytischen Reaktion gebildet werden. Demzufolge hängt der Wirkungsgrad des Abbaus der toxischen Gase hauptsächlich vom Wirkungsgrad des Kontaktes zwischen den toxischen Gasen und der aktivierten Seite der Oberfläche des photokatalytischen Filters ab.
  • Der photokatalytische Wirkungsgrad des photokatalytischen Filters steht in einem direkten Zusammenhang zu dessen Fähigkeit, die Luft zu reinigen. Anders formuliert, wird toxisches Gas in einem Raum, in dem ein Luftreiniger mit einem hohen photokatalytischen Wirkungsgrad zum Einsatz kommt, schneller abgebaut als toxisches Gas in einem Raum, in dem ein Luftreiniger gleicher Struktur und Größe zum Einsatz kommt, der jedoch einen relativ geringen photokatalytischen Wirkungsgrad aufweist.
  • Unterdessen ist bekannt, dass, wenn die Luft eine Vielzahl unterschiedlicher toxischer Gase enthält, die toxischen Gase in der Reihenfolge abgebaut werden, in der sie auf der Oberfläche des photokatalytischen Filters absorbiert werden. Dementsprechend wird ein Gas, das schneller auf der photokatalytischen Oberfläche absorbiert wird, schneller abgebaut, und ein Gas, das auf der photokatalytischen Oberfläche langsamer absorbiert wird, wird erst auf der photokatalytischen Oberfläche absorbiert und abgebaut, nachdem das schneller absorbierte Gas ein wenig abgebaut wurde.
  • Das Desodorierungstestverfahren der Korea Air Cleaning Association stellt ein Verfahren zur Bewertung der Abbaugeschwindigkeit eines Gemisches aus drei Gasen dar: Acetaldehyd, Ammoniak und Essigsäure. Die Ergebnisse aus Experimenten, die gemäß diesem Testverfahren durchgeführt wurden, deuteten darauf hin, dass ein im Handel erhältlicher TiO2-Photokatalysator unter den Gasen für Acetaldehyd eine niedrige Abbaugeschwindigkeit aufweist. Dies liegt daran, dass Acetaldehyd in einer konkurrierenden Reaktion später als andere Gase reagiert. Anders formuliert, ist das herkömmliche photokatalytische Filter so konfiguriert, dass es zuerst ein toxisches Gas, das in einer konkurrierenden Reaktion zuerst reagiert, und anschließend ein toxisches Gas abbaut, das später reagiert.
  • Diese Tendenz des herkömmlichen photokatalytischen Filters ist aus Sicht der Luftreiniger nicht erstrebenswert. Im Hinblick auf Luftreiniger, die photokatalytische Reaktionen einsetzen, ist das Ergebnis des Abbaus toxischer Gase wichtig, und darüber hinaus sollte das Ergebnis des Abbaus aller Arten von toxischen Gasen hervorragend sein, und alle Arten von toxischen Gasen müssen ab der ersten Phase einer photokatalytischen Reaktion abgebaut werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Verschiedene Ausführungsformen zielen darauf ab, die oben stehend beschriebenen Probleme zu lösen, und bieten ein photokatalytisches Filter, das jedes Gas schnell abbaut, selbst wenn es von Mischgasen durchströmt wird, und ein Verfahren zur Herstellung des photokatalytischen Filters, dessen Photokatalysator eine hohe Adhäsion an eine Trägerschicht oder ein Substrat aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines photokatalytischen Filters: Auflösen von Titandioxid-Nanopulver (TiO2) als Photokatalysator und einer oder mehrerer Metallverbindungen in Wasser zur Herstellung einer photokatalytischen Dispersion; Beschichten einer Unterlage mit der photokatalytischen Dispersion; Trocknen der beschichteten Unterlage; und Sintern der getrockneten Unterlage.
  • In dieser Offenlegung kann es sich bei den Metallverbindungen, die zur Herstellung der photokatalytischen Dispersion in Wasser aufgelöst sind, um Nanopulver handeln.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein photokatalytisches Filter: eine Unterlage und einen photokatalytischen Werkstoff und eine Metallverbindung als Beschichtung der Unterlage.
  • Die Metallverbindung kann eine Wolframverbindung (W) enthalten.
  • Bei der Wolframverbindung (W) kann es sich um H2WO4 handeln.
  • Die Wolframverbindung (W) kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,0032 und 0,0064 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden.
  • Die Metallverbindung kann eine Eisenverbindung (Fe) enthalten.
  • Bei der Eisenverbindung kann es sich um Fe2O3 handeln.
  • Die Eisenverbindung (Fe) kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,005 und 0,05 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden.
  • Bei der Eisenverbindung kann es sich um ein Nanopulver handeln.
  • Die Eisenverbindung (Fe) kann als Pulver im Nanogrößenbereich in einem molaren Verhältnis zwischen 0,00125 und 0,0125 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden.
  • Die photokatalytische Unterlage kann ein poröses Keramikmaterial umfassen.
  • Die Beschichtung der photokatalytischen Unterlage kann ein Eintauchen der photokatalytischen Unterlage in die Dispersion umfassen.
  • Die Sinterung der getrockneten Unterlage kann über einen Zeitraum von 0,5 bis 3 Stunden bei einer Temperatur zwischen 350°C und 500°C erfolgen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein photokatalytisches Filter: eine photokatalytische Unterlage und einen photokatalytischen Werkstoff und Metallverbindungen, mit denen die photokatalytische Unterlage beschichtet ist, wobei die Metallverbindungen eine Wolframverbindung (W) und eine Eisenverbindung (Fe) sein können.
  • Bei der Wolframverbindung kann es sich um H2WO4 handeln, und bei der Eisenverbindung kann es sich um Fe2O3 handeln.
  • Die Wolframverbindung (W) kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,016 und 0,048 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden, und die Eisenverbindung kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,005 und 0,025 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden.
  • Bei der Eisenverbindung kann es sich um ein Pulver im Nanogrößenbereich handeln.
  • Die Wolframverbindung (W) kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,016 und 0,048 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden, und die Eisenverbindung kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,00125 und 0,00625 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden.
  • Bei der photokatalytischen Unterlage kann es sich um poröse Keramik handeln.
  • Der photokatalytische Werkstoff und die Metallverbindungen können mittels Sinterung auf der photokatalytischen Unterlage verankert sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt die Abbaugeschwindigkeiten für die toxischen Gase (Ammoniak, Acetaldehyd und Essigsäure) aus der Luft bei Verwendung von jeweils einem herkömmlichen photokatalytischen Filter und einem photokatalytischen Filter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung als Funktion der Zeit.
  • 2 zeigt die Abbaugeschwindigkeiten für die toxischen Gase (Ammoniak, Acetaldehyd und Essigsäure) aus der Luft bei Verwendung von jeweils einem herkömmlichen photokatalytischen Filter und photokatalytischen Filtern gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung als Funktion der Zeit.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden unten stehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Die Offenlegung lässt sich jedoch in unterschiedlichen Formen ausführen und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Diese Ausführungsformen werden vielmehr beschrieben, um dieser Offenlegung einen umfassenden und vollständigen Charakter zu verleihen und um dem Fachmann den vollständigen Umfang dieser Offenlegung zu vermitteln.
  • Die in diesem Patentdokument offengelegten Techniken können eingesetzt werden, um einem photokatalytischen Filter eine bessere Adsorptionsfähigkeit gegenüber Mischgasen aus Acetaldehyd, Ammoniak und Essigsäure zu verleihen, indem dem Titandioxid-Photokatalysator im Filter Metall hinzugefügt wird. Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des photokatalytischen Filters mit einer besseren Adsorptionsfähigkeit gegenüber Mischgasen aus Acetaldehyd, Ammoniak und Essigsäure schließt die Bereitstellung einer photokatalytischen Dispersionsflüssigkeit durch die Auflösung von Titandioxid-Nanopulvern und einer oder mehreren Metallverbindungen in Wasser, die Beschichtung einer photokatalytischen Unterlage mit der photokatalytischen Dispersionsflüssigkeit, die Trocknung der beschichteten photokatalytischen Unterlage und die Sinterung der getrockneten photokatalytischen Unterlage ein.
  • Ein photokatalytisches Filter auf der Grundlage der offengelegten Technologie umfasst eine photokatalytische Unterlage und einen photokatalytischen Werkstoff auf der photokatalytischen Unterlage. Bei Bestrahlung mit UV-Licht wird der photokatalytische Werkstoff optisch aktiviert, um dadurch eine katalytische Reaktion mit einem oder mehreren Zielschadstoffen hervorzurufen, die dem photokatalytischen Werkstoff anhaften, mit dem die photokatalytische Unterlage beschichtet ist, z. B. mittels physischer Adsorption, wodurch die Schadstoffe aus einem gasförmigen Medium entfernt werden. Zielschadstoffe können Mikroorganismen oder andere biologische Materialien oder eine oder mehrere chemische Substanzen sein. Es kann eine UV-Lichtquelle, wie beispielsweise UV-LED, enthalten sein, um das UV-Licht auf den photokatalytischen Werkstoff zu lenken, der sich auf der photokatalytischen Unterlage befindet. Solch ein photokatalytisches Filter kann als Luftfilter oder im Rahmen anderer Filteranwendungen Verwendung finden. Beispielsweise kann der photokatalytische Werkstoff Titandioxid-Nanopulver und eine oder mehrere Metallverbindungen umfassen.
  • Ein photokatalytisches Filter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung umfasst die Wolfram-(W) und Eisenmetallverbindungen (Fe), die einem herkömmlichen photokatalytischen TiO2-Werkstoff zugegeben wurden, und weist deshalb eine hohe Abbaugeschwindigkeit für Mischgase auf. Anders formuliert, kann die Azidität der Oberfläche des TiO2-Photokatalysators gemäß der vorliegenden Offenlegung durch die Zugabe der Metallverbindungen zum TiO2-Photokatalysator angepasst werden, wodurch sich die Fähigkeit des TiO2-Photokatalysators zur Absorption von Gasverbindungen verbessern lässt und die Fähigkeit des TiO2-Photokatalysators zum Abbau toxischer Gase verbessert werden kann.
  • Zusätzlich ist das photokatalytische Filter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung durch höhere Abbaugeschwindigkeiten für Mischgase gekennzeichnet, da eine Eisenverbindung im Nanogrößenbereich während des Vorgangs der Zugabe der Metallwerkstoffe (W und Fe) oder deren Oxide zum herkömmlichen photokatalytischen Werkstoff (TiO2) zugegeben wird.
  • Verfahren zur Herstellung eines photokatalytischen Filters
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines photokatalytischen Filters gemäß der vorliegenden Offenlegung lautet wie folgt. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen: Auflösung photokatalytischer TiO2-Nanopulver, einer Wolframverbindung (W) und einer Eisenverbindung (Fe) in Wasser zur Herstellung einer photokatalytischen Dispersion; Beschichtung einer wabenförmigen Unterlage aus einem porösen Keramikwerkstoff mit der photokatalytischen Dispersion; Trocknung der beschichteten Unterlage; und Sinterung der getrockneten Unterlage.
  • Als TiO2-Nanopulver kann im Handel erhältliches Evonik-P25-Pulver eingesetzt werden.
  • Bei der Wolframverbindung, die im Rahmen der vorliegenden Offenlegung eingesetzt wird, kann es sich um H2WO4, WO3, WCl6, CaWO4 oder Ähnliches handeln, und bei der Eisenverbindung, die im Rahmen der vorliegenden Offenlegung eingesetzt wird, kann es sich um FeCl2, FeCl3, Fe2O3, Fe(NO3)3 oder Ähnliches handeln. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung werden H2WO4 als Wolframverbindung und Fe2O3 als Eisenverbindung eingesetzt. Der Grund für die Verwendung von H2WO4 (Wolframoxidhydrat) unter allen Wolframverbindungen liegt darin, dass WO3 dem photokatalytischen Nanopulver zugegeben werden soll. Anders formuliert, H2WO4 wird als Grundstoff für die Zugabe von WO3 eingesetzt. Anders formuliert, wird H2WO4 als Grundstoff für WO3 zugegeben, lässt sich die Reaktivität zwischen WO3 und TiO2 durch eine Dehydrierungsreaktion verbessern, verglichen mit der direkten Zugabe von WO3 in Pulverform.
  • Im Hinblick auf die Eisenverbindung weist Fe2+ eine elektronische Konfiguration von 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 3d6 auf, wobei die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale größer ist als die Hälfte der Valenzelektronen nacheinander. Weiterhin weist Fe3+ eine elektronische Konfiguration von 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 3d5 auf, wobei die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale gleich der Anzahl der Valenzelektronen ist. Dementsprechend ist Fe2+ durch eine starke Neigung als Elektronendonor (ein äußeres Elektron) gekennzeichnet, um zum relativ stabilen Fe3+ zu werden, das der Hälfte der Valenzelektronen entspricht. Das, wie oben stehend beschrieben, durch Fe2+ abgegebene Elektron reagiert mit H+, das im Rahmen der Anregungsreaktion von TiO2 gebildet wurde. Demzufolge reagiert das durch Fe2+ abgegebene Elektron bei Verwendung von Fe2+ mit dem im Rahmen der Anregungsreaktion von TiO2 entstandenen H+, wodurch Fe2+ zu Fe3+ umgewandelt wird, das anschließend an der photokatalytischen Reaktion teilnimmt. Anders formuliert, wenngleich Fe2+ und Fe3+ photokatalytische Reaktionen fördern, fördert Fe3+ die photokatalytische Reaktion wirksamer, verglichen mit Fe2+.
  • Verbindungen, die verwendet werden, um Fe dem photokatalytischen Nanopulver zuzugeben, sind FeCl3, Fe2O3, Fe(NO3)3 und dergleichen. Von diesen Verbindungen verursachen FeCl3 und Fe(NO3)3 bei der Mischung mit H2WO4 zu einem Problem bzw. führen nicht zu einer Steigerung der photokatalytischen Aktivität. Die Ergebnisse eines Experimentes legen jedoch nahe, dass Fe2O3 einen synergistischen Effekt mit H2WO4 erzeugen kann. Dementsprechend wird Fe2O3 vorzugsweise als Eisenverbindung eingesetzt.
  • Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung kann H2WO4, basierend auf der gesamten Anzahl der Mol an TiO2, in einer Menge von 0,0032–0,064 Mol% eingesetzt werden, und Fe2O3 kann in einer Menge von 0,005–0,05 Mol% eingesetzt werden. Vorzugsweise werden H2WO4, basierend auf der gesamten Anzahl der Mole an TiO2, in einer Menge von 0,016–0,048 Mol% und Fe2O3 in einer Menge von 0,005–0,025 Mol% eingesetzt.
  • Unterdessen hat man herausgefunden, dass bei der Verwendung eines Pulvers im Nanogrößenbereich zur Zugabe von FE in den Photokatalysator die Aktivität des Photokatalysators weiterhin gesteigert wurde. Anders formuliert, bei der zweiten Ausführungsform führt die Verwendung von Fe2O3 im Nanogrößenbereich zu einer weiteren Steigerung der Aktivität des Photokatalysators. In dieser Offenlegung kann H2WO4 in einem molaren Verhältnis zwischen 0,0032 und 0,064 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden, und Fe2O3 kann in einem molaren Verhältnis zwischen 0,00125 und 0,0125 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden. Vorzugsweise können H2WO4 in einem molaren Verhältnis zwischen 0,016 und 0,048 Mol pro Mol TiO2 und Fe2O3 in einem molaren Verhältnis zwischen 0,00125 und 0,00625 Mol pro Mol TiO2 eingesetzt werden.
  • Als Unterlage für die photokatalytischen Nanopulver können ein Metallwerkstoff, Aktivkohle, ein Keramikwerkstoff oder Ähnliches eingesetzt werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung wird ein wabenförmiger Werkstoff aus poröser Keramik als Unterlage eingesetzt, um die Adhäsion der photokatalytischen Verbindung zu verbessern. Wird der wabenförmige Werkstoff aus poröser Keramik als Unterlage verwendet, dringt die Dispersion der photokatalytischen Nanopulver während der Beschichtung in die Poren des Keramikwerkstoffes ein, wodurch die photokatalytischen Nanopartikel im Anschluss an die Trocknung an die Poren gebunden sind, wodurch sich die Adhäsion der photokatalytischen Nanopartikel an den Keramikwerkstoff verbessert. Wird ein Metallwerkstoff als Unterlage verwendet, lassen sich die photokatalytischen Nanopartikel nicht so leicht am Metallwerkstoff befestigen wie bei der Befestigung der photokatalytischen Nanopartikel am Keramikwerkstoff. Zusätzlich kann Aktivkohle, wenngleich diese über Poren verfügt, während der Sinterung in einigen Fällen brechen, was deren Nutzung als Unterlage nicht erstrebenswert macht. Wird also ein Metall als Unterlage verwendet, ist eine photokatalytische Dispersion erforderlich, die so hergestellt wurde, dass sie sich leicht auf das Metall aufbringen lässt. Wenngleich bekannt ist, dass ein Photokatalysator auf jeden Werkstoff aufgebracht werden kann, ist je nach Eigenschaft der jeweiligen Unterlage die Herstellung einer Dispersion erforderlich. Zusätzlich kann weiterhin ein Verfahren zur direkten Auftragung des Photokatalysators auf Aktivkohle mit Poren in Betracht gezogen werden, wobei sich in diesem Fall die Oberfläche der Poren durch die Beschichtung mit dem Photokatalysator verringern kann, wodurch die inhärente Funktion der Aktivkohle verloren gehen kann. Dementsprechend ist es, wie im Falle des Metalls, wichtig, dass die Beschichtungsbedingungen den Eigenschaften der Unterlage Rechnung tragen.
  • Im Rahmen der Herstellung der photokatalytischen Dispersion, Evonik-P25-TiO2-Pulver, werden die Wolframverbindung und die Eisenverbindung bzw. das Nanopulver unter Zuhilfenahme eines auf silikonbasierten Dispergiermittels aufgelöst. Das silikonbasierte Dispergiermittel wird in einer Menge von 0,1–10 Gewichtsprozent eingesetzt, basierend auf dem Gesamtgewicht des P25-TiO2-Pulvers. Konkret werden 0,1–10 Gewichtsprozent des silikonbasierten Dispergiermittels in Wasser aufgelöst und anschließend werden der Lösung das P25-TiO2-Nanopulver, die Wolframverbindung und die Eisenverbindung zugegeben und unter Zuhilfenahme einer Mühle oder Kugelmühle dispergiert, wodurch man eine TiO2-Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 20–40 Gewichtsprozent erhält, basierend auf dem Gewicht der Dispersion. Hierbei können ein oder mehrere Dispergiermittel verwendet werden.
  • Im Rahmen des Beschichtungsschrittes wird eine Unterlage aus porösem Keramikwerkstoff mit der oben stehend hergestellten photokatalytischen Dispersion tauchbeschichtet. Während der Tauchbeschichtung wird die mit der photokatalytischen Dispersion beschichtete Unterlage 1–5 Minuten stehen gelassen, so dass die photokatalytische Dispersion ausreichend in den Poren des Keramikwerkstoffes absorbiert werden kann.
  • Während des Trocknungsvorgangs befindet sich die mit dem Photokatalysator beschichtete Keramikunterlage über einen Zeitraum von 3–5 Minuten bei einer Temperatur von 150–200°C in einem Trockner, um das Wasser zu entfernen.
  • Im Rahmen der Sinterung wird die mit dem Photokatalysator beschichtete wabenförmige Keramikunterlage aus dem Trocknungsvorgang über einen Zeitraum von 0,5–3 Stunden bei einer Temperatur von 350–500°C in einem Elektroofen gesintert. Die im Rahmen eines Experimentes erhaltenen Ergebnisse deuteten darauf hin, dass sich der Photokatalysator bei einer Sintertemperatur von weniger als 300°C von der Unterlage ablöste und dass der Photokatalysator bei einer Sintertemperatur zwischen 400°C und 500°C eine gute Adhäsion an die Unterlage zeigte. Bei einer Sintertemperatur von mehr als 500°C denaturierte der photokatalytische Werkstoff, was zu einer Abnahme des Wirkungsgrades der photokatalytischen Reaktion führte. Anhand der experimentellen Ergebnisse lässt sich aufzeigen, dass die Adhäsion des Photokatalysators extrem von der Sintertemperatur abhängig ist.
  • Experiment zum Abbau von Mischgasen
  • 1. Erste Ausführungsform
  • Unter Zuhilfenahme eines herkömmlichen photokatalytischen Filters, das nur mit TiO2 beschichtet ist, und des photokatalytischen Filters gemäß der vorliegenden Offenlegung wurde in einer Kammer mit einem Volumen von 1 m3 ein Experiment zum Abbau von Mischgasen durchgeführt. Die Konzentration der einzelnen Gase in den Mischgasen lag bei 10 ppm. Sowohl das herkömmliche photokatalytische Filter als auch das photokatalytische Filter gemäß der vorliegenden Offenlegung wurden jeweils mit 2,5 g des Photokatalysators auf der Unterlage geladen und unter Zuhilfenahme derselben UV-Lichtquelle mit UV-Licht bestrahlt.
  • Die molaren Verhältnisse zwischen den Bestandteilen im photokatalytischen Filter gemäß der vorliegenden Offenlegung lauteten wie folgt: TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,01; TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015; und TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,02.
  • Das herkömmliche photokatalytische Filter, das nur mit TiO2 beschichtet ist, und das photokatalytische Filter der vorliegenden Offenlegung wurden im Hinblick auf ihre Fähigkeiten zum Abbau von Mischgasen untersucht. Die Ergebnisse der Experimente gehen aus den Tabellen 1 und 2 unten stehend hervor. Wie den Tabellen zu entnehmen ist, wurde im Rahmen des Experimentes zum Abbau von Mischgasen, das unter Zuhilfenahme des herkömmlichen photokatalytischen Filters durchgeführt wurde, das nur mit TiO2 beschichtet ist, Acetaldehyd in den ersten 30 Minuten nach Beginn des Experimentes nicht abgebaut und erst abgebaut, als die anderen Gase ein wenig abgebaut worden waren. Im Rahmen des Desodorierungsexperimentes, das unter Zuhilfenahme des photokatalytischen Filters der vorliegenden Offenlegung durchgeführt wurde, wurde Acetaldehyd direkt zu Beginn des Experimentes abgebaut, und die Abbaugeschwindigkeit des photokatalytischen Filters der vorliegenden Offenlegung für Ammoniak lag weiterhin über der des herkömmlichen photokatalytischen Filters, was die Vermutung nahe legt, dass das photokatalytische Filter der vorliegenden Offenlegung über eine verbesserte Fähigkeit zum Abbau aller Gase verfügt. Tabelle 1: Abbaugeschwindigkeit 30 Minuten nach dem Beginn der Reaktion
    Abbaugeschwindi gkeit (%) P25-TiO2 H2WO4/Fe2O3 (0,010)/TiO2 H2WO4/Fe2O3 (0,015)/TiO2 H2WO4/Fe2O3 (0,020)/TiO2
    NH3 40 52,6 70 63,2
    CH3CHO 0 20 20 20
    CH3COOH 50 30 50 35
    Gesamt 22,5 30,7 40 34,5
    Tabelle 2: Abbaugeschwindigkeit 120 Minuten nach dem Beginn der Reaktion
    Abbaugeschwindi gkeit (%) P25-TiO2 H2WO4/Fe2O3 (0,010)/TiO2 H2WO4/Fe2O3 (0,015)/TiO2 H2WO4/Fe2O3 (0,020)/TiO2
    NH3 55 73,7 85 75
    CH3CHO 25 60 60 50
    CH3COOH 85 70 75 60
    Gesamt 47,5 65,9 70 58,75
    Abbau insgesamt (%) = {(CH3CHO Abbaugeschwindigkeit)·2 + NH3 Abbaugeschwindigkeit + CH3COOH Abbaugeschwindigkeit}/4
    * molares Verhältnis
    TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 100/10/2 Gewichtsverhältnis
    (TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,010 molares Verhältnis)
    TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 100/10/3 Gewichtsverhältnis
    (TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015 molares Verhältnis)
    TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 100/10/4 Gewichtsverhältnis
    (TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,020 molares Verhältnis).
  • Zusätzlich geht aus den oben stehend aufgeführten experimentellen Ergebnissen hervor, dass es sich bei einem photokatalytischen Filter, das für jedes Gas in Mischgasen eine hohe Abbaugeschwindigkeit aufweist, einschließlich drei unterschiedlicher Gase (Acetaldehyd, Ammoniak und Essigsäure) und durch einen hohen Adhäsionsgrad des Photokatalysators an die Unterlage gekennzeichnet ist, vorzugsweise um ein photokatalytisches Filter mit einem molaren Verhältnis von TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015 handelt, das durch Sinterung bei einer Temperatur zwischen 350°C und 500°C hergestellt wurde.
  • 1 und Tabelle 3 unten zeigen einen Vergleich der Desodorierungsleistung zwischen einem herkömmlichen photokatalytischen P25-Filter und dem photokatalytischen Filter der vorliegenden Offenlegung, das ein molares Verhältnis von TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015 aufweist. Tabelle 3
    Gase Abbaugeschwindigkeit (%) nach 30 Minuten Abbaugeschwindigkeit (%) nach 120 Minuten
    Photokatalytisches P25-Filter Photokatalytisches Filter der vorliegenden Offenlegung Photokatalytisches P25-Filter Photokatalytisches Filter der vorliegenden Offenlegung
    NH3 40% 70% 55% 85%
    CH3CHO 0% 20% 25% 60%
    CH3COOH 50% 50% 85% 75%
    Total 22,5% 40% 47,5% 70%
  • Wie aus Tabelle 3 oben stehend und 1 hervorgeht, weist das photokatalytische Filter der vorliegenden Erfindung, das durch ein molares Verhältnis von TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015 gekennzeichnet ist, gegenüber dem herkömmlichen photokatalytischen P25-Filter eine signifikant bessere Desodorierungsleistung auf.
  • 2. Zweite Ausführungsform
  • Unter Zuhilfenahme jeweils eines herkömmlichen photokatalytischen P25-Filters, das nur mit TiO2 beschichtet ist, und der photokatalytischen Filter gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung wurde in einer Kammer mit einem Volumen von 4 m3 ein Experiment zum Abbau von Mischgasen durchgeführt. Die Konzentration jedes Gases in den Mischgasen lag bei 10 ppm. Sowohl das herkömmliche photokatalytische Filter als auch die photokatalytischen Filter der vorliegenden Offenlegung wurden jeweils durch Ladung von 2,5 g des Photokatalysators auf die Unterlage hergestellt und unter Verwendung derselben UV-Lichtquelle mit UV-Licht bestrahlt.
  • Das molare Verhältnis zwischen den Komponenten im jeweiligen photokatalytischen Filter gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung lautete wie folgt: für die erste Ausführungsform, TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015; und für die zweite Ausführungsform, TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,005.
  • Das herkömmliche photokatalytische Filter, das nur mit TiO2 beschichtet ist, das photokatalytische Filter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung und das photokatalytische Filter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung wurden im Hinblick auf ihre Fähigkeiten zum Abbau von Mischgasen untersucht. Die Ergebnisse der Experimente werden in Tabelle 4 unten stehend und in 4 dargestellt. Wie daraus hervorgeht, wurde im Rahmen des Experimentes zum Abbau von Mischgasen, das unter Zuhilfenahme des herkömmlichen photokatalytischen Filters durchgeführt wurde, das nur mit TiO2 beschichtet ist, Acetaldehyd in den ersten 30 Minuten nach dem Beginn des Experimentes nicht wesentlich abgebaut und wurde erst abgebaut, nachdem andere Gase ein wenig abgebaut worden waren. Im Rahmen des Desodorisierungsexperimentes, das unter Zuhilfenahme des photokatalytischen Filters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung durchgeführt wurde, wurde Acetaldehyd jedoch direkt ab dem Beginn des Experimentes abgebaut, und die Abbaugeschwindigkeit für Ammoniak durch das photokatalytische Filter der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung lag weiterhin über der des herkömmlichen photokatalytischen Filters, was vermuten lässt, dass das photokatalytische Filter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung eine verbesserte Fähigkeit zum Abbau aller Gase aufweist. Unterdessen war zu beobachten, dass das photokatalytische Filter gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung eine verbesserte Fähigkeit zum Abbau von Ammoniak, Acetaldehyd und Essigsäure aufwies, verglichen mit dem photokatalytischen Filter gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung. Tabelle 4: Abbaugeschwindigkeit für jedes Gas als Funktion der Zeit
    Figure DE102015116546A1_0002
    Figure DE102015116546A1_0003
    * molares Verhältnis
    Erste Ausführungsform: TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 100/10/3 Gewichtsverhältnis (TiO2/H2WO4/Fe2O3 = 1,0/0,032/0,015 molares Verhältnis)
    Zweite Ausführungsform: TiO2/H2WO4/Nano-Fe2O3 = 100/10/1 Gewichtsverhältnis (TiO2/H2WO4/Nano-Fe2O3 = 1,0/0,032/0,005 molares Verhältnis)
  • Wie oben stehend beschrieben, weist das photokatalytische Filter der vorliegenden Offenlegung eine hohe Abbaugeschwindigkeit für jedes Gas in den Mischgasen auf, einschließlich drei unterschiedlicher Gase (Acetaldehyd, Ammoniak und Essigsäure). Zusätzlich zu diesen Gasen und Kombinationen dieser Gase ist das photokatalytische Filter der vorliegenden Offenlegung weiterhin wirksam gegen andere Gase und Kombinationen daraus, sofern diese Gase auf der Oberfläche des photokatalytischen Filters gut absorbiert werden.
  • Wie oben stehend beschrieben, weist das photokatalytische Filter gemäß der vorliegenden Offenlegung eine hohe Abbaugeschwindigkeit für jedes Gas in Mischgasen auf. Darüber hinaus weist es ab der ersten Phase einer konkurrierenden Reaktion hohe Abbaugeschwindigkeiten für alle Gase auf. Zusätzlich weist der Photokatalysator gemäß dem Verfahren zur Herstellung des photokatalytischen Filters gemäß der vorliegenden Offenlegung ein hohes Maß an Adhäsion an die Unterlage auf.
  • Wenngleich oben stehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, wird ein Fachmann verstehen, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakters sind. Dementsprechend sollte die in diesem Dokument beschriebene Offenlegung auf der Grundlage der beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränkt werden.

Claims (12)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung eines photokatalytischen Filters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Herstellen einer photokatalytischen Dispersion, indem Titandioxide (TiO2) als Nanopulver und Metallverbindungen in Wasser aufgelöst werden, wobei die Metallverbindungen Nanopulver einer Eisenverbindung (Fe) enthalten; Beschichtung einer Unterlage mit der photokatalytischen Dispersion; Trocknen der beschichteten Unterlage; und Sintern der getrockneten Unterlage.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Metallverbindungen eine Wolframverbindung (W) mit einem Wasserstoffatom (H) umfassen.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei es sich bei der Wolframverbindung (W) mit dem Wasserstoffatom (H) um H2WO4 handelt.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Metallverbindungen eine Wolframverbindung (W) umfassen, einschließlich H2WO4, WO3, WCl6 oder CaWO4.
  5. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Wolframverbindung (W) in einem molaren Verhältnis zwischen 0,0032 und 0,0064 Mol pro Mol Titandioxid verwendet wird.
  6. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenverbindung (Fe) eine Fe3+-Verbindung umfasst.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Eisenverbindung (Fe) FeCl2, FeCl3, Fe2O3 oder Fe(NO3)3 umfasst.
  8. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Eisenverbindung (Fe) im Nanogrößenbereich in einem molaren Verhältnis zwischen 0,00125 und 0,0125 Mol pro Mol Titandioxid verwendet wird.
  9. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Unterlage einen porösen Keramikwerkstoff umfasst.
  10. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Beschichten der Unterlage ein Tauchbeschichten der Unterlage umfasst.
  11. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Sintern der getrockneten Unterlage über einen Zeitraum von 0,5 bis 3 Stunden bei einer Temperatur zwischen 350°C und 500°C erfolgt.
  12. Ein photokatalytisches Filter, hergestellt unter Zuhilfenahme des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
DE102015116546.5A 2014-09-30 2015-09-30 Photokatalytisches Filter zum Abbau von Mischgas und Herstellungsverfahren dafür Ceased DE102015116546A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462057794P 2014-09-30 2014-09-30
US62/057,794 2014-09-30
KR10-2015-0019753 2015-02-09
KR1020150019753A KR20160039135A (ko) 2014-09-30 2015-02-09 혼합 가스에 대한 제거 성능이 우수한 광촉매 필터 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015116546A1 true DE102015116546A1 (de) 2016-03-31

Family

ID=55486015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015116546.5A Ceased DE102015116546A1 (de) 2014-09-30 2015-09-30 Photokatalytisches Filter zum Abbau von Mischgas und Herstellungsverfahren dafür

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160089659A1 (de)
JP (1) JP6144311B2 (de)
CN (1) CN105457635A (de)
DE (1) DE102015116546A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102436684B1 (ko) * 2016-09-12 2022-08-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 가시광 응답형 광촉매 산화타이타늄 미립자 혼합물, 그 분산액, 분산액의 제조 방법, 광촉매 박막, 및 광촉매 박막을 표면에 가지는 부재
CN110841699B (zh) * 2019-10-22 2022-11-01 中国石油天然气股份有限公司 一种提高挥发性有机物处理效率的光催化剂及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3264317B2 (ja) * 1996-11-20 2002-03-11 東陶機器株式会社 光触媒性親水性部材及びその製造方法
JP2003048715A (ja) * 2001-05-28 2003-02-21 Sumitomo Chem Co Ltd セラミックス分散液およびその製造方法
EP1681370B1 (de) * 2002-07-09 2009-12-16 Leibniz-Institut für Neue Materialien gemeinnützige GmbH Verfahren zur Herstellung von photokatalytisch aktiven TiO2-Teilchen und von Substraten mit photokatalytischer TiO2-Schicht
CN1958163B (zh) * 2005-11-01 2011-08-31 东海旅客铁道株式会社 光催化剂载体及其制造方法
CN101495544B (zh) * 2006-06-01 2013-12-18 开利公司 长使用期的高容量活性光催化剂
JP2008093630A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Sumitomo Chemical Co Ltd 光触媒分散体の製造方法
JP4980204B2 (ja) * 2007-11-29 2012-07-18 日揮触媒化成株式会社 酸化チタン系消臭剤の製造方法
CN101551143B (zh) * 2008-04-02 2011-09-28 展晶科技(深圳)有限公司 空气净化装置
JP2010215781A (ja) * 2009-02-20 2010-09-30 Sumitomo Chemical Co Ltd 光触媒体層のプレコート液、そのプレコート液を塗布されてなる光触媒体層付壁紙中間体および光触媒体層付壁紙
EP2651536B1 (de) * 2010-12-17 2016-07-13 Nano And Advanced Materials Institute Limited System und verfahren zur luftreinigung mit verbesserter multifunktionsbeschichtung auf der basis von fotokatalytischer in-situ-oxidierung und -ozonierung
JP6025253B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-16 多木化学株式会社 遷移金属担持アルカリ性ルチル型酸化チタンゾルの製造方法
JP6078336B2 (ja) * 2012-12-27 2017-02-08 日本ピラー工業株式会社 光触媒担持体およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105457635A (zh) 2016-04-06
JP2016068080A (ja) 2016-05-09
US20160089659A1 (en) 2016-03-31
JP6144311B2 (ja) 2017-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006040860B4 (de) Photokatalytische Apatitzusammensetzung
DE102005040189B4 (de) Trägermaterial mit katalytisch aktiven Polymerpartikeln
DE1544130C2 (de) Verfahren zum Reinigen von durch Quecksilber verunreinigten Gasen
DE102007038045B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Palladium/Kohle-Katalysators
EP1877338B1 (de) Filtermaterial für die adsorption von schadstoffen aus atemluft
DE102006020993B4 (de) Photokatalysator und seine Verwendung
DE19753738A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Katalysators
KR101270716B1 (ko) 광촉매-그래핀-탄소나노섬유복합체 제조방법
DE102018100092B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines sinter-beständigen Katalysatorsystems
KR20130023328A (ko) 광촉매-그래핀-탄소나노섬유복합체 및 상기 복합체를 포함하는 필터
WO2009021586A1 (de) Katalysator, verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung für die zersetzung von n2o
DE3522713C2 (de) Konservierungsmittel fuer trinkwasser
DE102016118664A1 (de) Katalytische Oxidation von wässrigen organischen Verunreinigungen
DE102013206066A1 (de) Verfahren zur Abtrennung fluorierter organischer Verbindungen aus kontaminierten Fluiden und hierfür verwendetes Adsorbens-Kit
KR101910569B1 (ko) 혼합 가스에 대한 제거 성능이 우수한 광촉매 필터 및 그 제조방법
DE102005010012B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators
DE102015116546A1 (de) Photokatalytisches Filter zum Abbau von Mischgas und Herstellungsverfahren dafür
DE102010020820A1 (de) Adsorptionsmittel enthaltend Titan- und Eisenverbindungen
KR101216497B1 (ko) 은-광촉매-탄소나노섬유복합체 제조방법, 및 상기 복합체를 포함하는 필터
DE102015116547B4 (de) Photokatalytisches Filter zum Abbau von Mischgas und Herstellungsverfahren dafür
DE102019135523A1 (de) Ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgers auf Titandioxidbasis
KR101339721B1 (ko) 은-광촉매-탄소나노섬유복합체 및 상기 복합체를 포함하는 필터
DE60126221T2 (de) Verfahren zur herstellung eines katalysators zur zersetzung von organischen haliden und verfahren zur herstellung eines filters zur verwendung bei der zerstetzung von organischen haliden
CN108704389A (zh) 一种石墨烯改性活性炭复合滤芯及其制备方法和应用
DE102011017090B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators auf Basis von Titandioxid

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final