KR100376247B1 - 화염을 이용한 기상산화반응에 의한 나노사이즈이산화티타늄 초미분체 제조 방법 - Google Patents

화염을 이용한 기상산화반응에 의한 나노사이즈이산화티타늄 초미분체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초미분체 제조 방법 중 화염(flame)을 이용하여 증기상의 사염화티타늄(TiCl4)을 기상산화반응에 의해 나노사이즈 이산화티타늄(TiO2) 초미분체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
기상화학반응에 의해 나노사이즈 초미분체를 제조하는 경우에는 반응가스 중의 시료의 농도가 상당히 낮게 유지되어야 하므로 단위시간당 나노사이즈 분말의 생산량을 증가시키기 위해서는 반응물질 주입량의 증가와 함께 다량의 가스가 함께 반응영역(화염)으로 주입되어야 하므로 본 발명에서는 5중관으로 구성된 확산형 화염반응기를 사용하여 TiCl4-알곤-수소-산소-공기 등의 반응계를 이용하여 TiCl4로부터 나노사이즈 TiO2초미분체를 제조하여 미 반응 물질이 적게 존재하도록 하며 연소가스가 완전연소 할 수 있도록 하여 단위시간당 나노사이즈 분말의 생산량을 증가시킨 것을 특징으로 한다.

Description

화염을 이용한 기상산화반응에 의한 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체 제조 방법{Producing method for nano-size ultra fine Titanium Dioxide by the chemical reaction using flame}
본 발명은 초미분체 제조 방법 중 화염(flame)을 이용하여 증기상의 사염화티타늄(TiCl4)을 기상산화반응에 의해 나노사이즈 이산화티타늄(TiO2) 초미분체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
나노사이즈 초미분체란 일반적으로 입자크기가 50nm 이하의 분말을 말하며 단위무게 당의 높은 비표면적과 높은 활성으로 인해 신소재로서 많이 활용되고 있다.
나노사이즈 이산화티타늄 초미분체의 경우 고급 안료와 광촉매로서 사용되고 있으며, 또한 자외선 차단성이 우수하여 이를 이용한 화장품, 약품 및 투명방음판의 코팅재료로서도 사용되고 있는 것이다.
나노사이즈 이산화티타늄(이하 "TiO2"라 한다) 초미분체의 제조 방법으로서는 금속을 가열하여 증발시킨 후 금속증기를 응축시켜 초미분체를 만드는 물리적 방법과 금속화합물을 화학반응에 의해 제조하는 화학적 방법이 사용되고있다.
상기의 물리적 방법에 의해 나노사이즈 TiO2초미분체를 제조하는 공정은 금속을 증발시키기 위해 많은 에너지를 필요로 하여서 제조비용이 높고 생산성이 낮은 반면 고순도의 분말을 제조할 수 있는 장점이 있고, 상기의 화학적 방법은 물리적인 방법보다 순도는 낮으나 제조비용이 낮고 생산성이 높은 장점이 있으며 화학적 방법 중 기상법, 액상법이 사용되고 있다.
이하에서는 상기 제조 방법 중 본 발명과 관련된 화학적 방법 중 기상법에의한 나노사이즈 TiO2초미분체의 제조 방법을 설명한다.
기상화학반응법에 의해 나노사이즈 TiO2초미분체 제조시에는 1000℃이상의 높은 온도와 가스유량이 요구되는데 이를 위해 화염(flame)을 이용하여 고온의 온도를 유지하면서 기상에서 반응조건을 형성시키는 기술이 공지되어 있으며, 초미분체 제조시 불꽃의 온도, 가스유량, 반응 물질의 농도, 첨가제 등이 일차입자(primary particle)의 크기 및 결정형을 제어하는 중요한 반응변수이다.
화염을 사용한 기상화학반응에 의해 분말을 제조하는 기술에 대한 공지기술로서는 미국 특허 US 5,698,177(명칭 : Process for producing ceramic powders, especially titanium dioxide useful as a photocatalyst, 출원일 : 1995년 6월 8일) 및 US 5,861,132(명칭 : Vapor phase flame process for making ceramic particles using a corona discharge electric field, 출원일 : 1997년 9월 4일)가 공개되어 있다.
상기의 미국 특허 US 5,698,177은 TiCl4-공기-탄화수소계 연소가스 순으로 구성된 반응계에서 광촉매용 TiO2분말의 제조를 위해 반응변수의 조절, 첨가제의 주입 및 반응기 버너 상단에 형성된 코로나 전기장(corona electric field)의 영향 등에 대하여 여러 가지 방법들이 제시되어 있으며, 기상에서 TiCl4와 산소의 반응에 의해 TiO2분말을 제조하는 것과 이를 위해 사용된 화염반응기, 시료주입방법, 시료주입량, 공기주입량, 전기장의 전압 및 첨가제의 양 등에 대해 특허청구범위로 하고 있다.
또한, 상기의 미국 특허 US 5,861,132은 반응기 상단에 코로나 전기장을 형성하여 여러 가지 화염반응기(pre-mixed flame reactor, turbulent flame reactor, larminar diffusion flame reactor)를 사용하여 이산화티타늄을 비롯한 여러 가지 금속산화물(실리카, 알루미나, 지르코니아 등)의 분말을 제조하는 방법이 공개되어 있다.
기상화학반응에 의해 나노사이즈 초미분체를 제조하는 경우에는 반응가스중의 시료의 농도가 상당히 낮게 유지되어야 하므로 단위시간당 나노사이즈 분말의 생산량을 증가시키기 위해서는 반응물질 주입량의 증가와 함께 다량의 가스가 함께 반응영역(화염)으로 주입되어야 한다.
그러나, 미국 특허 US 5,698,177에서 제안된 3중관으로 주입되는 TiCl4-공기-탄화수소계 연소가스 반응계에서는 다량의 공기와 연소가스가 주입시 다량의 공기주입으로 버너에서의 선속도 증가에 의한 반응물질의 체류시간 감소로 인한 미반응물질의 존재 및 연소가스의 불완전 연소 등의 문제점이 있다.
본 발명에서는 상기 종래기술의 문제점 들을 해결하기 위하여 5중관으로 구성된 확산형 화염반응기를 사용하여 TiCl4-알곤-수소-산소-공기, TiCl4-알곤-수소-공기-공기 및 TiCl4-알곤-수소-산소/공기-공기의 반응계를 이용하여 TiCl4로부터 나노사이즈 TiO2초미분체를 제조함에 있어서 반응 가스 중의 시료의 농도를 낮게 유지하고 미 반응 물질이 적게 존재하도록 하며 연소가스가 완전연소 할 수 있도록 하여 단위시간당 나노사이즈 분말의 생산량을 증가시키는데 그 기술적과제가 있다.
도1은 본 발명에서 사용한 초미분체 제조장치 개략도
도2는 반응가스 중의 TiCl4의 농도 변화에 따라 생성된 TiO2초미분체의 전자현미경 사진
도3은 산소유량변화에 따라 생성된 TiO2초미분체의 결정형 분석결과
도4는 수소유량조절에 따라 생성된 TiO2초미분체의 평균입자크기 및 결정형 변화
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 시료증발부 11 : 증발용기
12 : 시린지 펌프 13 : 증발조
14,15,16,17,18 : 제1관 내지 제5관
30 : 입자포집부
상기한 본 발명의 기술적과제는 액체상의 반응물질인 TiCl4를 증기화하여 TiCl4증기-알곤-수소-산소-공기, TiCl4증기-알곤-수소-공기-공기 및 TiCl4증기-알곤-수소-산소/공기-공기로 구성하여 상기의 기체상의 혼합가스를 연소 중인 고온의 화염을 통과시켜 산화반응에 의하여 나노사이즈 TiO2초미분체를 제조함으로써 달성할 수 있으며, 반응가스 중의 TiCl4의 농도, 가스유량, 가스조성 등이 주요 변수이므로 이들 변수를 변화시킴으로서 최적의 입자 크기와 결정형을 갖도록 하여 본 발명의 기술적과제를 달성할 수 있다.
이하에서는 나노사이즈 TiO2초미분체를 제조함에 있어서 화염반응기에 주입되는 TiCl4증기, 수소, 산소, 공기 및 알곤의 양을 조절하여 TiO2초미분체를 제조하는 방법을 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하겠다.
도1은 본 발명의 제조방법에 사용된 제조장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 반응물질인 액체상의 TiCl4를 시료증발부(10)에서 증기화하고, 5중관으로 구성된 버너(20)로 화염을 생성하고, 상기의 증기화된 TiCl4를 화염을 통과시키게 되면 산화반응에 의해 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체가 형성된다. 상기의 생성된 이산화티타늄 초미분체는 입자포집부(30)에서 포집하여 TiO2초미분체를 회수하게 되는 것이다.
<실시예 1>
본 실시예는 TiO2초미분체 제조시 가스 중의 TiCl4의 농도를 변화시켜 생성되는 분말의 입자크기를 조절하고자 하는 것이다.
액체상태의 시료인 TiCl4(99.9%)를 도1에 나타난 증발부(10)의 증발용기(11)에 시린지(syringe) 펌프(12)로 주입한 후 증발조(13)의 온도를 180℃로 유지하여 증기화한 후 이송 기체인 알곤 가스와 더불어 버너(20)의 중심에 위치한 제1관(14)으로 주입하고, 알곤, 수소, 산소 및 공기는 제2관에서 제5관(15,16,17,18)의 순서로 하여 아래의 표1에서와 같은 속도로 확산형 버너(20)로 주입하여 화염을 발생시킨다.
확산형 버너(20)로 주입되는 가스 중의 TiCl4의 농도는 1.13x10-5∼4.54x10-5mol/ℓ의 범위에서 조절하였으며, 5중 관의 버너로 주입되는 각각의 가스의 유량은 안정한 화염상태를 유지하는 조건을 육안으로 확인한 후 표 1에 나타낸 실험 조건과 같이 분배하여 주입하였다.
구 분 가 스 유입량(Flow rate)(ℓ/min)
제1관 알곤 및 기상 TiCl4 2
제2관 알곤 5
제3관 수소 6
제4관 산소 15
제5관 공기 60
이때 형성된 화염의 온도는 열전대로 그 분포를 측정한 결과, 버너의 중심에서 850℃ 정도의 온도가 일정하게 유지되었으며 중심으로부터 반경방향으로 7mm부근에서 최고온도(1700℃)를 나타내었다.
표 1의 연소조건에서 반응가스 중의 TiCl4의 농도를 변화시키며 이때 생성되는 입자크기 변화 및 결정형을 조사하였는 바, 생성된 입자의 평균크기는 입자들이 기공이 없는 구형의 입자라고 가정하여 단위무게 당 입자의 비표면적을 측정할 수 있는 BET 분석결과로부터 환산식을 사용하여 구하였다(dp= 6/(ρp·A), 여기서 ρp는 TiO2의 밀도(g/cm3), A는 비표면적(m2/g)).
TiO2미분체의 평균입자크기 변화를 환산식에 의해 구한 결과, 시료 농도 증가에 따라 19 nm에서 28 nm로 증가하였다.
도2에는 상기의 방법에 의하여 제조된 나노사이즈 TiO2초미분체의 전자현미경 사진(TiCl4초기농도: (a) 1.13x10-5, (b) 2.27x10-5, (c) 3.45x10-5, (d)4.54x10-5mol/l)을 나타내었는데 생성된 입자의 크기는 BET 분석 결과에서 구한 것과 거의 비슷한 것을 알 수 있었으며 반응물질의 농도 증가에 따라 증가함을 알 수 있었으며, 생성된 이산화티타늄분말의 결정형을 조사하기 위해 XRD분석을 수행한 결과 본 연구에서 실험한 조건에서는 아나타제 형이 45% 정도 함유된 분말이 제조되었다.
<실시예 2>
본 실시예는 반응기로 주입되는 산소의 유량을 줄여 화염의 온도를 낮추어 TiO2분말제조 실험을 수행한 것으로서, 실험 조건은 표 1에 나타낸 가스 주입 조건에서 제4관(17)으로 유입되는 산소의 유량을 15에서 10, 5(ℓ/min)로 감소시킨 후 전체 유량은 제5관(18)으로 주입되는 공기의 유량을 증가시켜 일정하게 유지하였는데 이는 가스 중의 TiCl4의 농도를 일정하게(2.27 x 10-5mol/l) 유지하기 위함이며, 이때 화염의 최고 온도는 1700에서 1400℃로 감소하였다.
상기의 조건에서 TiO2분말 제조 실험을 수행한 결과 산소 유량의 감소에 따라 TiO2미분체의 평균입자 크기의 변화는 23nm에서 14nm로 감소하였으며, 이와 같은 평균입자 크기의 감소는 화염의 최고 온도가 낮아짐에 따라 응집에 의한 입자의 성장속도가 낮아진 것 때문이다.
상기의 방법에 의하여 생성된 TiO2분말의 결정형 분석 결과를 도3(산소유량: (a) 15, (b) 10, (c) 5 (ℓ/min))에 나타내었으며, 도3의 결과를 보면 산소의유량이 10 ℓ/min로 감소하였을 때는 큰 변화가 없으나 산소유량이 5 ℓ/min로 감소함에 따라 아나타제의 함량이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다.
아나타제의 함량의 변화를 정량적으로 구한 결과 산소의 유량이 상기와 같이 감소 함에 따라 아나타제의 함량은 41, 45 및 80%이었다.
<실시예 3>
본 실시예는 일정한 반응조건에서 반응기로 주입되는 수소의 유량을 4에서 8 ℓ/min까지 변화시키며 TiO2분말을 제조하여 생성되는 입자의 크기 및 결정형을 분석하였다.
실험 조건은 가스 중의 TiCl4의 농도를 2.27x10-5mol/l로 유지하였고, 수소를 제외한 가스 주입량은 알곤(제2관(15)) 5 ℓ/min, 공기(제4관(17)) 10 ℓ/min 및 공기(제5관(18)) 65 ℓ/min으로 유지하였다.
본 실시예서는 버너의 제4관(17)에 주입되는 가스를 산소에서 공기로 대체하였는데 이는 산소의 양을 최소화하기 위함이며, 이때 형성된 화염의 온도를 수소 유량의 변화에 따라 측정한 결과 최대온도가 1,300에서 1,000℃까지 변화하는 것이 관찰되었다.
이상의 조건에서 TiO2분말제조 실험 결과 수소의 유량이 8 에서 4 ℓ/min로 감소함에 따라 생성되는 평균입자의 크기가 29에서 12 nm로 작아졌는데 수소 유량이 5 ℓ/min이하에서는 그 값이 일정하였다.
또한, 수소유량이 8 에서 4 ℓ/min로 감소함에 따라 생성된 TiO2분말의 결정형의 변화는 아나타제 함량이 27에서 75%까지 증가하였다(도4).
<실시예4>
본 실시예는 실시예 2의 조건에서 제4관(17)으로 주입되는 산소가스에 공기를 혼합하여 TiO2분말을 제조한 것으로서, 이때 실험조건은 실시예 2와 동일한 TiCl4의 농도와 전체유량을 유지하면서 제3관(16)의 수소의 유량을 5 ℓ/min로 유입시켰고, 제4관(17)으로는 산소 4 ℓ/min와 공기 6 ℓ/min를 혼합하여 주입하였다.
이때 생성된 TiO2분말의 평균입자 크기가 15nm이었고 그 결정형은 아나타제 함량이 77%이었다.상기한 실시예들은 5중관에 유입되는 각 가스의 유량을 증감 조절하여 실시한 것으로서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니며, 각 유입관으로 유입되는 TiCl4와 각 가스의 유량은 본 발명의 기술이 속하는 당업자에 의하여 변형실시가 가능한 것으로서 당업자의 측면에서 보았을 때 본 발명의 기술적 사상의 동일성을 벗어나지 아니하는 변형된 실시는 본 발명의 권리범위를 벗어나지 못하는 것이다.
본 발명은 화염을 사용하고 기상화학반응에 의하여 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체를 제조 함에 있어서 5중관으로 구성된 반응기를 사용하여 TiCl4-알곤-수소-산소-공기, TiCl4-알곤-수소-공기-공기 및 TiCl4-알곤-수소-산소/공기-공기의 반응계에서 TiO2초미분체를 제조하는 기술을 제공하고 이로부터 대량 생산을 위한 반응기 설계의 자료를 제공하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 화염을 이용한 기상반응으로 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체를 제조하는 방법에 있어서, 5중관으로 구성된 화염반응기에 제1관으로는 사염화티타늄(TiCl4) 증기를 주입하며 화염내의 초기 농도가 1.13x10-5∼ 4.54x10-5(mol/ℓ)로 유지하고 이때 증기의 유량은 전체 가스의 2부로 유입되게 하고, 제2관으로는 알곤가스가 6부로 유입되게 하고, 제3관으로는 수소가스가 7부로 유입되게 하며, 제4관으로는 산소가스가 17부로 유입되게 하고, 그리고 제5관으로는 공기를 68부로 동시에 유입시켜 1,000℃ 이상으로 화염을 생성시키며 이때 주입된 사염화티타늄 증기를 기상에서 산화반응시켜 평균입자 크기가 50 나노미터 이하인 나노사이즈의 이산화티타늄 초미분체를 제조하는 것을 특징으로 하는 기상화학 반응에 의한 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 화염반응기로 유입되는 가스 중 제2관으로 같은 유량의 질소가스를 유입하는 것을 특징으로 하는 기상화학 반응에 의한 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 화염반응기로 유입되는 가스의 조성 중 제4관으로 유입되는 산소가스의 유량을 전체 유량의 17부에서 6부까지 변화시키고 감소된 유량만큼을 제5관으로 유입되는 공기의 유량을 증가시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 기상화학 반응에 의한 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화염반응기로 유입되는 가스의 조성 중 제4관으로 주입되는 산소가스를 같은 유량의 공기로 대체하고 제3관으로 유입되는 수소가스의 유량을 전체 유량의 9부에서 4부까지 변화시키고 증감된 유량만큼을 제5관으로 유입되는 공기의 유량을 증감시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 기상화학 반응에 의한 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체 제조방법.
  7. 제3항에 있어서, 화염반응기로 유입되는 가스의 조성 중 제4관으로 산소가스 (전체 유량 중 4부)와 공기의 유량(전체 유량중 7부)를 혼합하여 유입하고 제3관으로 유입되는 수소가스의 유량을 전체 유량의 6부로 유입하며 감소된 유량만큼을 제5관으로 유입되는 공기의 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 기상화학 반응에 의한 나노사이즈 이산화티타늄 초미분체 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100613122B1 (ko) 2005-06-03 2006-08-17 엄환섭 전자파 플라즈마 토치를 이용한 질소 도핑 된 이산화티타늄나노분말의 합성

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100355572B1 (ko) * 2000-05-15 2002-10-11 주식회사 지투케이 초미립 광촉매 제조방법
US7217407B2 (en) * 2003-09-11 2007-05-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Plasma synthesis of metal oxide nanoparticles
JP5067824B2 (ja) * 2003-10-01 2012-11-07 東邦チタニウム株式会社 酸化チタン粉末
EP1683763A4 (en) * 2003-10-01 2010-07-07 Toho Titanium Co Ltd TITANIUM DIOXIDE POWDER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
DE102004055165A1 (de) * 2003-12-03 2005-06-30 Degussa Ag Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxidpulver
RU2344994C2 (ru) * 2003-12-03 2009-01-27 Дегусса Аг Порошкообразный диоксид титана, полученный пламенным гидролизом
CA2512313A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-20 E.I. Dupont De Nemours And Company Apparatus for making metal oxide nanopowder
US7708975B2 (en) * 2004-07-20 2010-05-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Process for making metal oxide nanoparticles
US7214363B2 (en) * 2004-10-28 2007-05-08 Seoul National University Industry Foundation Method for preparing composite microparticles
US7326399B2 (en) * 2005-04-15 2008-02-05 Headwaters Technology Innovation, Llc Titanium dioxide nanoparticles and nanoparticle suspensions and methods of making the same
CN1302998C (zh) * 2005-07-21 2007-03-07 华东理工大学 粒径均匀的气相纳米二氧化钛的制备方法
US8883115B2 (en) 2006-01-12 2014-11-11 University Of Arkansas Technology Development Foundation TiO2 nanostructures, membranes and films, and methods of making same
CN101062780B (zh) * 2006-04-26 2010-05-12 四川大学 纳米二氧化钛及其复合粉体的机械力化学反应制备法
CN103663551B (zh) * 2013-12-09 2016-08-10 云南冶金新立钛业有限公司 制备二氧化钛的方法
US9588034B1 (en) * 2014-03-04 2017-03-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Apparatus and method for automated permeation testing of vapor and liquid penetration
KR101526810B1 (ko) * 2014-07-23 2015-06-08 주식회사 에이치에스파트너스 시인성 및 발광 기능이 향상된 차선규제봉

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196181A (en) * 1989-11-13 1993-03-23 Kronos (Usa), Inc. Process for the production of titanium dioxide
EP0595078A2 (de) * 1992-10-24 1994-05-04 Degussa Aktiengesellschaft Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxid-Mischoxid, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
US5508015A (en) * 1994-07-15 1996-04-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for controlling agglomeration in the manufacture of TiO2
JPH1059721A (ja) * 1996-08-20 1998-03-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 水、空気処理用酸化チタンとその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19618562A1 (de) * 1996-05-09 1997-11-13 Merck Patent Gmbh Plättchenförmiges Titandioxidreduktionspigment
US5922120A (en) * 1997-12-23 1999-07-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for producing coated TiO2 pigment using cooxidation to provide hydrous oxide coatings

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196181A (en) * 1989-11-13 1993-03-23 Kronos (Usa), Inc. Process for the production of titanium dioxide
EP0595078A2 (de) * 1992-10-24 1994-05-04 Degussa Aktiengesellschaft Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxid-Mischoxid, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
US5451390A (en) * 1992-10-24 1995-09-19 Degussa Aktiengesellschaft Flame-hydrolytically produced titanium dioxide mixed oxide, method of its production and its use
US5672330A (en) * 1992-10-24 1997-09-30 Degussa Aktiengesellschaft Flame-hydrolytically produced titanium dioxide mixed oxide method of its production and its use
US5508015A (en) * 1994-07-15 1996-04-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for controlling agglomeration in the manufacture of TiO2
JPH1059721A (ja) * 1996-08-20 1998-03-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 水、空気処理用酸化チタンとその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100613122B1 (ko) 2005-06-03 2006-08-17 엄환섭 전자파 플라즈마 토치를 이용한 질소 도핑 된 이산화티타늄나노분말의 합성

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