KR100489219B1 - 실리카겔에 담지된 이산화티타늄 광촉매의 제조방법 - Google Patents
실리카겔에 담지된 이산화티타늄 광촉매의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100489219B1 KR100489219B1 KR10-2002-0038547A KR20020038547A KR100489219B1 KR 100489219 B1 KR100489219 B1 KR 100489219B1 KR 20020038547 A KR20020038547 A KR 20020038547A KR 100489219 B1 KR100489219 B1 KR 100489219B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silica gel
- tio
- photocatalyst
- solution
- supported
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 128
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 124
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 16
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 title description 100
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 31
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L congo red Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC=CC2=C(N)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3)C3=CC=C(C=C3)/N=N/C3=C(C4=CC=CC=C4C(=C3)S([O-])(=O)=O)N)=CC(S([O-])(=O)=O)=C21 IQFVPQOLBLOTPF-HKXUKFGYSA-L 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 2
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000012629 purifying agent Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- -1 benzene derivative compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/08—Silica
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/647—2-50 nm
-
- 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
- B01J37/04—Mixing
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 출발물질인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide와 알코올을 혼합하여 A용액을 합성하는 제1공정; 2차증류수와 강산을 혼합하여 B용액을 합성하는 제2공정; 상기 A용액을 B용액에 교반시킨 후, 적하시켜 제조되는 현탁용액을 아르곤 및 질소가스 내의 항온조에서 70∼90℃의 온도로 가열하면서 4∼8시간 동안 환류시켜 TiO2 졸을 합성하는 제3공정; 실리카겔과 증류수의 교반에 의해 실리카겔 현탁액을 제조하는 제4공정; 상기 제4공정에 의해 제조된 실리카겔 현탁액에 상기 제3공정에 의해 합성된 TiO2 졸을 담지시켜 교반을 통해 TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액을 제조하는 제5공정; TiO2를 담지한 실리카겔 지지체 현탁용액에서 용매와 수분을 제거하고, 잔존하는 반응 부생성물 및 미반응 유기물을 제거한 후, 400∼500℃의 온도범위를 유지한 채 5시간 동안 소정시켜 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매를 합성하는 제6공정;으로 이루어질 수 있게 하여 고농도 염색폐수의 색도 처리에 적용가능한 실리카겔에 담지된 이산화티타늄(TiO2) 광촉매의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 실리카겔에 담지된 이산화티타늄(TiO2) 광촉매의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출발물질인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide부터 TiO2 졸을 합성한 후 실리카겔을 적정비율로 증류슈에 분산시킨 현탁액에 상기 TiO2 졸을 실리카겔 현탁액에 적하시켜 실리카겔 지지체에 TiO2를 담지시킬 수 있게 하여 기존 광촉매에 비해 높은 광활성을 보이며, 고농도 염료의 광분해 능력이 뛰어나 고농도 염색폐수의 색도 처리에 적용가능한 실리카겔에 담지된 이산화티타늄(TiO2) 광촉매의 제조방법에 관한 것이다.
최근들어 국가적으로 환경문제 및 난분해성 물질의 효율적인 제거 및 유독한 유기물 처리를 위해 고도산화기술(Advanced Oxidation Process ; AOP)의 개발에 관심을 가지고 기술투자를 통한 활발한 연구가 시행되고 있다.
이러한 AOP 기술은 강력한 산화력을 갖고 있는 OH radical을 이용하여 처리대상이 되는 물질을 액상이나 기상상태에서 CO2, HCl이나 H2O의 형태로 무기화(Mineralization)시키는 것으로, OH기를 생성시키는 방법에 따라서 여러 가지로 나누어질 수 있는데, 상기 AOP기술에는 광촉매, UV, Ozone, H2O2 등과 이들의 가능한 조합의 구성으로 기존의 화학적·생물학적·물리학적 흡착·촉매이용방법 등이 다량의 산화제에 따른 부담감과 미생물의 적용여부 및 흡착에 의한 2차 처리 그리고 고가의 귀금속 촉매 사용에 따른 경제적인 이유 등으로 다양한 문제점이 지적되어 온 이후 경제적이면서도 환경친화적인 방법을 모색하는 방향으로 발전하고 기술이 개발되어지고 있다.
일반적으로 광촉매(Photocatalyst)는 빛(Photo)과 촉매(catalyst)의 합성어로 빛을 이용한 촉매 혹은 광반응을 가속시키는 촉매의 의미로, 빛을 에너지원으로 하여 촉매 반응을 진행시키는 물질을 말하는데, 이러한 광촉매로는 반응에 직접 참여하여 소모되지 않으면서도 기존의 광반응과는 다른 메커니즘을 제공하여 반응속도를 가속시킬 수 있는 일반적인 촉매로의 기본 조건을 만족함은 물론 발현하고자 하는 물질에 빛을 조사하였을 때 자외선을 흡수하여 강한 환원력과 산화력을 가질 수 있는 반도체성 금속 산화물이나 황화합물이 주로 이용된다.
이러한 반도체는 일정한 영역의 에너지가 가해지면 전자가 가전자대(Valence Band)에서 전도대(Conduction Band)로 여기하게 되는데, 전도대에는 전자(elctron)들이 생성되고 가전자대에는 정공(hole)을 형성하여 강한 환원력과 산화력을 지니게 되고, 특히 여기로 인해 생성되는 정공은 물과 용존 산소 등과의 반응에 의해 OH radical과 활성 산소를 생성시키게 되며, 상기 OH radical 에너지는 유기물을 구성하는 분자들 간의 결합 에너지보다 높아 이들을 간단히 절단하여 분해시킬 수 있어 수중에 녹아 있는 각종 유해한 화학 물질 및 악취 물질과 같은 공기 중의 화학 물질을 분해할 수 있는 것이다.
광촉매의 종류에는 TiO2, ZnO, CdS, ZrO2 등 여러 종류가 있는데, 이 가운대에서도 상기 물질 중 lifetime이 다른 결정들에 비해 우수하며 밴드갭에너지가 3.23eV 정도로 전자와 정공의 재결합이 적게 일어나는 Anatase형 TiO2가 현재 주로 이용되고 있으며, 이는 광여기 반응을 일으키는데 필요한 에너지가 Anatase형 TiO2의 경우 387.5nm 정도여서 태양광으로부터 충분한 에너지를 받을 수 있고, 화학적·광학적으로 안정하고, 광활성이 우수함은 물론 인체에 무해하며 가격이 저렴한 등 그 물성이 여타의 물질에 비해 우수하기 때문이다.
이러한 광촉매는 분말형 광촉매와 지지체에 고정화된 형태의 광촉매 졸로 크게 두가지로 나눌 수 있는데, 분말형 광촉매는 액에 분산시켜 슬러리 상태로 사용하는 것으로, 가격이 저렴하고, 광활성이 코팅형에 비해 우수하지만, 기재에 코팅시 바인더가 필요히고, 각종 소재와 혼합 성형시 기재 상에 부식이 발생할 수 있으며 분리 및 회수 비용에 의한 폐수처리시스템의 실용화라는 부분에서 한계에 직면하고 있는 것이 현실이다.
이에 반해, 상기 지지체에 고정화된 형태의 광촉매 졸은 분말형 광촉매에서 한 단계 더 발전된 형태로 특정의 지지체에 반도체의 특성을 지니는 반도체 입자를 고정화하여 광여기 반응을 일으킬 수 있는 형태로 현재까지 많은 연구가 활발히 진행되고 있으며,
이러한 형태의 광촉매는 사용 및 유지 보수가 용이하며, 다양한 응용 분야 또는 시스템에 적용이 쉬운 장점은 있지만, 타액과의 혼합시 침전이 발생하는 등 경제성이나 기술적인 면에서 여러가지 문제를 드러내고 있다.
본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 반도체 성질의 광촉매로써 강한 산화력을 가지는 TiO2 입자를 흡착력이 뛰어난 실리카겔 내에 담지시킴으로써 환경정화제로써의 실리카겔과 TiO2 화합물의 장점을 극대화시킬 수 있어, 기존 광촉매에 비해 높은 광활성으로 염색폐수 및 산업폐수의 정화제 및 대기중 유해 유기물의 정화 역활을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 인체에 무해하여 가정용 세제에 첨가하여 살균, 방취 능력을 지닐수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 출발물질인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide와 알코올을 혼합하여 A용액을 합성하는 제1공정; 2차증류수와 강산을 혼합하여 B용액을 합성하는 제2공정; 상기 A용액을 B용액에 교반시킨 후, 적하시켜 제조되는 현탁용액을 아르곤 및 질소가스 내의 항온조에서 70∼90℃의 온도로 가열하면서 4∼8시간 동안 환류시켜 TiO2 졸을 합성하는 제3공정; 실리카겔과 증류수의 교반에 의해 실리카겔 현탁액을 제조하는 제4공정; 상기 제4공정에 의해 제조된 실리카겔 현탁액에 상기 제3공정에 의해 합성된 TiO2 졸을 담지시켜 교반을 통해 TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액을 제조하는 제5공정; 상기 제5공정에서 얻어진 TiO2를 담지한 실리카겔 지지체 현탁용액에서 용매와 수분을 제거하고, 잔존하는 반응 부생성물 및 미반응 유기물을 제거한 후, 400∼500℃의 온도범위를 유지한 채 5시간 동안 소정시켜 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매를 합성하는 제6공정;으로 이루어지는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법을 구현하고자 하는 것이다.
본 발명은 염료의 색도제거 및 난분해성 유기물의 분해에 대하여 높은 광활성을 지니는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 졸-겔법을 이용하여 나노입자 TiO2졸을 합성한 후 실리카겔을 적정비율(실리카겔 : 증류수 = 1 : 10 또는 1 : 5 비율)로 증류슈에 분산시킨 실리카겔 현탁액에 TiO2졸을 적하시켜 실리카겔 지지체에 TiO2를 담지시킬 수 있게 한다.
상기와 같은 방법에 의해 합성된 본 발명에 의해 제조된 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매에 대한 분해능은 기존 광촉매를 기준으로 삼고 있는 분말형 데구사 P25(DegussaP25)또는 졸-겔법으로 합성된 광촉매 보다는 높은 광활성을 보이며, 본 발명에 의한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매는 기존의 광촉매에 비해 고농도 염료의 광분해 능력이 뛰어나므로 고농도와 염색폐수의 색도 처리에 적용가능할 것으로 기대가 된다.
실리카겔(Silica-gel)은 주성분이 무수규산으로 비결정상 입자이며 매우 발달된 다공성 구조를 가지고 있어, 화학적으로 안정적이고 광대한 표면적에 따른 물리·화학적 제습능력이 탁월하며, 무색·무취하고 취급상 인체에 무해하여 식품, 의약품, 수출상품 및 정밀기기 포장에 주로 사용되고 있다.
이러한 실리카겔은 수정의 주성분인 실리카의 특수형으로, Sulfuric Acid와 Sodium Silicate의 상호 화학작용으로 형성되며, 생산되는 실리카겔은 미세한 구멍들이 서로 연결되어 방대한 그물로 연결된 과립형 비결정상 입자이며 광대한 표면적 (300 ~ 400㎡/1g)에 따른 자연적인 흡착현상과 응축현상으로 물과 알콜, 하이드로카본, 기타 화학물을 흡수하는 흡착능력이 아주 뛰어나다.
상기 실리카겔은 특성에 따라 A-TYPE, B-TYPE, AB-TYPE 등으로 나뉘어진다.
A-Type은 수분, 습기등을 흡수하는 광대한 표면적과 아주 미세한 콜로이드 입자 구멍을 가지고 있어서 제품의 건조한 상태를 그대로 보전시키는 낮은 상대습도를 가지므로 흡착력이 아주 뛰어나다.
B-Type은 다른 건조제에 비해 흡착량이 높아 환경에 따라 거의 영구적으로 표준습도를 유지시키며, 대기의 상태에 따라 그 흡수와 탈수의 반복주기가 결정되어지며, 습도조절용으로 사용 가능합니다.
AB-Type은 A-Type과 B-Type의 중간 형태로, B-Type과 마찬가지로 흡수, 탈수과정을 반복합니다.
이하, 본 발명의 일실시례에 의해 이루어진 구성을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하되, 첨부된 도면은 본 발명의 일실시례를 구체적으로 설명하는 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 도면 또는 상기 도면을 참조한 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 적용되는 TiO2 졸의 합성공정을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 합성공정을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 400℃에서 소성한 순수한 TiO2 광촉매 및 본 발명의 일실시례에 의한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 결정구조를 XRD 스펙트럼으로 분석한 그래프이고, 도 4는 소성온도의 변화에 따른 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 결정구조를 XRD 스펙트럼으로 분석한 그래프이고, 도 5는 순수한 TiO2 및 실리카겔에 담지된 15wt%의 TiO2 광촉매 및 30wt%의 TiO2 광촉매에 의한 Congo red의 분해율을 반응시간에 따라 UV-Vis Spectrometer로 분석한 그래프를 도시한 것으로 함께 설명하기로 한다.
[제1공정] 티타늄 이소프로포사이드와 알코올의 혼합 공정
제1공정은 출발물질인 티타늄 이소프로포사이드( Ti[OCH(CH3)2]4 )와 알코올을 혼합한 후 교반시키는 공정으로, 이하 본 발명에서는 상기 티타늄 이소프로포사이드(Titanium(Ⅳ) isopropoxide)와 알코올의 교반에 의해 준비된 용액을 "A용액"이라 칭한다.
도 1에 도시된 바와 같이 출발물질인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide(110) 1.0M ~ 2.5M을 약 4℃의 환경에서 일정량의 알코올이 들어 있는 삼구 프라스크에 적하시킨다(120).
이 때, 상기 알코올에 Titanium(Ⅳ) isopropoxide가 균일하게 용해될 수 있도록 자석 젓개를 사용하여 20분 이상 교반시키는 작업을 수행하다(130).
상기 Titanium(Ⅳ) isopropoxide과 교반되는 알코올로는 methanol(CH3OH), ethanol(CH3CH2OH), propanol(CH3CH2CH2OH) 및 isopropyl alcohol((CH3)2OH) 등을 사용하여 이루어질 수 있도록 하되, 조용매로 사용되는 알코올의 종류에 따라 상기와 같은 방법으로 합성된 TiO2 졸의 광활성도는 다소 달라질 수 있으므로 여러 종류의 알코올 가운데 한가지를 선택하여 단독으로 사용하거나 상기 알코올을 둘 이상으로 혼합하여 사용할 수 있게 한다.
상기 출발물질로 사용되는 Titanium(Ⅳ) isopropoxide는 산소와의 반응성이 아주 풍부하여 산소와 격렬하게 반응하고, 공기와 접촉시 공기내에 잔존하는 수분을 흡수하여 가수분해하고 탄산가스와 반응하여 급격한 변화를 일으킬 정도록 대기중에는 항상 불안정한 상태로 존재하게 된다.
따라서, 상기의 합성과정은 무산소 조건하에서 수행될 수 있도록 하되, 아르곤(Ar) 가스 혹은 질소(N) 가스 분위기하에서 실험을 수행하도록 한다(140).
[제2공정] 증류수와 강산의 혼합 공정
제2공정은 2차 증류수와 강산의 혼합 및 교반을 통해 생성되는 산성수용액을 준비하는 공정으로, 이하 본 발명에서 상기 산성수용액을 "B용액"이라 칭한다.
도 1에 도시된 바와 같이 2차 증류수(210)에 HCl, HNO3 및 H2SO4와 같은 강산을 적절한 비율로 가하여(220) pH 범위가 1~3인 수용액을 제조한다(230).
만약, pH의 범위가 1~3인 산성 영역에서는 광활성도의 차이가 거의 없지만, 염기성이나 너무낮은 pH의 영역 특히 pH가 0이하인 영역의 경우에서는 추후에 반응이 완결되지 못하고 출발물질인 티타늄 이소프로포사이드가 분해되거나 다른 경로로 반응이 진행되므로 주의하는 것이 바람직하다.
상기 증류수와 강산의 혼합에 의해 얻어진 pH 1∼3인 산성수용액을 본 발명에서는 임의로 B용액이라 한다.
[제3공정] 이산화티타늄(TiO2) 졸 합성 공정
제3공정은 상기 제1공정에서 합성된 A용액과 제2공정에 의해 합성된 B용액을 혼합 및 교반하여 TiO2 졸을 합성 공정이다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 TiO2 졸을 합성하기 위해서 상기 제1공정의 방법인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide와 알코올의 교반에 의해 준비된 A용액(100)을 4℃ 하에서 피펫을 사용하여 상기 제2공정을 통해 제조된 2차 증류수와 강산의 혼합으로 인한 산성수용액인 B용액(200)에 교반봉을 이용하여 교반시키면서 서서히 적하시킨다(310).
약 30분에서 1시간 정도 상기 A용액과 B용액의 혼합용액을 교반시키면 우유빛의 현탁용액(suspension solution)(330)이 제조되는데, 상기 우유빛의 현탁용액을 아르곤 및 질소 분위기로 항온조에서(340) 70℃에서 95℃의 온도로 가열(350)하면서 4시간에서 8시간동안 환류시키면(360) TiO2(이산화티타늄) 졸이 합성된다(300).
[제4공정] 실리카겔(SiO2 ·nH2O) 현탁액 제조 공정
제4공정은 실리카겔과 물(증류수)의 혼합 및 교반에 의해 실리카겔 현탁액을 제조하는 공정이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제3공정의 합성방법에 의해 얻어진 TiO2 졸을 실리카겔(Silicagel) 다공 내부에 담지시키기 위해서는 우선 상기 실리카겔을 증류수에 분산시켜 이의 현탁액을 제조해야 한다.
상기 실리카겔 현탁액(400)은 실리카겔(410)과 물의 무게비가 1:10에서 1:5 정도가 되도록 실리카겔을 물에 첨가한 후(420), 교반기를 사용하여 30분동안 강렬히 교반하면 제조될 수 있다.
[제5공정] TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액 제조 공정
제5공정은 TiO2 졸을 실리카겔 현탁액에 적하 및 교반시키는 공정으로, 상기 제3공정에 의해 제조된 TiO2 졸(300)을 상기 제4공정에 의해 제조된 실리카겔 현탁액(400)에 첨가하되, 상기 TiO2 졸과 실리카겔의 무게비가 10wt% ∼ 60wt%가 되도록 첨가한 후, 적하시키면서 교반기에 의해 강렬히 교반하면(510) TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액(500)을 제조할 수 있게 된다.
상기 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 광활성도는 TiO2 졸과 실리카겔의 혼합비율과 밀접한 관계가 있는데, 이 비율은 상기 TiO2 졸을 실리카겔 현탁액에 첨가하는 양에 따라 조절이 가능하며, 최적의 광활성도를 나타내기 위해서는 상기와 같이 TiO2 졸과 실리카겔의 무게비가 대략 10wt%에서 60wt%가 되는 것이 적당하다.
또한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 광활성도는 TiO2 졸과 실리카겔의 혼합비율과의 관계 이외에도 실리카겔 다공의 크기와도 관련이 있는데, 이는 실리카겔의 평균 다공의 크기가 5nm 이하인 것은 TiO2 입자의 크기보다 실리카겔의 평균 다공의 크기가 작음으로 인해 TiO2 를 실리카겔 내부에 담지시킬 수 없고, 실리카겔의 평균 다공의 크기가 20nm 이상인 것은 실리카겔의 비표면적이 작아서 TiO2 입자를 효율적으로 분산시킬 수 없을 뿐만 아니라 오염물질에 대한 흡착력이 약하게 되는 단점이 있다.
그러므로 평균 실리카겔 다공의 크기가 5nm에서 20nm인 실리카겔을 TiO2 지지체로 사용하는 것이 바람직하다.
[제6공정] 순수한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매 제조 공정]
제6공정은 상기 TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액에서 용매와 잔존한 부생성물을 제거한 후 순수한 형태의 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매를 제조하는 공정이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제5공정에서 얻어진 TiO2를 담지한 실리카겔 지지체 현탁용액(500)을 rotary evaporator(회전식농축증발기)를 사용하여 40℃∼80℃ 범위 내에서 용매를 제거하고(610), 분말상태의 실리카겔에 담지된 TiO2를 흡습제가 들어 있는 진공데시케이터에서 약 하루동안 보관하면(620) 실리카겔에 담지된 TiO2에 포함된 수분이 제거될 수 있는 것이다(630).
그리고 나서, 실리카겔에 담지된 TiO2에 잔존하는 반응 부생성물 및 미반응 유기물을 제거하고(640) 광활성도가 최대한 높은 TiO2 입자구조를 만들기 위해서 산소기류의 관형 전기로(tube furnance)에서 400℃∼500℃의 온도범위를 유지한 채 5시간동안 소성(calcination)시켜서(650) 순수하게 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매가 합성되도록 한다(660).
이상과 본 발명은 Titanium(Ⅳ) isopropoxide와 알코올을 혼합하여 A용액을 합성해내는 제1공정(100), 2차증류수와 강산을 혼합하여 B용액을 합성해내는 제2공정(200), 상기 제1공정과 제2공정에 의해 생성된 A용액과 B용액에 의해 TiO2 졸을 합성하는 제3공정(300), 실리카겔과 물의 교반에 의해 실리카겔 현탁액을 제조하는 제4공정(400), 상기 제4공정에 의해 제조된 실리카겔 현탁액에 상기 제3공정에 의해 합성된 TiO2 졸을 담지시켜 TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액을 제조하는 제5공정(500), 상기 제5공정에서 용매 및 각종 부생성물을 제거한 후 순수한 형태의 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매를 제조하는 제6공정(600)으로 이루어질 수 있는 것이다.
다음은 본 발명에 의한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매를 구조 및 상기 실리카겔에 함유된 TiO2의 양을 확인하고 광활성도를 조사하기 위한 실험결과이다.
[실험예 1] XRD 측정
상기 제1공정∼제6공정으로 이루어져 최종적으로 합성된 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 구조 및 실리카겔 내에 함유된 TiO2의 양을 확인하기 위해서 TiO2
광촉매의 XRD(X-ray diffraction)를 측정해 보았다.
아래 표 1은 상기 XRD를 측정하기 위한 XRD 데이터의 측정조건을 나타낸 것이고, 도 3은 Titanium(Ⅳ) isopropoxide를 출발물질로 사용하여 400℃에서 소성한 순수한 TiO2 광촉매(b) 및 본 발명에 의한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매(a)의 결정구조를 XRD 스펙트럼으로 분석한 그래프이고, 도 4는 소성온도의 변화에 따른 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 결정구조를 XRD 스펙트럼으로 분석한 그래프를 나타낸 것이다.
| Parameters | value |
| star angle | 20.00 |
| end angle | 80.00 |
| step size | 0.04 |
| time per step | 0.50 |
| used radiation | K-Alpha 1 |
상기 표 1에 나타난 기본 측정조건을 가지고 측정한 결과 도 3에 도시된 바와 같이 스펙트럼 형상에서 순수한 TiO2에 비해 TiO2가 15wt%로 담지된 실리카겔의 XRD 스펙트럼의 강도가 훨씬 약하게 측정된 것을 알 수 있다.
이는 실리카겔이 무정형의 결정구조를 가지고 있어 이산화티타튬 15wt%을 담지한 실리카겔의 전체 시료중에서 10%만이 XRD 스펙트럼으로 관측되기 때문에 도 3의 (a)와 같이 스펙트럼의 세기가 약하게 나타났다.
도 3(b)에 나타난 순수한 TiO2 광촉매와 도 3(a)에 나타난 실리카겔을 담지한 TiO2 광촉매의 스펙트럼의 강도의 비로부터 TiO2를 담지한 실리카겔 내에 어느 정도의 TiO2가 담지되어 있는지 알 수 있고 이와 동시에 실리카겔에 담지되어 있는 TiO2의 결정구조 또한 알 수 있는데, 400℃에서 소성한 TiO2가 담지된 실리카겔 내의 TiO2의 구조는 anatase형임을 도 3으로부터 확인할 수 있다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이 온도에 따라 TiO2 구조가 변화됨을 알 수 있는데, 소성온도를 증가시킴에 따라 TiO2의 구조가 anatase 형에서 rutile 형으로 변화되고 있으며, 소성온도가 800℃ 이상의 온도에서는 rutile 형 구조만이 형성되어 있으면 XRD 스펙트럼에서 알 수 있다.
[실험예 2] 광분해도 실험
도 5는 순수한 TiO2 및 실리카겔에 담지된 15wt%의 TiO2 광촉매 및 30wt%의 TiO2 광촉매에 의한 Congo red의 분해율을 반응시간에 따라 UV-Vis Spectrometer로 분석한 결과를 도시한 것으로, 상기 제1공정∼제6공정에 의해 합성된 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매에 대한 광활성도를 조사하기 위하여 붉은색을 띄는 염색 염료로 사용되는 Congo Red를 약 100ppm을 표준물질로 사용하여 얼마나 효과적으로 염색염료를 분해 할 수 있는지 이의 분해실험을 수행한 결과이다.
상기 도시된 바와 같이 붉은색 계열의 염색염료인 Congo Red를 100ppm의 농도로 제조하여 자외선 광원 아래에서 졸-겔법으로 합성한 순수한 TiO2와 실리카겔에 담지된 TiO2를 사용하여 광조사 시킨 후 이들 광촉매에 의한 Congo Red 용액의 분해 곡선을 보면, 400℃에서 소성한 순수한 TiO2 분말에 UV를 조사시켜서 반응시켰을 경우 그 효율이 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매 효율의 30%에 지나지 않는다는 사실을 알 수 있다.
즉, 순수한 TiO2를(bared TiO2)를 광촉매로 하여 Congo red 100ppm을 완전히 분해시키기 위해서는 약 300 ~ 360분 정도가 소요되는 반면, 동일한 조건하에서 실리카겔에 대해 15%의 무게비로 담지된 TiO2광촉매를 사용하면 100ppm Congo red는 약 120 ~ 149분만에 완전히 분해될 수 있고 이는 일반적인 졸-겔법에 의해 합성된 TiO2보다 광효율이 약 3배정도 높다는 것을 의미한다.
또한, 실리카겔에 TiO2를 담지할 때 상기 실리카겔에 대한 TiO2의 무게비를 높히면 효율이 증대함을 알 수 있으며, 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매는 기존에 사용하고 있는 순수한 TiO2 광촉매에 비해 그 효율이 최대 4배이상 좋은 것을 알 수 있다.
이와 같이 반도체 성질의 광촉매로써 강한 산화력을 가지는 TiO2 입자를 흡착력이 뛰어난 실리카겔 내에 담지시킴으로써 환경정화제로써의 실리카겔과 TiO2 화합물의 장점을 극대화시킬 수 있다.
이러한 특성으로 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매는 염색폐수 및 산업폐수의 정화제로 사용될 수 있으며, 벤젠유도체 화합물, VOC, NOx, SOx와 같은 대기중 유해 유기물의 정화제로 사용할 수 있다.
특히, 반도체 처리 공정에서 배출되는 오염물 제거 및 고속도로 터널에 포집되어 있는 유기가스의 제거와 가정용 세제에 첨가제로 사용될 수 있는데, 이는 TiO2 및 실리카겔이 인체에 무해하여 실리카겔에 담지된 TiO2이 첨가된 세제를 사용할 경우 옷표면에 붙어 있는 세균을 흡착하여 세균 세포막에 달라붙어 산화분해함으로써 세균의 세포막을 파괴하여 항균, 살균, 방취 능력을 기존의 세제보다 개선시킬 수 있기 때문이다.
이상에서의 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 형태로 치환 및 변경이 가능하므로 전술한 제조예와 실시례 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 반도체 성질의 광촉매로써 강한 산화력을 가지는 TiO2 입자를 흡착력이 뛰어난 실리카겔 내에 담지시킴으로써 환경정화제로써의 실리카겔과 TiO2 화합물의 장점을 극대화시킬 수 있어, 기존 광촉매에 비해 높은 광활성을 보이며, 고농도 염료의 광분해 능력이 뛰어나 고농도 염색폐수의 색도 처리에 적용이 가능할 뿐만 아니라, 벤유도체 화합물, VOC, NOx, SOx와 같은 대기중 유해 유기물의 정화제로 사용할 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 TiO2 졸의 합성공정을 나타낸 흐름도
도 2는 본 발명에 적용되는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 합성공정을 나타낸 흐름도
도 3은 400℃에서 소성한 순수한 TiO2 광촉매 및 본 발명의 일실시례에 의한 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 결정구조를 XRD 스펙트럼으로 분석한 그래프
도 4는 소성온도의 변화에 따른 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 결정구조를 XRD 스펙트럼으로 분석한 그래프
도 5는 순수한 TiO2 및 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매에 의한 Congo red의 분해율을 반응시간에 따라 UV-Vis Spectrometer로 분석한 그래프
* 도면의 주요부분에 대한 설명 *
100. 제1공정 200. 제2공정
300. 제3공정 400. 제4공정
500. 제5공정 600. 제6공정
Claims (10)
- 출발물질인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide와 알코올을 혼합하여 A용액을 합성하는 제1공정; 2차증류수와 강산을 혼합하여 B용액을 합성하는 제2공정; 상기 A용액을 B용액에 교반시킨 후, 적하시켜 제조되는 현탁용액을 아르곤 및 질소가스 내의 항온조에서 70∼90℃의 온도로 가열하면서 4∼8시간 동안 환류시켜 TiO2 졸을 합성하는 제3공정; 실리카겔과 증류수의 교반에 의해 실리카겔 현탁액을 제조하는 제4공정; 상기 제4공정에 의해 제조된 실리카겔 현탁액에 상기 제3공정에 의해 합성된 TiO2 졸을 담지시켜 교반을 통해 TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액을 제조하는 제5공정; 상기 제5공정에서 얻어진 TiO2를 담지한 실리카겔 지지체 현탁용액에서 용매와 수분을 제거하고, 잔존하는 반응 부생성물 및 미반응 유기물을 제거한 후, 400∼500℃의 온도범위를 유지한 채 5시간 동안 소정시켜 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매를 합성하는 제6공정;으로 이루어짐을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제1공정에 의해 합성되는 A용액은 출발물질인 Titanium(Ⅳ) isopropoxide 1.0M ~ 2.5M을 알코올과 혼합한 후, 아르곤가스와 질소가스 내에서 교반시켜 생성될 수 있음을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 알코올은 methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol을 사용하여 선택적으로 하나 또는 중복되게 혼합하여 이루어질 수 있음을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제2공정에 의해 합성되는 B용액은 2차 증류수에 강산을 가하여 제조되는 pH 1∼3인 산성 수용액임을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법.
- 제 4항에 있어서,상기 강산은 HCl, HNO3, H2SO4를 사용하여 증류수와 혼합할 수 있게 하되, 선택적으로 하나 또는 중복되게 혼합하여 pH 1~3인 산성 수용액이 제조될 수 있음을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 제4공정에 의해 제조되는 실리카겔 현탁액은 실리카겔과 물의 무게비가 1:10 ~ 1:5가 되도록 실리카겔을 물에 첨가한 후 교반기를 사용하여 30분 동안 교반하여 제조됨을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법
- 제 1항에 있어서상기 제5공정의 TiO2를 담지한 실리카겔 현탁액 제조는 TiO2 졸과 실리카겔의 무게비가 10wt% ∼ 60wt%가 되도록 첨가한 후 적하시키면서 교반기에 의해 교반하여 제조됨을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법
- 제 7항에 있어서,평균 실리카겔 다공의 크기가 5nm ~ 20nm임을 특징으로 하는 실리카겔에 담지된 TiO2 광촉매의 제조방법
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0038547A KR100489219B1 (ko) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | 실리카겔에 담지된 이산화티타늄 광촉매의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0038547A KR100489219B1 (ko) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | 실리카겔에 담지된 이산화티타늄 광촉매의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040003759A KR20040003759A (ko) | 2004-01-13 |
| KR100489219B1 true KR100489219B1 (ko) | 2005-05-11 |
Family
ID=37314743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0038547A KR100489219B1 (ko) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | 실리카겔에 담지된 이산화티타늄 광촉매의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100489219B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106000401A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-12 | 长沙学院 | 一种Pt/Ag/NaInO2光催化剂及其制备方法与应用 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050053964A (ko) * | 2003-12-03 | 2005-06-10 | 정미자 | 광촉매성 도포제 조성물과, 이를 도포한 탈취 및 살균장치 및, 탈취 및 살균 장치의 제조 방법 |
| KR100714069B1 (ko) * | 2005-07-15 | 2007-05-02 | (주) 태양기전 | 친수성 이산화티타늄 코팅제의 상온 제조방법 |
| KR100847457B1 (ko) * | 2008-01-02 | 2008-08-05 | 주식회사 과학기술분석센타 | 공기정화 및 친수성을 갖는 고강도 티타니아졸 제조방법 |
| KR101596401B1 (ko) * | 2014-03-19 | 2016-02-22 | 한양대학교 에리카산학협력단 | 수처리용 광촉매 담지 무기 중공비드 및 이의 제조방법 |
| CN118146491B (zh) * | 2024-05-09 | 2024-07-02 | 济南大学 | 硅胶负载烷氧基锌催化剂及制备方法、用途 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08257411A (ja) * | 1995-03-28 | 1996-10-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 光触媒の担持方法 |
| JPH11343426A (ja) * | 1998-06-02 | 1999-12-14 | Toray Ind Inc | 光触媒塗料 |
| JP2000218160A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-08-08 | Sintokogio Ltd | 酸化チタン光触媒高担持シリカゲルおよびその製造方法 |
| KR20000073151A (ko) * | 1999-05-07 | 2000-12-05 | 윤덕용 | 솔-젤법을 이용한 실리카/티타니아 광촉매의 제조방법 |
| KR20010028286A (ko) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | 구자홍 | 나노 크기의 아나타제형 이산화티탄 광촉매의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 광촉매 |
-
2002
- 2002-07-04 KR KR10-2002-0038547A patent/KR100489219B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08257411A (ja) * | 1995-03-28 | 1996-10-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 光触媒の担持方法 |
| JPH11343426A (ja) * | 1998-06-02 | 1999-12-14 | Toray Ind Inc | 光触媒塗料 |
| JP2000218160A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-08-08 | Sintokogio Ltd | 酸化チタン光触媒高担持シリカゲルおよびその製造方法 |
| KR20000073151A (ko) * | 1999-05-07 | 2000-12-05 | 윤덕용 | 솔-젤법을 이용한 실리카/티타니아 광촉매의 제조방법 |
| KR20010028286A (ko) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | 구자홍 | 나노 크기의 아나타제형 이산화티탄 광촉매의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 광촉매 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106000401A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-12 | 长沙学院 | 一种Pt/Ag/NaInO2光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN106000401B (zh) * | 2016-05-17 | 2018-06-15 | 长沙学院 | 一种Pt/Ag/NaInO2光催化剂及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040003759A (ko) | 2004-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100385301B1 (ko) | 티타니아 광촉매와 그 제조방법 | |
| Xia et al. | Enhanced performance and conversion pathway for catalytic ozonation of methyl mercaptan on single-atom Ag deposited three-dimensional ordered mesoporous MnO2 | |
| Liu et al. | Removing surface hydroxyl groups of Ce-modified MnO2 to significantly improve its stability for gaseous ozone decomposition | |
| Zhang et al. | In-situ synthesis of heterojunction TiO2/MnO2 nanostructure with excellent performance in vacuum ultraviolet photocatalytic oxidation of toluene | |
| Shams-Ghahfarokhi et al. | As-synthesized ZSM-5 zeolite as a suitable support for increasing the photoactivity of semiconductors in a typical photodegradation process | |
| US5712461A (en) | Molecular sieve--photoactive semiconductor membranes and reactions employing the membranes | |
| Bacsa et al. | Effect of rutile phase on the photocatalytic properties of nanocrystalline titania during the degradation of p-coumaric acid | |
| Ferraz et al. | CeO 2–Nb 2 O 5 photocatalysts for degradation of organic pollutants in water | |
| KR100945035B1 (ko) | 텅스텐계 산화물을 이용한 가시광 응답형 광촉매 조성물 및 그 제조방법 | |
| EP0812301B1 (en) | Photocatalyst compound and process for production thereof | |
| JP2009078211A (ja) | 光触媒 | |
| Li et al. | Adsorption and degradation of the cationic dyes over Co doped amorphous mesoporous titania–silica catalyst under UV and visible light irradiation | |
| JP4469975B2 (ja) | 光触媒複合体およびこれを用いた有機物質変換方法 | |
| CN106381682B (zh) | 一种高吸附-光催化性能的纳米二氧化钛/活性炭纤维毡三维多孔材料及其制备方法 | |
| JP2007216223A (ja) | 半導体特性を有する光触媒物質及びその製造方法と利用方法 | |
| US11241671B2 (en) | Monolithic composite photocatalysts | |
| Blin et al. | Use of ordered mesoporous titania with semi-crystalline framework as photocatalyst | |
| US6365007B1 (en) | Photocatalysts for the degradation of organic pollutants | |
| Saputra et al. | Spent bleaching earth supported CeFeO3 perovskite for visible light photocatalytic oxidation of methylene blue | |
| Sánchez et al. | One‐Pot Synthesis of W‐TiO2/SiO2 Catalysts for the Photodegradation of p‐Nitrophenol | |
| Zhu et al. | Combination of microwave discharge electrodeless lamp and a TiO2/HZSM-5 composite for the photocatalytic degradation of dimethyl sulphide | |
| KR100489219B1 (ko) | 실리카겔에 담지된 이산화티타늄 광촉매의 제조방법 | |
| Xie et al. | Comparative studies of heterogeneous photocatalytic oxidation of heptane and toluene on pure titania, titania–silica mixed oxides and sulfated titania | |
| US20030017702A1 (en) | Photocatalyst and use thereof for decomposing chemical substance | |
| KR100578044B1 (ko) | 이산화티탄과 텅스텐 산화물이 복합화 된 가시광 광촉매의제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080506 Year of fee payment: 4 |
|
| EXTG | Ip right invalidated |