KR100643096B1 - 폴리카보네이트 맴브레인을 이용한 이산화티타늄 나노구조체의 제조방법 - Google Patents
폴리카보네이트 맴브레인을 이용한 이산화티타늄 나노구조체의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100643096B1 KR100643096B1 KR1020030040273A KR20030040273A KR100643096B1 KR 100643096 B1 KR100643096 B1 KR 100643096B1 KR 1020030040273 A KR1020030040273 A KR 1020030040273A KR 20030040273 A KR20030040273 A KR 20030040273A KR 100643096 B1 KR100643096 B1 KR 100643096B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- membrane
- titanium
- nanostructure
- dioxide sol
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 174
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 title claims abstract description 21
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 30
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 claims abstract description 13
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- -1 titanium alkoxide Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- GTCCGKPBSJZVRZ-UHFFFAOYSA-N pentane-2,4-diol Chemical compound CC(O)CC(C)O GTCCGKPBSJZVRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims description 21
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005287 template synthesis Methods 0.000 abstract description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 6
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002917 insecticide Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
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
- 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
- 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
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 광촉매인 이산화티타늄을 주형 합성법을 이용하여 나노구조체로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 튜브타입의 이산화티타늄 나노구조체를 합성하는 방법에 관한 것이다. 주형 합성법을 이용한 나노구조체는 일반적인 코팅법에 의하는 경우에 비하여 비표면적이 약 300배 이상이 크므로 촉매의 효율도 이에 비례해서 커진다. 본 발명에서는 이러한 주형 합성법을 이용하여 촉매의 활성을 최대로 한 이산화티타늄 광촉매를 제조하고자 하였다.
본 발명은 사염화티타늄 또는 티타늄알콕사이드를 출발 물질로 하여 가수분해 지연제인 과산화수소 또는 2,4-펜탄디올을 첨가하여 미세한 나노졸인 이산화티타늄 졸용액을 제조하고, 이를 폴리카보네이트 맴브레인에 담궈 충진되게 한 다음 무기바인더를 이용하여 고정상에 부착시킨 후 수열반응기를 이용하여 50 내지 100℃ 사이에서 소성시켜 맴브레인 안의 이산화티타늄 졸을 단단하게 한 다음 이를 전기로를 이용하여 100 내지 1000℃ 사이에서 소성시키는 과정을 통하여 속이 빈 튜브 타입의 이산화티타늄 나노구조체를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 의하여 제조된 이산화티타늄 나노구조체는, 기존의 방법에 의하여 이산화티타늄졸을 만들고 이를 맴브레인 주형에 넣어서 만드는 경우와 같이 속이 꽉 찬 섬유상 타입이 아니라, 속이 빈 튜브타입으로 제조되기 때문에 비표면적이 증가하고 촉매의 효율도 그에 따라 증가하게 된다.
이산화티타늄, 나노구조체, 주형 합성법, 알루미나 맴브레인, 폴리카보네이트 맴브레인
Description
도 1은 본 발명에 의하여 생산된 광촉매 나노구조체의 전자주사현미경 사진에 관한 도면.
도 2는 본 발명에 의하여 생산된 튜브타입의 광촉매 나노구조체의 전자주사현미경 사진에 관한 도면.
도 3은 기존의 방법에 의해 생산된 섬유상 타입의 광촉매 나노구조체의 전자주사현미경 사진에 관한 도면.
본 발명은 광촉매인 이산화티타늄의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 이산화티타늄보다 비표면적이 큰 이산화티타늄으로서 촉매의 효율을 높인 튜브타입의 이산화티타늄 나노구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
지금까지 알려진 폐수를 처리하는 방법으로는 활성오니법이라 불리는 생물학적 방법과 화학적 방법이 있다. 활성오니법은 유기화합물을 분해시키는데 긴 시간이 걸리며, 폐수를 조류 및 박테리아의 성장에 적합한 농도로 희석시켜야 하므로 처리시설을 갖추는데 넓은 공간이 요구되고 난분해성 물질인 방향족유기물이 함유된 폐수의 경우 활성오니가 쇼크를 받거나 잘 처리되지 않아서 분해되지 않은 채 방류되는 단점을 가지고 있어 현재 화학적 방법이 더욱 많이 사용되고 있다.
화학적 처리법에는 철산화법, 펜톤산화법, 오존산화법 등이 있다. 철산화법은 제일철과 제이철을 이용하여 단순한 산화와 응집을 이용하는 방법으로 가격이 저렴하고 처리방식이 용이하며 응집이 우수한 반면 처리효율이 저조하다. 펜톤산화법은 제일철 또는 제이철을 이용하여 산 조건하에서 산화력이 큰 과산화수소를 이용하는 방법인데 비교적 처리효율이 우수한 것으로 나타나고 있으나 난분해성 유기물을 포함하는 폐수의 처리는 거의 불가능하다. 최근에 음용수 처리에 널리 사용되고 있는 오존 산화법은 처리비용이 높고 오존에 의한 이차오염이 우려되며, 오존처리 후 발생되는 가스를 활성탄으로 흡착 처리해야 하고 오존 발생기의 장치가 복잡하여 음용수 처리는 용이하지만 여러 가지 유기물질이 함유된 폐수의 처리 효율에는 적합하지 못하다.
최근 이러한 생물학적 방법과 화학적 방법의 단점을 극복하기 위하여 이산화티타늄 광촉매를 이용한 폐수처리법이 연구되고 있으나 실제 폐수처리에 적용된 예는 거의 없다. 따라서 본 발명은 이러한 종래의 폐수 처리법의 단점을 극복할 수 있는 광촉매인 이산화티타늄 나노구조체를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이산화티타늄 광촉매를 실제 폐수처리에 적용하는 데 있어서 가장 큰 문제점으로 대두되는 것이 불용성인 촉매의 재회수의 문제와 낮은 양자효율이다. 이러한 촉매의 회수의 문제를 해결하기 위하여 가장 많이 연구되고 있는 것이 졸-겔법으로 촉매의 코팅액을 만들고 이를 고정상에 코팅하는 법과 화학증착법(CVD)을 이용하여 코팅하는 방법 등이다.
화학증착법(CVD)으로 코팅하는 경우는 코팅된 이산화티타늄이 고정상에 견고하게 부착되는 장점이 있지만 코팅을 할 수 있는 고정상이 제한되어 있고, 코팅비용이 많이 드는 단점이 있다.
졸-겔법을 이용하는 방법은 졸-겔법으로 이산화티타늄 코팅액을 만들고, 이를 물유리와 같은 무기바인더를 이용하여 고정상에 코팅하는 방법으로 화학증착법(CVD)에 비하여서는 비용적인 측면에서는 저렴하나 무기바인더를 사용해서 코팅을 함으로써 촉매가 바인더 속에 묻힘으로써 촉매가 표면에 완전히 노출이 되지 않아 촉매의 효율저하가 일어난다. 또한, 일반적으로 코팅을 하여 제조한 촉매의 효율은 촉매를 슬러리 상태로 이용하는 방법에 비하여 효율이 상당히 낮은 것으로 알려져 있다.
이러한 촉매의 고착시 발생되는 촉매 효율의 저하는 코팅된 촉매의 비표면적의 증대로 극복할 수가 있다. 고정상에 촉매를 코팅할 때 표면적을 증대시키면 표면적에 비례하여 촉매의 효율이 증대된다.
주형 합성법을 이용한 나노구조체는 일반적인 코팅법에 비하여 비표면적이 약 300배 이상이 크므로 촉매의 효율도 이에 비례해서 커진다. 본 발명에서는 이러한 주형합성법을 이용하여 촉매의 활성을 최대로 한 이산화티타늄 광촉매를 제조하는 방법을 제공한다.
기존의 주형합성법에서는 주형으로 알루미나 맴브레인을 사용하고 있는데 이러한 알루미나 맴브레인은 주형 합성 후에 그 제거가 쉽지 않아 강한 알칼리 용액을 이용하여 녹여서 제거하는 과정을 거치게 된다. 이러한 과정에서 알루미나 맴브레인은 쉽게 제거가 되지 않는 단점이 존재한다. 알루미나 맴브레인 대신 주형 합성 후 제거가 쉬운 폴리카보네이트 맴브레인을 이용하면 그 제거가 용이하나 주형으로 사용된 맴브레인이 너무 낮은 온도에서 산화되므로 이산화티타늄 졸이 단단하게 굳기 전에 맴브레인이 먼저 쉽게 제거가 되는 단점이 있는바, 본 발명에서는 알루미나 맴브레인 대신 폴리카보네이트 맴브레인을 이용하고, 열처리 전에 수열반응을 하여 이산화티타늄 나노구조체를 단단하게 만든 후에 열처리과정을 통하여 이산화티타늄 나노구조체를 제조하는 과정을 통해 그러한 단점을 극복하고자 하였다.
본 발명자들은 티타늄알콕사이드와 사염화티타늄을 출발물질로 하여 이를 가수분해하여 이산화티타늄 나노졸을 얻었다. 가수분해시에는 보다 작은 나노졸을 얻기 위하여 2,4-펜탄디온이나 과산화수소수를 넣어주었다. 이러한 첨가제는 이산화티타늄의 가수분해를 더디게 하여 보다 작은 크기의 이산화티타늄 나노졸의 제조를 가능하게 해준다.
이렇게 제조된 이산화티타늄 졸에 폴리카보네이트 맴브레인을 용액에 담가 이산화티타늄 졸이 충분히 폴리카보네이트 맴브레인의 동공 안으로 들어가게 하였다. 이렇게 충분히 맴브레인 안에 이산화티타늄 졸을 넣은 후에 진공펌프를 이용하여 맴브레인 동공 안쪽의 이산화티타늄 졸을 제거하여 동공을 만들었다.
이렇게 주형 속에 들어간 이산화티타늄 나노졸을 물유리와 같은 무기바인더를 사용하여 고정상에 부착한 다음 수열반응기를 이용하여 50 ~ 100℃ 사이에서 수열반응을 시켜 이산화티타늄 졸이 단단해지도록 하였다. 그 다음 전기로를 이용하여 100 ~ 1000℃ 사이에서 소성하였다.
이렇게 소성의 과정을 거치면 폴로카보네이트 맴브레인은 산화되어 자연히 제거되고 이산화티타늄은 고정상에 튜브타입으로 고르게 코팅되어 일반 코팅법에 의하여 제조된 것보다 약 600배 정도 큰 비표면적을 갖는다.
본 발명자들은 폴리카보네이트 맴브레인을 이용하여 주형 합성법을 시행하는 경우 열처리과정에서 폴리카보네이트 맴브레인이 산화되어 쉽게 제거가 된다는 장점을 이용하여 이산화티타늄을 제조하고자 하였으나 폴리카보네이트 멤브레인은 열처리과정 중 너무 낮은 온도에서 산화가 일어나 주형 합성된 이산화티타늄이 단단한 결정의 모양을 형성하기 이전에 주형이 먼저 산화·제거되어 이산화티타늄 나노구조체가 깨지게 된다는 것을 발견하고 이러한 단점을 제거하기 위하여 열처리 전에 수열반응기를 이용하여 저온 열처리를 시행하였다.
본 발명의 저온 열처리과정에서 주형 합성된 이산화티타늄은 단단한 결정의 형태를 띠게 되었고 후열처리과정에서 이산화티타늄 나노구조체가 깨지지 않고 주형으로 사용된 폴리카보네이트 맴브레인만 제거되었다.
이하, 실시예를 통해 더욱 상세히 기재한다.
[실시예 1]
사염화티타늄에 과산화수소수를 적당량 넣어 충분히 교반을 시켜준 다음 염산과 물의 혼합액을 천천히 넣어서 이산화티타늄 졸 용액을 제조하였다. 이 이산화티타늄 졸 용액에 폴리카보네이트 맴브레인을 담구어서 이산화티타늄 졸용액이 맴브레인의 동공 안으로 충분히 스며들도록 하였다. 동공 안에 이산화티타늄 졸이 충분히 들어간 맴브레인에 진공펌프를 이용하여 동공 안의 이산화티타늄 졸을 일부분 제거하여 동공을 다시 만들었다. 이렇게 제조된 이산화티타늄이 충진된 맴브레인을 물유리와 같은 무기바인더를 사용하여 고정상에 부착시킨 후, 수열반응기를 이용하여 50 ~ 100℃ 사이에서 소성하였다. 이러한 전처리를 통하여 맴브레인 안의 이산화티타늄 졸은 단단해진다. 이러한 과정을 거친 이산화티타늄 졸이 가득찬 맴브레인을 전기로를 이용하여 100 ~ 1000℃ 사이의 온도로 소성을 하여 튜브타입의 이산화티타늄 나노구조체를 제조하였다. 이러한 열처리과정에서 폴리카보네이트 맴브레인은 산화되어 자연적으로 제거된다.
[실시예 2]
사염화티타늄에 2,4-펜탄디온을 적당량 넣어 충분히 교반 시켜준 다음 염산과 물의 혼합액을 천천히 넣어서 이산화티타늄 졸 용액을 제조하였다. 이 이산화티타늄 졸 용액에 폴리카보네이트 맴브레인을 담구어서 이산화티타늄 졸용액이 맴브레인의 동공 안으로 충분히 스며들도록 하였다. 동공 안에 이산화티타늄 졸이 충분히 들어간 맴브레인에 진공펌프를 이용하여 동공 안의 이산화티타늄 졸을 일부분 제거하여 동공을 다시 만들었다. 이렇게 제조된 이산화티타늄이 충진된 맴브레인을 물유리와 같은 무기바인더를 사용하여 고정상에 부착시킨 후, 수열반응기를 이용하여 50 ~ 100℃ 사이에서 소성하였다. 이러한 전처리를 통하여 맴브레인 안의 이산화티타늄 졸은 단단해진다. 이러한 과정을 거친 이산화티타늄 졸이 가득찬 맴브레인을 전기로를 이용하여 100 ~ 1000℃ 사이의 온도로 소성을 하여 튜브타입의 이산화티타늄 나노구조체를 제조하였다. 이러한 열처리과정에서 폴리카보네이트 맴브레인은 산화되어 자연적으로 제거된다.
[실시예 3]
티타늄알콕사이드에 과산화수소수를 적당량 넣어 충분히 교반 시킨 다음 염산과 물의 혼합액을 천천히 넣어서 이산화티타늄 졸 용액을 제조하였다. 이 이산화티타늄 졸 용액에 폴리카보네이트 맴브레인을 담구어서 이산화티타늄 졸용액이 맴브레인의 동공 안으로 충분히 스며들도록 하였다. 동공 안에 이산화티타늄 졸이 충분히 들어간 맴브레인에 진공펌프를 이용하여 동공 안의 이산화티타늄 졸을 일부분 제거하여 동공을 다시 만들었다. 이렇게 제조된 이산화티타늄이 충진된 맴브레인을 물유리와 같은 무기바인더를 사용하여 고정상에 부착시킨 후, 수열반응기를 이용하여 50 ~ 100℃ 사이에서 소성하였다. 이러한 전처리를 통하여 맴브레인 안의 이산화티타늄 졸은 단단해진다. 이러한 과정을 거친 이산화티타늄 졸이 가득찬 맴브레인을 전기로를 이용하여 100 ~ 1000℃ 사이의 온도로 소성을 하여 튜브타입의 이산화티타늄 나노구조체를 제조하였다. 이러한 열처리과정에서 폴리카보네이트 맴브레인은 산화되어 자연적으로 제거된다.
[실시예 4]
티타늄알콕사이드에 2,4-펜탄디온을 적당량 넣어 충분히 교반시켜준 다음 염산과 물의 혼합액을 천천히 넣어서 이산화티타늄 졸 용액을 제조하였다. 이 이산화티타늄 졸 용액에 폴리카보네이트 맴브레인을 담구어서 이산화티타늄 졸용액이 맴브레인의 동공 안으로 충분히 스며들도록 하였다. 동공 안에 이산화티타늄 졸이 충분히 들어간 맴브레인에 진공펌프를 이용하여 동공 안의 이산화티타늄 졸을 일부분 제거하여 동공을 다시 만들었다. 이렇게 제조된 이산화티타늄이 충진된 맴브레인을 물유리와 같은 무기바인더를 사용하여 고정상에 부착시킨 후, 수열반응기를 이용하여 50 ~ 100℃ 사이에서 소성하였다. 이러한 전처리를 통하여 맴브레인 안의 이산화티타늄 졸은 단단해진다. 이러한 과정을 거친 이산화티타늄 졸이 가득찬 맴브레인을 전기로를 이용하여 100 ~ 1000℃ 사이의 온도로 소성을 하여 튜브타입의 이산화티타늄 나노구조체를 제조하였다. 이러한 열처리과정에서 폴리카보네이트 맴브레인은 산화되어 자연적으로 제거된다.
본 발명은 이산화티타늄을 주형 합성법에 의하여 나노구조체로 제조하는 데 있어서, 기존의 주형합성 후 알루미나 맴브레인의 제거가 쉽지 않다는 점에 착안하여 폴리카보네이트 맴브레인을 사용하였고, 폴리카보네이트를 사용하는 경우 이산화티타늄이 단단한 결정으로 형성되기 이전에 맴브레인의 산화가 일어난다는 점을 개선하기 위하여 열처리 전에 수열 반응기를 이용하여 저온 열처리 과정을 첨가하므로써, 주형 합성된 이산화티타늄의 결정화를 유도하여 후열처리과정에서 이산화 티타늄 나노구조체를 보다 쉽게 형성하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면 주형 합성시 맴브레인의 제거가 쉬우며 수열반응처리에 의하여 단단한 이산화티타늄 나노구조체를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하여 제조되는 이산화티타늄 나노구조체는 유독성 유기물을 산화시키는 광촉매로서 포화탄화수소, 계면 활성제, 염료, 살충제, 제초제, 유기산 등의 물질 분해에 유효하여 최근 부각되고 있는 폐수의 처리 장치에의 이용, 해상에 유출된 원유의 분해 등 환경 시장에서 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하여 제조되는 이산화티타늄 나노구조체는 기존의 속이 꽉 찬 섬유상 타입이 아니고 속이 빈 튜브 타입으로 제조되어 비표면적이 크기 때문에 광촉매로서 효율이 증대될 것이다.
Claims (3)
- 삭제
- 사염화티타늄 또는 티타늄알콕사이드에, 과산화수소수 또는 2,4-펜탄디올로 된 가수분해 지연제를 첨가하여 이산화티타늄 졸용액을 제조하는 제 1단계;폴리카보네이트 맴브레인에 이산화티타늄 졸용액을 담궈 충진되게 하는 제 2단계 ;폴리카보네이트 맴브레인 안에 이산화티타늄 졸용액이 충분히 스며든 다음에 진공펌프를 이용하여 맴브레인 동공 안쪽의 이산화티타늄 졸을 제거하여 동공을 만드는 제 3단계;이산화티타늄이 충진된 맴브레인을 무기바인더를 이용하여 고정상에 부착시키는 제 4단계;고정상에 부착된 멤브레인을 수열반응기를 이용하여 50 내지 100℃ 사이에서 소성시켜 맴브레인 안의 이산화티타늄 졸을 단단하게 하는 제 5단계;이산화티타늄 졸이 가득찬 맴브레인을 전기로를 이용하여 100 내지 1000℃ 사이에서 소성시키는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,광촉매용 이산화티타늄 나노구조체의 제조 방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030040273A KR100643096B1 (ko) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 폴리카보네이트 맴브레인을 이용한 이산화티타늄 나노구조체의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030040273A KR100643096B1 (ko) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 폴리카보네이트 맴브레인을 이용한 이산화티타늄 나노구조체의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040110814A KR20040110814A (ko) | 2004-12-31 |
| KR100643096B1 true KR100643096B1 (ko) | 2006-11-10 |
Family
ID=37383156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030040273A KR100643096B1 (ko) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 폴리카보네이트 맴브레인을 이용한 이산화티타늄 나노구조체의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100643096B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160009893A (ko) | 2014-07-17 | 2016-01-27 | 한국과학기술연구원 | Pvdf 나노섬유층과 이산화티타늄 나노입자가 결합된 플렉서블 나노구조 광촉매 및 그 제조방법 |
| KR20190048686A (ko) | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 한국과학기술연구원 | 광활성촉매 및 비광활성촉매를 구비한 소독용 소재 및 그 제조방법 |
| KR20200056759A (ko) | 2018-11-15 | 2020-05-25 | 한국과학기술연구원 | 탄소나노튜브의 내부공간에 이산화티타늄 나노입자가 고정화된 광촉매 소재 및 그 제조방법 |
| KR102376036B1 (ko) | 2020-11-03 | 2022-03-21 | 한국과학기술연구원 | 공액고분자전해질이 결합된 분리막 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007528294A (ja) * | 2004-03-11 | 2007-10-11 | ポステック ファウンデーション | 酸化物系ナノ素材を含む光触媒 |
-
2003
- 2003-06-20 KR KR1020030040273A patent/KR100643096B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160009893A (ko) | 2014-07-17 | 2016-01-27 | 한국과학기술연구원 | Pvdf 나노섬유층과 이산화티타늄 나노입자가 결합된 플렉서블 나노구조 광촉매 및 그 제조방법 |
| KR20190048686A (ko) | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 한국과학기술연구원 | 광활성촉매 및 비광활성촉매를 구비한 소독용 소재 및 그 제조방법 |
| KR20200056759A (ko) | 2018-11-15 | 2020-05-25 | 한국과학기술연구원 | 탄소나노튜브의 내부공간에 이산화티타늄 나노입자가 고정화된 광촉매 소재 및 그 제조방법 |
| KR102376036B1 (ko) | 2020-11-03 | 2022-03-21 | 한국과학기술연구원 | 공액고분자전해질이 결합된 분리막 및 그 제조방법 |
| US11912803B2 (en) | 2020-11-03 | 2024-02-27 | Korea Institute Of Science And Technology | Conjugated polyelectrolyte-grafted membrane and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040110814A (ko) | 2004-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yuan et al. | Oxygen functionalized graphitic carbon nitride as an efficient metal-free ozonation catalyst for atrazine removal: Performance and mechanism | |
| CN111250127B (zh) | 一种复合光催化剂DyVO4/g-C3N4B及其制备和应用 | |
| KR100643096B1 (ko) | 폴리카보네이트 맴브레인을 이용한 이산화티타늄 나노구조체의 제조방법 | |
| Ge et al. | Visible light-Fenton degradation of tetracycline hydrochloride over oxygen-vacancy-rich LaFeO3/polystyrene: Mechanism and degradation pathways | |
| KR100471688B1 (ko) | 주형 합성법을 이용한 나노구조화된 튜브형의이산화티타늄 광촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된이산화티타늄 광촉매의 용도 | |
| CN109277094A (zh) | 一种可见光响应光催化剂的改性方法及其在人工海水体系中的应用 | |
| KR100560832B1 (ko) | 주형 합성법을 이용한 튜브타입의 이산화티타늄나노구조체 및 이의 제조방법 | |
| CN107188296A (zh) | 二氧化氯混合氧化法处理氨基酚染料废水的方法 | |
| CN104001535B (zh) | 一种用于污水硫磺回收的光催化剂的制备方法 | |
| CN108751386A (zh) | 一种控制臭氧溴酸盐副产物的方法 | |
| KR100560831B1 (ko) | 폐수의 펜톤산화처리용 철촉매 나노구조체 및 이를제조하는 방법 | |
| CN108821334B (zh) | 一种水热法合成中空棱形二氧化钛纳米材料的方法 | |
| Sun et al. | Influence of TiO 2/PVDF membrane catalyzed ozonation of ammonia wastewater | |
| CN107159237A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN109675580A (zh) | 一种介态锰酸铁反式尖晶石及其制备方法和应用 | |
| Cam et al. | Degradation of Phenol Using the Mixed (Al-Fe) Pillared Bentonite as a Heterogeneous Photo-Fenton Catalyst | |
| CN107020121A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107020122A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107020130A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107008376A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107008296A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| CN107051479A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 | |
| Qayyum | Titania-based photocatalysts prepared by sonication in understanding the selective oxidation of lignin-inspired molecules to phenolics | |
| CN109894141A (zh) | 一种基于有机废水处理的Fe2O3SBA-15介孔分子筛催化剂及制作工艺 | |
| CN107008434A (zh) | 臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| 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: 20091009 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |