KR101011164B1 - 오염물질제거 모노리스형 광촉매체 및 그의 제조방법 - Google Patents

오염물질제거 모노리스형 광촉매체 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄 나노입자를 포함하는 제1형의 산화티타늄, 산화티타늄을 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 처리하여 표면에 침적된 탄소를 가지는 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료, 알파-알루미나(α- Al2O3), 알루미나 코어 입자 구조물을 포함하는 세라믹 재료, 및 제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함하는 모노리스형 광촉매체에 관한 것이다.

Description

오염물질제거 모노리스형 광촉매체 및 그의 제조방법{Honeycomb monolith type photo catalytic body and the producing method thereof}
본 발명은 모노리스형 광촉매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄 나노입자를 포함하는 제1형의 산화티타늄, 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 처리하여 표면에 침적된 탄소를 가지는 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료, 알파-알루미나(α- Al2O3), 입자가 0.2cc/g 이상의 높은 다공도 및 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나을 포함하는 세라믹 재료, 및 제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함하는 모노리스형 광촉매체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관의 배기가스 뿐만 아니라, 공장, 아파트 단지, 대형 음식점 및 쓰레기 소각장에서 발생하는 연소가스, 악취 등은 공해를 유발시킨다. 여기서 배출되는 가스에는 인체에 유해한 오염물질인 불완전 연소된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 및 황산화물 등이 포함되어 있기 때문에 이를 정화하여 배출할 필요가 있다. 또한 공장이나 쓰레기 소각장에서 흘러나오는 폐수 역시 수질을 오염시키므로 이 역시 정화과정을 거친 후 배출하여야 한다.
이러한 정화과정을 수행하기 위해서는 삼원촉매를 이용한 정화장치, 저온 플라즈마를 이용한 정화장치, 삼원촉매와 저온 플라즈마를 겸용으로 이용한 정화장치, 그리고 광촉매를 이용한 정화장치 등이 사용되고 있다. 최근 이러한 정화장치 중 특히 광촉매를 이용한 정화장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 광촉매를 이용한 정화장치는 특정한 파장을 가진 광원을 광촉매(예를 들면 이산화티타늄)에 조사하여 광촉매가 여기될 때 발생되는 프리 라디칼(free radical) 및 전자공으로 오염물질을 정화시키는 장치이다.
종래 광촉매를 이용한 정화장치에는 내연기관의 배기 및 대기 중에 기배출된 유해오염물질을 제거하기 위해 체적당 표면적이 큰 허니콤형 담체와, 상기 담체 위에 코팅된 백금 등의 귀금속 촉매와, 중간층으로 비표면적이 큰 감마 알루미나층과, 상기 알루미나 층을 코팅한 이산화티타늄 등의 광촉매와 상기 광촉매를 활성 화시키기 위한 광원으로 구성된 대한민국 특허출원번호 제98-43937호의 배기정화용 광촉매 시스템이 개발되었다.
그러나 담체를 압출 성형하여 제작한 후, 여기에 광촉매를 코팅하는 방식은 촉매를 중간층과 함께 코팅하여 사용함으로 제조공정이 복잡하여 제조 단가가 상승하고, 광촉매 재료의 접합성이 매우 불량하여 코팅한 광촉매 층의 두께가 100 ㎛로서 저온 플라즈마 발생시 드물게 발생하는 아아크 방전에 의해 광촉매 층이 탈거되는 경우가 발생하여 내구성과 정화성능이 저하되는 문제점이 있었다.
이에 따라 광촉매 재료와 세라믹 재료를 모두 혼합하여 압출 성형하는 방식이 개발되었으나, 오염물질제거 효율이 높지 않아, 오염물질제거 효율을 높이기 위한 노력이 계속되었다.
본 발명은 이를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유해오염물질 제거 효과가 뛰어난 모노리스형 광촉매체 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 모노리스형 광촉매체는 수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄 나노입자를 포함하는 제1형의 산화티타늄, 산화티타늄을 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 처리하여 표면에 침적된 탄소를 가지는 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료, 알파-알루미나(α- Al2O3), 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나를 포함하는 세라믹 재료, 및 제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1형의 산화티타늄은 상기 모노리스형 광촉매체 중 35 wt% 이상, 상기 제2형의 산화티타늄은 상기 모노리스형 광촉매체 중 20 wt% 이상 포함할 수 있다.
한편, 상기 알파-알루미나(α- Al2O3)는 상기 모노리스형 광촉매체 중 7 wt% 이상, 상기 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나는 상기 모노리스형 광촉매체 중 7 wt% 이상 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 모노리스형 광촉매체 제조방법은 제1형의 산화티타늄, 제2형의 산화티타늄, 알파-알루미나(α- Al2O3), 또는 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나을 분쇄하는 분쇄공정; 상기 분쇄된 재료를 체질하는 체질공정; 상기 체질된 재료에 제올라이트를 첨가하는 첨가공정; 상기 재료들을 압출이 가능하도록 이산화티타늄 졸(TiO2 sol)을 사용하여 일정 점도를 갖도록 반죽하는 반죽공정; 상기 반죽을 압출기에 충진하고, 압출기 선단에 압출 금형을 설치한 후 압출을 하여, 모노리스형의 광촉매체를 성형하는 압출성형공정; 상기 성형체에 포함된 이산화티타늄 용매를 제거하기 위해 건조하는 건조공정; 및 상기 광촉매체에 기계적 강도를 부여하고 상기 제올라이트의 결정화를 이루기 위해 광촉매체를 소결하는 소결공정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 모노리스형 광촉매체는 종래의 광촉매체보다 높은 유해오염물질제거 효율을 나타낸다.
또한 본 발명에 따른 모노리스형 광촉매체 제조방법은 간단한 방법으로 우수한 광촉매체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노리스형 광촉매체를 제조하는 공정도이다.
도 2는 시간이 지남에 따라 누적된 탄화수소의 양을 측정한 그래프이다.
도 3은 시간이 지남에 따라 누적된 질소산화물(NOx)의 양을 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모노리스형 광촉매체는 제1형의 산화티타늄 및 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료, 제1형의 알루미나 및 제2형의 알루미나를 포함하는 세라믹 재료, 및 제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함할 수 있다. 이 때 제1형의 산화티타늄은 모노리스형 광촉매체 중 35 wt% 이상, 제2형의 산화티타늄은 모노리스형 광촉매체 중 20 wt% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또한 제1형의 알루미나는 모노리스형 광촉매체 중 7 wt% 이상, 제2형의 알루미나는 모노리스형 광촉매체 중 7 wt% 이상 포함되는 것이 바람직하다.
제1형의 산화티타늄과 제2형의 산화티타늄으로는 TiO(분자량: 63.866, CAS 등록 번호: 12137-20-1), TiO2(분자량: 79.866, CAS 등록 번호: 13463-67-7), TiO2(분자량: 79.866, CAS 등록 번호: 1317-80-2), TiO2(분자량: 79.866, CAS 등록 번호: 1317-70-0), TiO2(분자량: 79.866, CAS 등록 번호: 1309-63-3) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 이 때, 제1형의 산화티타늄과 제2형의 산화티타늄은 서로 다른 산화티타늄을 사용하는 것이 바람직하다.
한편 제1형의 산화티타늄과 제2형의 산화티타늄으로는 TiOA와 TiOB 중 적어도 하나가 사용될 수도 있다. 이 때, 제1형의 산화티타늄과 제2형의 산화티타늄은 서로 다른 산화티타늄을 사용하는 것이 바람직하다.
[TiOA-수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄 나노입자]
출발 물질로 사용되는 Ti(SO4)2(Kanto사, 24%)에 증류수를 첨가하여 0.1M Ti(SO4)2 수용액을 제조한 후 수산화암모늄(NH4OH, Junsei사, 28%)를 서서히 적하시켜 석출 된 Ti(OH)4의 pH가 6~9가 되도록 조절하고, 반응이 충분히 이루어 질 수 있도록 약 30분간 교반한다. 얻어진 석출물을 원심분리기에서 수차례 수세 과정을 반복하여 불순물을 충분히 제거 시킨 후 수세한 석출물을 증류수로 0.1M 수용액이 되도록 희석한 후 교반과 초음파 처리 과정을 통해 완전히 분산 시킨다. 이상에서 얻어진 0.1M의 Ti(OH)4 수용액은 오토클레이브(Autoclave) 장치를 이용하여 150℃의 포화수증기 압력 조건에서 3시간 동안 수열처리 하여 최종적인 산화티타늄 용액을 제조하고, 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 557.6℃에서 산화티타늄(Anatase)이 형성 되도록 한다.
[TiOB - 산화티타늄을 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 처리하여 표면에 침적된 탄소를 가지는 산화티타늄] 본 발명에 따른 산화티타늄을 사용하는 경우, 저압(2V 내지 24V)으로 플라즈마 방전을 일으킬 수 있어 오존이 거의 발생되지 않으며, 저전압 플라즈마 방전으로 소비전력을 낮추어 에너지가 절감되는 효과가 있다.
제1형의 알루미나 및 제2형의 알루미나는 알파-알루미나(α- Al2O3) 또는 입자가 0.2cc/g 이상의 높은 다공도 및 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나 중 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 제1형의 알루미나와 제2형의 알루미나는 서로 다른 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다.
모노리스형 광촉매체(13)의 단면의 형상은 육각형(허니콤), 오각형 등 다양하게 변형될 수 있다. 또한 배기 공기가 유통될 수 있도록 모노리스형 광촉매체(13)의 길이 방향으로 단면형상이 육각형, 오각형, 원형, 사각형 등인 다수의 채널(미세유로)이 길게 형성된다. 특히 충격에 강하고, 가스 포집 면적이 넓어지는 채널이 허니콤(육각형)형상인 모노리스형 광촉매체를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 모노리스형 광촉매체의 채널은 시계방향 도는 반시계방향으로 회전하도록(꽈리형) 제작하는 것이 바람직하다. 모노리스형 광촉매체의 내부유로가 회전되는 경우 비표면적은 증가하고, 소성 투여물질은 상대적으로 적어지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노리스형 광촉매체를 제조하는 공정도이다. 먼저 광촉매 재료인 산화티타늄 및 비표면적을 증대하기 위한 세라믹 재료인 알루미나를 잘고 고르게 분쇄하기 위해 분쇄기를 이용하여 분쇄공정(S10)을 거친다.
광촉매 재료 중 인체에 무해하고 가격이 저렴해 가장 널리 사용되는 산화티타늄 재료의 경우, 한 가지 형의 산화티타늄만을 사용하는 것이 아니라 내구성과 정화성능 향상을 위해 두 종류 이상을 사용한다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1형의 산화티타늄과 제2형의 산화티타늄을 사용한다. 또한 제1형의 산화티타늄은 투입되는 광촉매 재료의 35 wt% 이상 투입하고, 제2형의 산화티타늄은 투입되는 광촉매 재료의 20 wt% 이상 투입하는 것이 바람직하다. 제1형 산화티타늄과 제2형 산화티타늄으로 사용될 수 있는 물질은 앞서 설명한 바 있다. 바람직하게는 제1형 산화티타늄으로는 TiOA가 제2형 산화티타늄으로는 TiOB가 사용된다.
중간층으로 사용하는 알루미나는 세라믹 재료중 비표면적이 매우 우수하여 촉매와 반응가스 성분이 접촉할 기회를 충분히 제공하고 광촉매 재료를 서로 이어주며 소결(S80) 후 기계적인 강도를 제공하기 위해 사용한다. 한편, 알루미나는 알파-알루미나(α- Al2O3) 또는 입자가 0.2cc/g 이상의 높은 다공도 및 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 알파-알루미나는 투입되는 광촉매 재료의 7 wt% 이상 투입하고, 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나는 투입되는 광촉매 재료의 7 wt% 이상 투입하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는 광촉매 재료 및 세라믹 재료의 활성이 우수하게 확보되는 20 ㎛ 크기를 확보하기 위해 분쇄과정(S10)@ 초과의 수행한다.
분쇄공정(S10)이 완료되면 균일한 크기의 분말만을 사용하기 위해 체질 과정(S20)을 거친다. 체질 과정은 광촉매 재료의 활성이 우수하게 확보되는 20 ㎛ 크기의 분말이 입도 정규분포의 중심이 되도록 한다.
체질공정(S20)이 완료되면 광촉매 재료 및 세라믹 재료에 광촉매의 정화성능과 내구성능을 향상하기 위한 조촉매 재료로서 제올라이트를 첨가한 후 혼합하는 혼합과정(S30)을 거친다.
혼합과정이 완료되면 압출이 가능하도록 일정 점도를 갖도록 반죽(S40)을 한다. 이 때 바인더 재료로는 이산화티타늄 졸(TiO2 sol)을 사용할 수 있다. 또한 필요에 따라 물이나 에틸알코올을 첨가할 수 있다.
반죽이 완료되면 압출기에 반죽을 충진하고 압출기 선단에 압출 금형을 설치하고 압출을 하여 모노리스 담체형으로 광촉매체를 성형(S50)한다.
성형이 완료된 광촉매체(50)는 일정 길이로 절단하고 성형체에 포함된 수분과 에틸알코올 성분을 제거하기 위해 상온에서 수분함량이 일정 수준이 되도록 건조공정(S60)을 거친다. 상온 건조가 완료되면 이를 건조 오븐에 넣어 100 ℃ 이하의 온도에서 천천히 건조한다. 건조 온도는 첨가한 바인더의 종류와 함량에 따라 변하며, 이때의 최적조건은 건조 과정 시 성형된 광촉매체(50)의 표면에 터짐 현상이 발생하지 않는 온도로 한다.
건조공정(S60)이 완료된 광촉매체는 하소용 오븐에 넣어 압출시 성형성을 위해 첨가한 바인더를 제거하는 하소공정(S70)을 거친다. 하소는 500℃ 이하의 온도에서 이루어지며 승온 속도는 분당 2℃ 이하로 조절하여 셀 벽안에 존재하던 바인더가 급격히 증발하며 셀 벽면에 트임 현상이 발생하지 않도록 다공성 재료 내에서 확산이 일어나는 시간을 충분히 제공한다.
하소공정(S70)이 완료된 광촉매체의 온도를 600 - 900℃에서 30분 이상 소결공정(S80)을 거쳐 광촉매체(50)에 기계적 강도를 부여하고 조촉매의 결정화를 이룬다. 이때도 승온 속도는 분당 2 ℃ 이하로 조절하여 알루미나 입자의 성장과 조촉매 재료의 결정화가 용이하게 발생할 수 있도록 한다.
본 발명의 모노리스형 광촉매체는 제1형의 산화티타늄, 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료, 제1형의 알루미나, 제2형의 알루미나를 포함하는 세라믹 재료, 및 제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함할 수 있다.
실시예 1 모노리스형 광촉매체의 제조
앞서 설명한 모노리스형 광촉매체 제조방법과 동일한 순서에 의하여 제조하되 그 투입되는 재료의 질량에 있어서, 제1형의 산화티타늄으로 TiOA를 40.31g, 제2형의 산화티타늄으로 TiOB를 23.91g을 투입하고, 알파-알루미나(α- Al2O3) 9.17g, 자가 0.2cc/g 이상의 높은 다공도 및 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나 9.17g을 투입하며, 제올라이트 9.17g, 이산화티타늄 졸(TiO2 sol) 8.26g을 투입한다.
한편, 표 1은 파우더 배합 시와 소성 후, 광촉매체 중 투입된 물질의 wt%(전체 질량 중 각 성분이 차지하는 질량 비율)를 표시한 것이다.
파우더명 파우더배합시(wt%) 소성 후(wt%)
TiOA 40.31 43
TiOB 23.91 27
제올라이트 9.17 10
알루미나 A 9.17 10
알루미나 B 9.17 10
이산화티타늄 졸
(TiO2 sol)		 8.27 0
실험예 1 광촉매체의 탄화수소 제거 능력 측정
자동차 배기가스 중 탄화수소 제거능력을 측정하기 위해 MCC(Manifold Catalyst Converter, 120K Engine Bench Aged Converter)와 실시예 1의 광촉매체(PPH :photo-catalyst converter)를 설치하고, 탄화수소를 일정한 속도로 방출시킨 후, 시간이 지남에 따라 누적된 총 탄화수소의 양을 측정하였다.
비교예 1
MCC(Manifold Catalyst Converter, 120K Engine Bench Aged Converter)만을 설치하고, 탄화수소를 일정한 속도로 방출시킨 후, 시간이 지남에 따라 누적된 총 탄화수소의 양을 측정하였다.
도 2는 시간이 지남에 따라 누적된 탄화수소의 양을 측정한 그래프이다. 도 2를 참조하면 실험예 1에서는 약 40초부터 광촉매체가 반응하여, 탄화수소가 분해됨에 따라 일정한 속도로 방출되는 탄화수소의 누적 속도가 감소함을 알 수 있다.또한 실험예 1의 경우 비교예 1 보다 누적된 총 탄화수소(THC, total hydro carbon)의 양이 적은 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1의 광촉매체의 오염물질제거 효율이 높음을 알 수 있다.
실험예 2 광촉매체의 질소산화물( NOx ) 제거 능력 측정
자동차 배기가스 중 질소산화물 제거능력을 측정하기 위해 MCC(Manifold Catalyst Converter, 120K Engine Bench Aged Converter)와 실시예 1의 광촉매체(PPH :photo-catalyst converter)를 설치하고, 질소산화물(NOx)을 일정한 속도로 방출시킨 후, 시간이 지남에 따라 누적된 총 질소산화물(NOx)의 양을 측정하였다.
비교예 2
MCC(Manifold Catalyst Converter, 120K Engine Bench Aged Converter)만을 설치하고, 질소산화물(NOx)을 일정한 속도로 방출시킨 후, 시간이 지남에 따라 누적된 총 질소산화물(NOx)의 양을 측정하였다.
도 3은 시간이 지남에 따라 누적된 질소산화물(NOx)의 양을 측정한 그래프이다. 도 3을 참조하면 실험예 2에에서는 질소산화물(NOx)이 분해됨에 따라 일정한 속도로 방출되는 질소산화물(NOx)의 누적 속도가 감소함을 알 수 있다. 또한 실험예 2의 경우 비교예 2 보다 누적된 질소산화물(NOx)의 양이 보다 매우 적은 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 광촉매체의 오염물질제거 효율이 높음을 알 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매체는 대기정화시스템, 악취방지시스템, 폐수정화시스템, 살균처리 시스템, 기타 환경 설비에 사용될 수 있다.
실험예 3 탈황설비의 황계열 악취가스 제거
탈황설비에 실시예 1의 광촉매체를 설치한 후, 황계열 악취가스가 제거되는지 여부를 시험하였다.
표 2는 탈황설비에 실시예 1의 광촉매체를 설치한 후, 입구에서의 황계열 악취가스 농도와 출구에서의 황계열 악취가스 농도를 GC/PFPD 장비(gas chromatography/pulsed flame photometric detector)를 이용하여 측정한 결과이다.
성분 입구농도(ppm) 출구농도(ppm) 분석장비
H2S 75.5 0.00 GC/PFPD
CH3SH 98.5 0.00 GC/PFPD
CH3SCH3 77.5 0.00 GC/PFPD
CH3S2CH3 77.5 0.002 GC/PFPD
표 2의 결과를 보면, 본 발명의 광촉매체를 이용하여 황계열 악취가스를 제거할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 2 악취(대기오염물질)의 제거
악취방지설비에 실시예 1의 광촉매체를 설치한 후, 악취가스와 휘발성 유기물(VOCs, Volatile organic compounds)이 정화되는지 여부를 시험하였다.
표 3 및 표4는 악취방지설비에 실시예 1의 광촉매체를 설치한 후, 입구에서의 각각 악취가스 및 휘발성 유기물의 농도와 출구에서의 악취가스 및 휘발성 유기물의 농도를 GC/PFPD, GC/FID(Flame Ionization Detector), FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy), GC-MS(Gas chromatography-mass spectrometry )를 이용하여 측정한 결과이다.
악취가스 정화
성분 입구농도(ppm) 출구농도(ppm) 분석장비
CH3SH 10.0 0.00 GC/PFPD
TMA(trimethylamine) 27.0 0.00 GC/FID
NH3 20 0.00 UV
휘발성 유기물(VOCs) 정화
성분 입구농도(ppm) 출구농도(20분후,ppm) 분석장비
toluene(C6H5CH3) 500 5.40 FTIR, GC-MS
propene(C3H6) 500 0.00 FTIR, GC-MS
Acetaldehyde
(CH3CHO)		 60 0.00 FTIR, GC-MS
m-xylene(C9H10) 130 0.00 FTIR, GC-MS
표 3 및 표 4의 결과를 보면, 본 발명의 광촉매체를 이용하여 악취가스 및 휘발성 유기물을 정화할 수 있음을 알 수 있다.
실험예 3 기타 유해 화합물의 제거
실시예 1의 광촉매체를 이용하여, 기타 유해 화합물이 제거되는지 여부를 시험하였다. 표 5는 실시예 1의 광촉매체를 이용하여, 초기 상태에서 기타 유해 화합물의 농도와 20분이 지난 후 기타 유해 화합물의 농도를 FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy), GC-MS(Gas chromatography-mass spectrometry)를 이용하여 측정한 결과이다.
성분 초기 농도(ppm) 20분 후 농도(ppm) 제거효율 분석장비
암모니아 98 7.5 92.3 FT-IR, GC
아세트산
(acetic acid)		 94 0.3 99.7 GC
톨루엔(1차) 92 0.00 100 FT-IR, GC
톨루엔(2차) 200 2 99 FT-IR, GC
벤젠 76 10 87 GC
표 5의 결과를 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매체를 이용하여 기타 유해 화합물을 정화할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 모노리스형 광촉매체를 사용하면 기존의 광촉매체를 사용할 때 보다 유해 환경오염물질제거의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 환경오염물질제거 모노리스형 광촉매체의 제조방법으로서,
    수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄나노입자인 제1형의 산화티타늄, 및 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 표면처리된 제2형의 산화티타늄, 알루미나로서 알파-알루미나(α- Al2O3), 또는 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나를 분쇄하는 분쇄공정;
    상기 분쇄된 재료를 체질하는 체질공정;
    상기 체질된 재료에 제올라이트를 첨가하는 첨가공정;
    상기 재료들을 압출이 가능하도록 이산화티타늄 졸(TiO2 sol)을 사용하여 일정 점도를 갖도록 반죽하는 반죽공정;
    상기 반죽을 압출기에 충진하고, 압출기 선단에 압출 금형을 설치한 후 압출을 하여, 모노리스형의 광촉매체를 성형하는 압출성형공정;
    상기 성형체에 포함된 이산화티타늄 용매를 제거하기 위해 건조하는 건조공정; 및
    상기 광촉매체에 기계적 강도를 부여하고 상기 제올라이트의 결정화를 이루기 위해 광촉매체를 소결하는 소결공정을 포함하는 모노리스형 광촉매체 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 건조공정은 100℃ 이하의 온도에서 수행하는 모노리스형 광촉매체의 제조방법.
  5. 수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄(TiO) 나노입자인 제1형의 산화티타늄, 및 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 표면처리된 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료,
    알루미나로서 알파-알루미나(α- Al2O3), 또는 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나를 포함하는 세라믹 재료, 및
    제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함하는 모노리스형 광촉매체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1형의 산화티타늄은 상기 모노리스형 광촉매체 중 35 wt% 이상, 상기 제2형의 산화티타늄은 상기 모노리스형 광촉매체 중 20 wt% 이상 포함하는 모노리스형 광촉매체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 알파-알루미나(α- Al2O3)는 상기 모노리스형 광촉매체 중 7 wt% 이상, 상기 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나는 상기 모노리스형 광촉매체 중 7 wt% 이상 포함하는 모노리스형 광촉매체.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 환경오염물질 제거 모노리스형 광촉매체로서,
    수열합성법을 이용한 항균성 산화티타늄(TiO) 나노입자를 포함하는 제1형의 산화티타늄, 산화티타늄을 마이크로파 저온 플라즈마 방법으로 처리하여 표면에 침적된 탄소를 제2형의 산화티타늄을 포함하는 광촉매 재료,
    알파-알루미나(α- Al2O3) 또는 입자가 0.2cc/g 이상이고, 20㎡/g 초과의 면적을 갖는 알루미나를 포함하는 세라믹 재료, 및
    제올라이트를 포함하는 조촉매를 포함하는 모노리스형 광촉매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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