KR101153554B1 - Photocatalyst dispersing element, method for manufacturing photocatalyst dispersing element, photocatalyst element, method for manufacturing photocatalyst element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매 재료 및 용매를 포함하는 광촉매 분산체에 관한 것이다. 상기 용매의 수소 이온지수는 pH 2.1 이상 pH 5.7 이하이다. 본 발명은 또한 광촉매 재료와 용매를 혼합하는 것 및 상기 용매 중의 수소 이온 지수를 상기 광촉매 재료의 응집을 억제하고 상기 광촉매 재료의 촉매 활성도 저하를 억제하는 범위 내로 조정하는 것을 포함하는 광촉매 분산체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photocatalyst dispersion comprising a photocatalyst material and a solvent. The hydrogen ion index of the said solvent is pH 2.1 or more and pH 5.7 or less. The present invention also provides a preparation of a photocatalyst dispersion comprising mixing a photocatalyst material and a solvent and adjusting a hydrogen ion index in the solvent within a range that suppresses aggregation of the photocatalyst material and suppresses a decrease in catalytic activity of the photocatalyst material. It is about a method.
광촉매, 분산체 Photocatalyst, dispersion
Description
관련 출원에 대한 정보Information about related applications
본 출원은 그 전체 내용이 본원에 참고 문헌으로 인용되어 있는 2008년 3월 31일자 출원된 선행 일본 특허 출원 2008-092497호를 기초로 하며 이것을 우선권으로 주장한다. This application is based on prior Japanese Patent Application No. 2008-092497 filed March 31, 2008, the entire contents of which are incorporated herein by reference, and claims this as a priority.
기술 분야Technical field
본 발명은 광촉매 분산체, 광촉매 분산체의 제조 방법, 광촉매체 및 광촉매체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photocatalyst dispersion, a method for producing a photocatalyst dispersion, a photocatalyst and a method for producing a photocatalyst.
근년, 이산화티탄으로 대표되는 광촉매 재료가 주목되고 있다. "광촉매 재료"란, 반도체적인 물성을 갖고, 그 전도 전자대와 하전자대 사이의 밴드 갭 에너지보다 큰 에너지를 갖는 광이 조사되면 여기 상태가 되며, 전자 및 정공 쌍을 생성하는 물질이다.In recent years, the photocatalyst material represented by titanium dioxide has attracted attention. A "photocatalyst material" is a substance which has semiconducting physical properties and enters an excited state when light having energy greater than the band gap energy between the conducting electron band and the lower electron band is irradiated, and generates electron and hole pairs.
이산화티탄은 387 nm 이하의 파장의 광이 조사되면 광여기되고 내부에 전자 및 정공 쌍이 생성된다. 이로써, 전자 및 정공 쌍은 광촉매 재료의 표면 및 그 근방에 수산기 라디칼 또는 과산화물 이온과 같은 반응성 산소 종을 발생시키며, 산화 활성 산소 종은 분해 활성 또는 친수화를 초래한다. 그리고, 이들 작용을 이용하여 자기 세정 작용 또는 탈취 작용, 항균 작용 등을 얻을 수 있기 때문에 광촉매 재료가 제공된 각종 부재, 제품군이 제안되고 있다. Titanium dioxide is excited when light of a wavelength of 387 nm or less is irradiated and electrons and hole pairs are generated therein. As such, the electron and hole pairs generate reactive oxygen species, such as hydroxyl radicals or peroxide ions, on and near the surface of the photocatalyst material, and the oxidative active oxygen species result in degradation activity or hydrophilization. Since various effects can be obtained by using these actions, self-cleaning action, deodorizing action, antibacterial action, and the like, various members and family members provided with a photocatalyst material have been proposed.
또한, 대표적인 광촉매 재료인 이산화티탄의 경우, 주요 여기광이 자외선이므로, 예컨대 자외선이 적은 실내에서는 충분한 성능을 얻을 수 없는 문제가 있다. 따라서, 소위 가시광 응답형의 광촉매 재료가 검토되고 있고, 대표적인 물질로서는 산화텅스텐 또는 황화카드뮴이 있다.In addition, in the case of titanium dioxide, which is a typical photocatalyst material, since the main excitation light is ultraviolet light, there is a problem that sufficient performance cannot be obtained in a room where the ultraviolet light is low. Therefore, a so-called visible light responsive photocatalyst material has been studied, and representative materials include tungsten oxide or cadmium sulfide.
이와 같은 광촉매 재료를 각종의 재료, 제품군 등에 사용할 때에는, 기재 표면에 광촉매 재료를 제공할 필요가 있다. 이 경우 광촉매 재료를 함유한 액 등을 미리 제조하고, 기재 표면에 도포하는 것이 편리하다.When using such a photocatalyst material in various materials, product lines, etc., it is necessary to provide a photocatalyst material on the surface of a base material. In this case, it is convenient to prepare a liquid containing a photocatalyst material in advance and apply it to the surface of the substrate.
따라서, 광촉매 재료를 함유한 액 또는 크림이 제안되어 있다[JP-A 11-1620(Kokai)(1999), JP-A 2002-212464(Kokai) 참조]. 그러나, 이들 기술에서, 광촉매 재료의 촉매 활성도와 관련하여 광촉매 재료의 분산성은 고려되지 않았다. 따라서, 광촉매 재료가 서로 응집을 일으키거나 분산이 불균일하게 될 우려가 있다. 또한, 광촉매 재료의 촉매 활성도가 저하될 우려도 있다. Therefore, a liquid or cream containing a photocatalyst material has been proposed (see JP-A 11-1620 (Kokai) (1999) and JP-A 2002-212464 (Kokai)). However, in these techniques, the dispersibility of the photocatalytic material with respect to the catalytic activity of the photocatalytic material is not considered. Therefore, there exists a possibility that a photocatalyst material may aggregate with each other or a dispersion may become nonuniform. Moreover, there exists a possibility that the catalyst activity of a photocatalyst material may fall.
본 발명의 한 측면에 따르면, 광촉매 재료와 용매를 함유하고, 상기 용매의 수소 이온 지수가 pH 2.1 이상, pH 5.7 이하의 범위 내에 있는 광촉매 분산체가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a photocatalyst dispersion containing a photocatalyst material and a solvent, wherein the hydrogen ion index of the solvent is in the range of pH 2.1 or more and pH 5.7 or less.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 용액 중의 수소 이온 지수를 광촉매 재료의 응집을 억제하며 상기 광촉매 재료의 촉매 활성도 저하를 제어하는 범위 내로 조정하고 상기 광촉매 재료를 상기 용매에 혼합시키는 것을 포함하는 광촉매 분산체의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a photocatalyst dispersion comprising adjusting the hydrogen ion index in a solution within a range of suppressing aggregation of the photocatalytic material and controlling a decrease in catalytic activity of the photocatalytic material and mixing the photocatalyst material with the solvent. A method of making a sieve is provided.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 광촉매 재료와 용매를 혼합하고, 상기 용매 중의 수소 이온 지수가 상기 광촉매 재료의 응집을 억제하고 상기 광촉매 재료의 촉매 활성도 저하를 억제하는 범위가 되도록 조정하는 것을 포함하는 광촉매 분산체의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, the method comprises mixing a photocatalyst material and a solvent and adjusting the hydrogen ion index in the solvent to a range that suppresses aggregation of the photocatalytic material and suppresses a decrease in catalytic activity of the photocatalytic material. A method for producing a photocatalyst dispersion is provided.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 기재 및 상기 기재 상에 제공되고, 광촉매 재료 및 용매(용매의 수소 이온 지수는 pH 2.1 이상 pH 5.7 이하임)를 포함하는 광촉매 분산체를 기재의 표면에 부착 및 건조시킴으로써 형성된 광촉매를 포함하는 광촉매체가 제공된다.According to another aspect of the invention, a photocatalyst dispersion provided on the substrate and the substrate, the photocatalyst dispersion comprising a photocatalyst material and a solvent (hydrogen ion index of solvent is pH 2.1 or more and pH 5.7 or less) is attached to the surface of the substrate and There is provided a photocatalyst comprising a photocatalyst formed by drying.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 광촉매 재료 및 용매(용매의 수소 이온 지수는 pH 2.1 이상 pH 5.7 이하임)를 포함하는 광촉매 분산체를 기재의 표면에 부착시키는 것을 포함하는 광촉매체의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a photocatalyst comprising attaching a photocatalyst dispersion comprising a photocatalyst material and a solvent (hydrogen ion index of solvent is pH 2.1 or more and pH 5.7 or less) to the surface of the substrate. Is provided.
이하, 본 발명의 실시 양태에 관해 예시한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is illustrated.
이러한 실시양태에서, 용매로서 유동성 물질에 적어도 광촉매 재료를 분산시킨 광촉매 분산체가 사용되지만, 상기 유동성 물질은 겔상의 물질을 포함한다.In this embodiment, a photocatalyst dispersion in which at least the photocatalytic material is dispersed in the flowable material is used as the solvent, but the flowable material includes a gelled material.
일반적으로, 금속 산화물의 입자에서 이의 표면은 수산기(-OH)로 치환되며 제타 전위의 절대치가 크게 되어 분산성이 향성된다. 따라서, 광촉매 재료를 알칼리 수용액에 분산시킨 것을 광촉매 분산체로 사용할 경우 광촉매 재료의 응집이 억제되고 분산의 균일성이 개선될 수 있다.In general, in the particles of the metal oxide, its surface is substituted with hydroxyl group (-OH), and the absolute value of the zeta potential is increased, so that dispersibility is improved. Therefore, when dispersing the photocatalytic material in an aqueous alkali solution is used as the photocatalyst dispersion, aggregation of the photocatalytic material can be suppressed and the uniformity of the dispersion can be improved.
그러나, 알칼리 농도를 지나치게 높게 설정하면 (즉, 수소 이온 지수를 지나치게 높게 설정하면), 금속 산화물이 분자 또는 이온이 되어 수용액 중에 용해하는 경우가 있다 (여기서는, 금속 산화물이 수산기(-OH)와 함께 착체가 되어 분자로서 수용액 중에 용해하는 경우가 있음). 특히, 광촉매 재료의 경우, 수소 이온 지수를 지나치게 높게 하면, 수산기(-OH) 치환량이 너무 많아져 광촉매 재료로서의 활성도가 저하될 우려도 있다.However, if the alkali concentration is set too high (that is, if the hydrogen ion index is set too high), the metal oxide may become a molecule or an ion and be dissolved in the aqueous solution (here, the metal oxide is together with the hydroxyl group (-OH). Complexes, sometimes dissolved in an aqueous solution as a molecule). In particular, in the case of a photocatalyst material, when the hydrogen ion index is too high, the amount of hydroxyl group (-OH) substitution may be too large, and the activity as the photocatalyst material may be lowered.
따라서, 용매로서의 유동성 물질에 광촉매 재료를 분산시켜 광촉매 분산체를 제조하는 경우, 분산성의 관점에서 수소 이온 지수의 하한치를 결정하고, 촉매 활성도 저하를 억제하는 관점에서 수소 이온 지수의 상한치를 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 광촉매 분산체가 광촉매 재료와 용매로서 유동성 물질을 함유하며 이 용매로서의 유동성 물질의 수소 이온 지수가 광촉매 재료의 응집을 억제하고 광촉매의 촉매 활성도 저하를 억제하는 범위로 하는 것이 바람직하다.Therefore, when preparing a photocatalyst dispersion by dispersing a photocatalyst material in a fluid substance as a solvent, it is necessary to determine the lower limit of the hydrogen ion index from the viewpoint of dispersibility and to determine the upper limit of the hydrogen ion index from the viewpoint of suppressing the decrease in catalytic activity. desirable. That is, it is preferable that the photocatalyst dispersion contains a flowable material as a photocatalyst material and a solvent, and the hydrogen ion index of the flowable material as the solvent suppresses aggregation of the photocatalyst material and suppresses a decrease in catalytic activity of the photocatalyst.
여기서, 알칼리 수용액에 용해하기 쉬운 광촉매로서는 산화텅스텐을 예시할 수 있다. 따라서, 이하, 본 실시양태에서는, 일 예로서 산화텅스텐을 광촉매 재료로서 사용하고 이것을 용매로서 유동성 물질에 분산시키는 경우를 설명한다.Here, tungsten oxide can be illustrated as a photocatalyst which is easy to melt | dissolve in aqueous alkali solution. Accordingly, in the present embodiment, a case where tungsten oxide is used as a photocatalyst material as an example and is dispersed in a fluid material as a solvent will be described.
일반적으로 산화텅스텐이라 불리는 산화물은 삼산화텅스텐(WO3)이고, 공기 중에서 매우 안정한 금속 산화물이다. 또한, 산화텅스텐은 밴드 갭이 2.5 eV이고 480 nm까지의 가시광을 이용할 수 있으므로 실내 용도로 사용하는 광촉매 재료로서 유용하다. 또한, 산화텅스텐은 공업 재료로서 비교적 입수하기 쉽고 유해성이 적은 비교적 저가의 재료이다.The oxide, commonly called tungsten oxide, is tungsten trioxide (WO 3 ) and is a very stable metal oxide in air. In addition, tungsten oxide is useful as a photocatalyst material for indoor use because of its band gap of 2.5 eV and the use of visible light up to 480 nm. In addition, tungsten oxide is a relatively inexpensive material which is relatively easy to obtain as an industrial material and has little harmfulness.
이러한 산화텅스텐을 용매로서 유동성 물질에 분산시킴으로써 광촉매 분산체를 제조하기 위해서는, 우선 분산성의 관점에서 수소 이온 지수의 하한치를 결정할 수 있다.In order to produce a photocatalyst dispersion by dispersing such tungsten oxide in a fluid substance as a solvent, first, a lower limit of the hydrogen ion index can be determined from the viewpoint of dispersibility.
본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 예컨대 산화텅스텐의 첨가량이 2.5 중량%의 경우, 산화텅스텐을 분산시키는 용매로서의 유동성 물질의 수소 이온 지수를 pH 2.1 미만으로 하면 분산성이 나빠지는 것이 판명되었다. 이 경우, 산화텅스텐의 입자가 서로 응집되는 것도 확인되었다.According to the findings obtained by the present inventors, for example, when the added amount of tungsten oxide is 2.5% by weight, the dispersibility becomes poor when the hydrogen ion index of the fluid substance as the solvent for dispersing tungsten oxide is lower than pH 2.1. In this case, it was also confirmed that the particles of tungsten oxide agglomerated with each other.
또한, 촉매 활성 저하를 억제하는 관점에서, 수소 이온 지수의 상한치를 결정할 수 있다.Moreover, the upper limit of the hydrogen ion index can be determined from a viewpoint of suppressing a catalyst activity fall.
본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 예컨대 산화텅스텐의 첨가량이 2.5 중량%인 경우, 산화텅스텐을 분산시키는 용매로서의 유동성 물질의 수소 이온 지수를 pH 5.7 초과로 하면 촉매 활성도가 현저히 저하되는 것이 판명되었다.According to the findings obtained by the present inventors, for example, when the added amount of tungsten oxide is 2.5% by weight, the catalytic activity is remarkably lowered when the hydrogen ion index of the flowable substance as the solvent for dispersing tungsten oxide is above pH 5.7.
도 1 및 도 2는 아세트알데히드 가스의 분해 특성을 예시하기 위한 그래프이다.1 and 2 are graphs for illustrating the decomposition characteristics of acetaldehyde gas.
또한, 도 1 및 도 2는 광촉매 분산체를 기재 표면에 부착시킴으로써 광촉매체를 형성하고, 여기에 가시광을 조사하여 아세트알데히드 가스를 분해시킨 경우의 특성을 예시하기 위한 그래프이다.1 and 2 are graphs for illustrating the characteristics in the case where the photocatalyst dispersion is attached to the substrate surface to form a photocatalyst, and the visible light is irradiated to decompose the acetaldehyde gas.
또한, 도 1은, 용매로서의 유동성 물질의 수소 이온 지수(pH)가 하한치에 가까운 경우의 분해 특성을 나타내며, 도 2는 용매로서의 유동성 물질의 수소 이온 지수(pH)의 상한치에 가까운 경우의 분해 특성을 나타낸다.1 shows decomposition characteristics when the hydrogen ion index (pH) of the fluid substance as the solvent is close to the lower limit, and FIG. 2 shows decomposition characteristics when the hydrogen ion index (pH) of the fluid substance as the solvent is close to the upper limit. Indicates.
또한, 도 1 및 도 2의 종축은 아세트알데히드 가스 잔존율(%)을 나타낸다. 즉, 산화텅스텐에 가시광을 조사함으로써 아세트알데히드 가스를 분해시키고, 그 잔존율(%)을 측정한 것이다.In addition, the vertical axis | shaft of FIG. 1 and FIG. 2 shows the acetaldehyde gas residual ratio (%). That is, acetic aldehyde gas is decomposed by irradiating tungsten oxide with visible light, and the residual ratio (%) is measured.
또한, 도 1, 또 2의 횡축은 시간을 나타내고, T1에서 산화텅스텐에 가시광을 조사하고, T2에서 가시광의 조사를 정지시킨다.1 and 2 indicate the time, the tungsten oxide is irradiated with visible light at T1, and the irradiation of the visible light is stopped at T2.
도 1에 도시한 바와 같이, 유동성 물질의 수소 이온 지수가 pH 2.1 미만인 경우, 아세트알데히드의 가스 잔존율이 50%를 초과하여, 광촉매의 성질에 악영향을 미침을 알 수 있다.As shown in FIG. 1, when the hydrogen ion index of the flowable substance is less than pH 2.1, it can be seen that the gas residual ratio of acetaldehyde exceeds 50%, adversely affecting the properties of the photocatalyst.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 수소 이온 지수가 pH 5.7을 초과할 경우, 아세트알데히드 가스의 잔존율이 50%를 초과하여, 광촉매의 성질에 악영향을 미침을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, when the hydrogen ion index exceeds pH 5.7, the residual ratio of acetaldehyde gas exceeds 50%, which adversely affects the properties of the photocatalyst.
따라서, 광촉매 재료로서 산화텅스텐을 사용하는 경우, 광촉매 분산체의 수 소 이온 지수가 pH 2.1 이상, pH 5.7 이하인 것이 바람직하다.Therefore, when tungsten oxide is used as a photocatalyst material, it is preferable that the hydrogen ion index of a photocatalyst dispersion is pH 2.1 or more and pH 5.7 or less.
광촉매 분산체 등의 제조에 있어서, 수소 이온 지수의 조정을 위해 산 또는 알칼리를 첨가할 수 있다. 산 및 알칼리는 특별히 한정되지 않지만, 안정성 등을 고려하여 증발하기 어려운 것을 선택하는 것이 바람직하다. 예컨대, 산으로서는 황산을 예시할 수 있고, 알칼리로서는 테트라메틸암모늄 옥사이드를 예시할 수 있다.In the production of a photocatalyst dispersion or the like, an acid or an alkali may be added to adjust the hydrogen ion index. Although acid and alkali are not specifically limited, It is preferable to select a thing which is difficult to evaporate in consideration of stability or the like. For example, sulfuric acid can be illustrated as an acid, and tetramethylammonium oxide can be illustrated as an alkali.
또한, 광촉매 분산체의 수소 이온 지수를 유지하기 위하여 완충 용액을 첨가할 수 있다. 완충 용액으로서는 약산 및 이의 염을 첨가한 수용액을 예시할 수 있다. 예컨대, 시트르산 완충 용액으로서 시트르산 및 시트르산나트륨을 첨가한 수용액, 아세트산 완충 용액으로서 아세트산 및 아세트산나트륨을 첨가한 수용액, 인산 완충 용액으로서 인산 및 인산나트륨을 첨가한 수용액을 예시할 수 있다.In addition, a buffer solution may be added to maintain the hydrogen ion index of the photocatalyst dispersion. As a buffer solution, the aqueous solution which added the weak acid and its salt can be illustrated. For example, the aqueous solution which added citric acid and sodium citrate as a citric acid buffer solution, the aqueous solution which added acetic acid and sodium acetate as an acetic acid buffer solution, and the aqueous solution which added phosphoric acid and sodium phosphate as a phosphoric acid buffer solution can be illustrated.
또한, 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 광촉매 재료의 함유량이 20 중량%를 초과할 경우, 광촉매 재료의 분산성이 악화될 우려가 있다. 따라서, 광촉매 재료의 함유량이 20 중량% 이하인 것이 바람직하다.In addition, according to the findings obtained by the present inventors, when the content of the photocatalytic material exceeds 20% by weight, the dispersibility of the photocatalyst material may be deteriorated. Therefore, it is preferable that content of a photocatalyst material is 20 weight% or less.
또한, 광촉매 재료의 분산성을 향상시키기 위하여, 분산제를 더 첨가할 수도 있다. 이 경우, 분산제로서 유기물을 사용하면, 광촉매 재료의 작용으로 분해 또는 열화할 우려가 있으므로 무기물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 분산제를 첨가한 경우에도, 적어도 전술한 수소 이온 지수의 상한치를 초과하지 않도록 수소 이온 지수를 조정할 필요가 있다.Moreover, in order to improve the dispersibility of a photocatalyst material, you may add a dispersing agent further. In this case, if an organic substance is used as the dispersant, there is a possibility that decomposition or deterioration may occur due to the action of the photocatalyst material. Therefore, it is preferable to use an inorganic substance. Moreover, even when a dispersing agent is added, it is necessary to adjust a hydrogen ion index so that it may not exceed the upper limit of the above-mentioned hydrogen ion index at least.
또한, 광촉매 분산체를 기재 표면 등에 부착시키는 경우, 건조 후에 형성된 광촉매막의 경도가 어느 정도 증가하는 것이 바람직하다. 여기서, 산화텅스텐의 표 면에 다량의 수산기(-OH)가 존재하면, 건조시에 산소기(-O-)를 매개로 하여 산화텅스텐 입자들이 서로 강고히 결합될 수 있다. 그러나, 수산기(-OH)의 양을 늘리기 위하여 수소 이온 지수를 지나치게 높게 하면, 전술한 바와 같이 촉매 활성이 저하될 우려가 있다.In addition, when the photocatalyst dispersion is adhered to the substrate surface or the like, it is preferable that the hardness of the photocatalyst film formed after drying is increased to some extent. Here, when a large amount of hydroxyl group (-OH) is present on the surface of the tungsten oxide, the tungsten oxide particles can be firmly bonded to each other through the oxygen group (-O-) during drying. However, if the hydrogen ion index is made too high in order to increase the amount of hydroxyl group (-OH), there is a fear that the catalytic activity is lowered as described above.
본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 소위 바인더 등으로서 표면에 다량의 수산기(-OH)를 함유하는 결합제를 더 첨가하면, 용매로서 사용하는 유동성 물질의 건조시에 상기 결합제를 매개로 산화텅스텐 입자가 서로 결합할 수 있으므로 형성되는 광촉매막의 경도를 높일 수 있다. 여기서, 광촉매의 작용으로 분해 및 열화하지 않는 결합제가 바람직하다. 이러한 결합제로는 무기 입자가 용액 중에 분산된 제제를 예시할 수 있다. 예컨대, 결합제에는 콜로이드 실리카 또는 콜로이드 알루미나가 포함될 수 있다.According to the findings of the present inventors, when a binder containing a large amount of hydroxyl group (-OH) is further added to the surface as a so-called binder or the like, the tungsten oxide particles are separated from each other through the binder during drying of the fluid substance used as the solvent. Since the bonding can be performed, the hardness of the photocatalyst film formed can be increased. Preference is given here to binders which do not decompose and deteriorate under the action of a photocatalyst. Such binders can be exemplified by formulations in which inorganic particles are dispersed in solution. For example, the binder may include colloidal silica or colloidal alumina.
본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 소위 바인더와 같은 결합제를 함유하는 산화규소 또는 알루미나와 같은 무기물의 입자경이 광촉매 재료의 입자경보다 크면, 형성되는 광촉매막의 경도가 저하된다. 따라서, 결합제의 입경이 광촉매 재료의 입경과 같든가 이보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 결합제로서 이용되는 바인더의 입자경의 크기는 광촉매 재료(예: 산화텅스텐(WO3) 재료)의 입자경 이하인 것이 바람직하다 할 수 있다.According to the findings of the present inventors, when the particle diameter of an inorganic substance such as silicon oxide or alumina containing a binder such as a binder is larger than the particle diameter of the photocatalytic material, the hardness of the formed photocatalytic film is lowered. Therefore, it is preferable that the particle diameter of the binder is equal to or smaller than the particle diameter of the photocatalyst material. That is, the size of the particle size of the binder used as the binder may be preferably less than or equal to the particle size of the photocatalyst material (eg, tungsten oxide (WO 3 ) material).
또한, 무기물의 입자경을 작게 할수록 형성되는 광촉매막의 투명성을 높일 수 있다. 그리고, 투명성을 높일 수 있으면, 광촉매막의 표면에 제공되는 광촉매 재료 뿐만 아니라 광촉매막의 내부에 제공된 광촉매 재료에도 광을 조사할 수 있으므로 촉매 효율을 높일 수 있다.In addition, the smaller the particle diameter of the inorganic substance, the higher the transparency of the photocatalyst film formed. And if transparency can be improved, light can be irradiated not only to the photocatalyst material provided on the surface of a photocatalyst film but also to the photocatalyst material provided inside the photocatalyst film, and catalyst efficiency can be improved.
또한, 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 소위 바인더와 같은 결합제의 함유량은 광촉매 재료의 농도의 10분의 1 이상인 것이 바람직하다.In addition, according to the findings obtained by the present inventors, the content of a binder such as a binder is preferably one tenth or more of the concentration of the photocatalyst material.
또한, 결합제의 첨가량 또는 이 결합제에 함유된 무기물 등의 입자경의 크기를 변화시킴으로써, 광촉매 분산체의 점도를 조정할 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이 광촉매체의 실시양태에 따라 광촉매 분산체의 점도도 또한 적절히 결정할 수 있다.Moreover, the viscosity of a photocatalyst dispersion can be adjusted by changing the addition amount of a binder or the size of particle diameters, such as an inorganic substance contained in this binder. Therefore, the viscosity of the photocatalyst dispersion can also be appropriately determined according to the embodiment of the photocatalyst as described below.
또한, 이와 같은 첨가제를 첨가하는 경우에도, 광촉매 분산체의 수소 이온 지수가 pH 2.1 이상, pH 5.7 이하가 되도록 수소 이온 지수를 조정할 필요가 있다.In addition, even when such an additive is added, it is necessary to adjust the hydrogen ion index so that the hydrogen ion index of a photocatalyst dispersion may be pH 2.1 or more and pH 5.7 or less.
또한, 용매로서의 유동성 물질을 실온에서 증발하는 것(예컨대, 물)일 수 있다. 이로써, 후술하는 바와 같이, 광촉매 분산체를 이용하여 기재의 표면에 광촉매막을 형성시킬 때의 작업성을 향상시킬 수 있다.It may also be evaporation of the flowable material as a solvent at room temperature (eg water). Thereby, workability at the time of forming a photocatalyst film in the surface of a base material using a photocatalyst dispersion body can be improved as mentioned later.
또한, 광촉매 분산체를 제조하는 경우, 용매로서의 유동성 물질의 수소 이온 지수를 광촉매 재료의 응집을 억제하면서 광촉매 재료의 촉매 활성도 저하를 억제하는 범위로 조정하고 광촉매 재료를 혼합하면 충분하다. 다르게는, 용매로서의 유동성 물질과 광촉매 재료를 혼합시킨 후 수소 이온 지수를 조정할 수 있다.Moreover, when manufacturing a photocatalyst dispersion, it is sufficient to adjust the hydrogen ion index of the fluid substance as a solvent in the range which suppresses the fall of the catalyst activity of a photocatalyst material, suppressing aggregation of a photocatalyst material, and mixing a photocatalyst material. Alternatively, the hydrogen ion index can be adjusted after mixing the flowable material as the solvent and the photocatalyst material.
이 경우, 수소 이온 지수의 범위가 pH 2.1 이상, pH 5.7 이하가 되도록 조정할 수 있다. 또한 광촉매 재료를 결합하는 결합제를 첨가할 수 있고, 이의 첨가량을 10 중량% 이하가 되도록 할 수도 있다.In this case, it can adjust so that the range of hydrogen ion index may be pH 2.1 or more and pH 5.7 or less. It is also possible to add a binder that binds the photocatalyst material, and to add it in an amount of 10% by weight or less.
이하, 광촉매체에 대해서 예시한다.Hereinafter, a photocatalyst is illustrated.
도 3은 본 발명의 실시양태에 따른 광촉매체의 단면 구조를 예시하기 위한 개략도이다.3 is a schematic diagram for illustrating a cross-sectional structure of a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
도 3에 예시한 바와 같이, 광촉매체(1)는 기재(100)의 표면에 막상으로 피복된 광촉매막(10)을 가진다. 기재(100)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유리 또는 세라믹과 같은 무기 재료, 스테인레스 스틸과 같은 금속 재료, 및 고분자 재료와 같은 유기 재료 등의 각종 재료를 사용할 수 있다. 또한, 이의 형상이나 크기도 적절히 결정할 수 있다. 또한, 기재(100)로서 고분자 재료와 같은 유기 재료를 이용하는 경우, 광촉매의 작용에 의해 기재(100)가 분해 또는 열화할 우려가 있다. 따라서, 유기 재료를 포함하는 기재(100)를 이용하는 경우, 광촉매막(10)과 기재(100)의 사이에 도시되지 않은 중간층을 제공하는 것이 바람직하다. 중간층으로서는 실리콘 수지층, 아크릴 변성 실리콘 수지층, 유기-무기 복합 경사층을 예시할 수 있다.As illustrated in FIG. 3, the
광촉매막(10)은 상기 광촉매 분산체를 기재(100)의 표면에 부착시키고, 이것을 건조시킴으로써 형성할 수 있다. 부착 방법은 특별히 한정되지 않으며, 딥코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법, 나이프 코팅법, 롤 코팅법, 블레이드 코팅법, 다이 코팅법 및 그라비아 코팅법을 포함한다. 또한, 전술한 바와 같이, 광촉매 분산체의 점도를 적절히 선택함으로써 부착 작업의 작업성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 바람 등의 외란의 영향을 받기 쉬운 장소 또는 수직면에 대해서는 점도가 높은 광촉매 분산체를 이용하는 것이 바람직하다. 이로써 액이 흘러내리는 것 등을 억제할 수 있으므로 작업성을 향상시킬 수 있다. 다른 한편, 점도가 낮은 광촉매 분산체를 이용하면, 광촉매막(10)의 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.The
또한, 부착시킨 광촉매 분산체의 건조 방법도 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 자연 건조(실온 건조), 가열에 의한 건조 등이 가능하다. 건조 온도는 용매로서의 유동성 물질을 적절히 선택하거나 첨가제를 첨가함으로써 조정할 수 있다. 이 경우, 용매로서의 유동성 물질이 실온에서 증발하는 것(예컨대, 물)이면 작업성을 향상시킬 수 있다.Moreover, the drying method of the photocatalyst dispersion adhered also is not specifically limited, For example, natural drying (room temperature drying), drying by heating, etc. are possible. The drying temperature can be adjusted by appropriately selecting the flowable substance as a solvent or adding an additive. In this case, workability can be improved as long as the fluid substance as a solvent evaporates at room temperature (for example, water).
광촉매체(1)의 용도는 특별히 한정되지 않으며, 광촉매 분산체를 이의 표면에 부착시킬 수 있는 재료에 넓게 적용할 수 있다.The use of the
예컨대, 사용 분야는 실내외의 건축재 표면에 광촉매 분산체를 부착시키고 건조시킴으로써 그 표면에 광촉매막(10)을 형성시키는 경우를 포함할 수 있다. 실내외의 건축재 표면에 광촉매막(10)을 형성시킬 수 있으면, 태양광이나 실내광을 이용함으로써 대기중의 유해 물질이나 냄새 나는 물질을 분해 및 제거하거나, 또는 방오, 제균, 방미와 같은 우수한 기능을 발휘할 수 있다.For example, the field of use may include the case where the
이 경우, 광촉매 재료로서 산화텅스텐을 이용하는 경우, 자외선이 적은 실내에서도 광촉매 재료의 작용을 발휘할 수 있다. 따라서, 실내 등에서도 아세트알데히드 및 포름알데히드와 같은 유해 물질을 실내광을 이용하여 분해 및 제거할 수 있으므로 새집 증후군에 대한 대응으로서도 유익하다.In this case, when tungsten oxide is used as the photocatalyst material, the action of the photocatalyst material can be exerted even in a room with few ultraviolet rays. Therefore, since harmful substances such as acetaldehyde and formaldehyde can be decomposed and removed using indoor light even in the room, it is also useful as a response to the sick house syndrome.
광촉매체(1)의 적용예로서는, 예컨대 벽지, 커텐, 카펫, 천장재, 바닥재, 유리창, 거울, 타일, 위생 용품, 가구, 조명 기구, 공조 기기 또는 방취기의 필터 부 품, 가전 제품, 포장 재료 및 정보 기록 매체를 예시할 수 있다.Application examples of the
또한, 건축물의 외면을 구성하는 부재에 본 발명을 적용할 수 있다. 예컨대, 건축물의 벽면을 구성하는 건축재(예컨대, 석고 보드, 시멘트 경화판, 콘크리트판, 또는 목질 섬유판)에 본 발명을 적용할 수 있다.Moreover, this invention can be applied to the member which comprises the outer surface of a building. For example, the present invention can be applied to building materials (for example, gypsum board, cement hardened board, concrete board, or wood fiber board) constituting the wall surface of a building.
또한, 자동차, 기차, 항공기 또는 선박과 같은 운송 기기의 내외벽면 또는 내외장품, 식품 등의 표장 용기 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.In addition, the present invention can also be applied to interior and exterior wall surfaces or interior and exterior packaging of transportation equipment such as automobiles, trains, aircrafts, or ships, and to labeled containers such as food.
이상, 본 발명의 실시양태에 대해서 예시했다. 그러나, 본 발명은 이러한 기재에 한정되는 것은 아니다.In the above, embodiment of this invention was illustrated. However, the present invention is not limited to this description.
당업자가 적의 변경한 상기 실시양태는 본 발명의 특징을 갖는 한 본 발명의 범위에 포함된다.Such embodiments, which are appropriately modified by those skilled in the art, are included within the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention.
또한 전술한 각 실시양태가 갖는 각 요소는 가능한 범위 내에서 조합할 수 있고, 이들 조합도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다. In addition, each element which each above-mentioned embodiment has can be combined as possible, and these combination is also included in the scope of the present invention, as long as it includes the characteristics of this invention.
도 1은 아세트알데히드 가스의 분해 특성을 예시하기 위한 그래프이다.1 is a graph for illustrating the decomposition characteristics of acetaldehyde gas.
도 2는 아세트알데히드 가스의 분해 특성을 예시하기 위한 그래프이다.2 is a graph for illustrating the decomposition characteristics of acetaldehyde gas.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 광촉매체의 횡단면 구조를 예시하기 위한 개략도이다.3 is a schematic diagram for illustrating a cross-sectional structure of a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
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|---|---|---|---|---|
| KR100639719B1 (en) * | 2001-12-21 | 2006-10-31 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | High Active Photocatalyst Particle, Method For Production Thereof And Use Thereof |
| KR20070059804A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-12 | 센트럴 제팬 레일웨이 컴퍼니 | Photocatalyst-carrier and its manufacturing process |
-
2009
- 2009-03-27 KR KR1020090026540A patent/KR101153554B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100639719B1 (en) * | 2001-12-21 | 2006-10-31 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | High Active Photocatalyst Particle, Method For Production Thereof And Use Thereof |
| KR20070059804A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-12 | 센트럴 제팬 레일웨이 컴퍼니 | Photocatalyst-carrier and its manufacturing process |
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