KR101218871B1 - Photocatalyst-carrier and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매성 미립자의 박리가 일어나기 어려워 광촉매 작용이 강한 광촉매 담지체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은, 알루미나 세라믹스(Alumina Ceramics) 다공체인 세라믹스 필터(3)의 표면에 딥코터 (Dipcoater)를 사용하여 산화 티탄 제1층(5)을 형성하고, 600℃ 내지 1100℃의 온도에서 1시간 소성(燒成)하는 단계와 산화 티탄 제1층 위에 역시 딥코터 (Dipcoater)를 사용하여 산화 티탄 제2층(7)을 형성하고, 200℃의 조건으로 2시간 소성(燒成)하여 광촉매 담지체(1)를 제조하는 단계를 포함하는 광촉매 담지체 제조방법에 대한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a photocatalyst carrier having a strong photocatalytic effect due to the difficulty of peeling photocatalytic fine particles and a method of producing the same. More specifically, in the present invention, a titanium oxide first layer 5 is formed on the surface of a ceramic filter 3 which is an alumina ceramics porous body by using a dipcoater, and the temperature of 600 ° C. to 1100 ° C. The step of firing at temperature for 1 hour and the second layer of titanium oxide (7) were formed on the first layer of titanium oxide by using a dipcoater, and then baked at 200 ° C. for 2 hours. It relates to a photocatalyst carrier manufacturing method comprising the step of producing a photocatalyst carrier (1).
광촉매 Photocatalyst
Description
도 1은 광촉매 담지체(1)의 구성을 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the
도 2는 세라믹스 필터(3)의 표면사진이다. 2 is a photograph of the surface of the
도 3은 실시예 2의 광촉매 담지체의 표면사진이다.3 is a photograph of the surface of the photocatalyst carrier of Example 2. FIG.
도 4는 실시예 3의 광촉매 담지체의 표면사진이다. 4 is a photograph of the surface of the photocatalyst carrier of Example 3. FIG.
도 5는 실시예 5 및 비교예 5의 광촉매 담지체의 표면사진이다.5 is a photograph of the surface of the photocatalyst carrier of Example 5 and Comparative Example 5.
도 6은 유리 박판(薄板) 위에 형성된 산화 티탄층을 나타내는 단면사진이다. 6 is a cross-sectional photograph showing a titanium oxide layer formed on a glass thin plate.
[부호의 설명] [Description of Symbols]
1 … 광촉매 담지체One … Photocatalyst carrier
3 … 세라믹스 필터3…. Ceramics filter
5 … 산화 티탄 제1층5…. Titanium oxide first layer
7 … 산화 티탄 제2층7. Titanium oxide second layer
본 발명은 광촉매성 미립자의 박리가 일어나기 어려워 광촉매 작용이 강한 광촉매 담지체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은, 알루미나 세라믹스(Alumina Ceramics) 다공체인 세라믹스 필터(3)의 표면에 딥코터 (Dipcoater)를 사용하여 산화 티탄 제1층(5)을 형성하고, 600℃ 내지 1100℃의 온도에서 1시간 소성(燒成)하는 단계와 산화 티탄 제1층 위에 역시 딥코터 (Dipcoater)를 사용하여 산화 티탄 제2층(7)을 형성하고, 200℃의 조건으로 2시간 소성(燒成)하여 광촉매 담지체(1)를 제조하는 단계를 포함하는 광촉매 담지체 제조방법에 대한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a photocatalyst carrier having a strong photocatalytic effect due to the difficulty of peeling photocatalytic fine particles and a method of producing the same. More specifically, in the present invention, a titanium oxide
종전부터 산화 티탄 등의 산화물 광촉매는 광촉매 작용에 의해 방오(防汚), 방취(防臭) 그리고 항균기능을 한다는 사실이 알려져 있다. 그 광촉매 작용의 발현 구조는 다음과 같다. 즉, 산화물 광촉매에 밴드갭(Band Gap)에 상당하는 에너지를 갖는 빛을 비추면 광려기(光勵起)에 의해 전도대에 전자를 발생시킴과 동시에, 가전자대에 정공(正孔)을 만들어낸다. 이같이 하여 생긴 전자는 강한 환원작용을 나타내며, 또한 정공은 강한 산화작용을 나타낸다. 이들의 산화환원작용이 광촉매 위에 부착된 유기물이나 질소화합물을 물이나 탄산가스로 분해한다. It has been known from the past that oxide photocatalysts such as titanium oxide have antifouling, deodorization and antibacterial functions by photocatalytic action. The expression structure of the photocatalytic action is as follows. In other words, when light having an energy equivalent to a band gap is irradiated onto the oxide photocatalyst, electrons are generated in the conduction band by photolithography, and holes are generated in the valence band. . The electrons thus produced show a strong reducing action, and the holes show a strong oxidation action. These redox reactions decompose organic matter and nitrogen compounds attached on the photocatalyst into water or carbon dioxide gas.
최근 몇 년, 상기의 산화물 광촉매의 방오(防汚), 방취(防臭), 항균기능을 이용한 환경정화방법, 환경정화장치가 주목받고 있다. 그런데 산화물 광촉매는 통상 분말상이기 때문에 환경정화장치에 이용하기 위해서는 특정한 방법으로 산화물 광촉매를 기재 위에 고정화할 필요가 있다. 고정방법으로는 다음의 (i) 내지 (iii)의 방법이 알려져 있다.In recent years, the environmental purification method using the antifouling, deodorization, and antibacterial function of the oxide photocatalyst and the environmental purification device have attracted attention. However, since the oxide photocatalyst is usually in the form of a powder, it is necessary to immobilize the oxide photocatalyst on a substrate by a specific method in order to use it in an environmental purification apparatus. As the fixing method, the following methods (i) to (iii) are known.
(i) 분말상의 산화물 광촉매를 유기(有機) 바인더와 혼합해 기재 위에 도포(i) A powdered oxide photocatalyst is mixed with an organic binder and applied onto a substrate.
(塗布)한 후, 상온에서 가열하여 고정시킨다. (특허문헌 1 참조)After (塗布), it is fixed by heating at room temperature. (See Patent Document 1)
(ii) 분말상의 산화물 광촉매를 무기(無機) 바인더와 혼합해 기재 위에 도포(ii) Applying powdered oxide photocatalyst on inorganic substrate by mixing with inorganic binder
(塗布)한 후, 상온에서 가열하여 고정시킨다. (특허문헌 2 참조) After (塗布), it is fixed by heating at room temperature. (See Patent Document 2)
(iii) 산화물 광촉매와 용매를 혼합해 만들어진 코팅제를 기재 위에 도포(iii) Applying a coating agent prepared by mixing an oxide photocatalyst and a solvent on a substrate
(塗布)한 후, 고온에서 가열하여 기재 위에 산화물 광촉매를 고정화한다. (특허문헌 3 참조)After heating, the substrate is heated at a high temperature to fix the oxide photocatalyst on the substrate. (See Patent Document 3)
[특허문헌1] 특개평 7-060132호 공보 [Patent Document 1] Publication No. 7-060132
[특허문헌2] 특개 2001-38218호 공보 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-38218
[특허문헌3] 특개 2001-259435호 공보 [Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-259435
하지만, 상기 (i)와 (ii)의 방법으로는 바인더가 산화물 광촉매 표면의 대부분을 덮어 버리기 때문에 산화물 광촉매의 표면 중 노출되어 있는 부분의 면적이 감소하여, 광촉매 작용이 불활성화되어 버린다는 문제점이 있다. 또한, 상기 (i)의 방법으로는 광촉매 작용에 의해 유기(有機) 바인더가 분해되어 버리기 때문에, 피막강도가 저하되어 산화물 광촉매의 분말이 점차 떨어져 나가 버린다는 내구성상의 문제점도 있다. However, in the method of (i) and (ii), since the binder covers most of the surface of the oxide photocatalyst, the area of the exposed portion of the surface of the oxide photocatalyst is reduced, and the photocatalytic action is inactivated. have. In addition, in the method of (i), since the organic binder is decomposed by the photocatalytic action, there is also a problem in durability that the film strength decreases and the powder of the oxide photocatalyst gradually falls off.
또한 상기 (iii)의 방법으로는 고온에서 가열하기 때문에 산화물 광촉매의 소결이 일어나, 산화물 광촉매의 표면적이 감소하여 광촉매 작용이 저하되어 버린다는 문제점이 있다. 게다가, 상기 (iii)의 방법으로는 고온에서 소성(燒成)함으로써 산화물 광촉매의 결정형이 저활성의 결정형으로 상전이(相轉移)하여 광촉매 작용이 불활성화되어 버린다는 문제점이 있다.In addition, in the method of (iii), the oxide photocatalyst is sintered due to heating at a high temperature, so that the surface area of the oxide photocatalyst decreases and the photocatalytic action is deteriorated. In addition, in the method of (iii) above, there is a problem in that the crystalline form of the oxide photocatalyst is phase-transformed into a low-active crystalline form by firing at a high temperature, thereby deactivating the photocatalytic action.
따라서 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하고자 하는 것이며, 광촉매성 미립자의 박리(剝離)가 일어나기 어려워 광촉매 작용이 큰 광촉매 담지체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a photocatalyst carrier having a large photocatalytic effect due to difficulty in peeling of photocatalytic fine particles and a method of producing the same.
이러한 본 발명의 목적은, i) 기재에 광촉매성 미립자를 부착시켜 500℃ 내지 1100℃의 온도에서 소성(燒成)하여 A층을 형성하는 단계; 그리고 ii) 상기 A층 위에 광촉매성 미립자를 부착시켜 100℃ 내지 400℃의 온도에서 소성(燒成)하여 B층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 기재가 다공질 세라믹스(Ceramics) 기재인 것을 특징으로 하는 광촉매 담지체 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.The object of the present invention, i) attaching the photocatalytic fine particles to the substrate and calcined at a temperature of 500 ℃ to 1100 ℃ to form an A layer; And ii) attaching the photocatalytic fine particles on the A layer and baking at a temperature of 100 ° C. to 400 ° C. to form a B layer, wherein the substrate is a porous ceramics substrate. It is achieved by providing a photocatalyst carrier manufacturing method.
본 발명은 A층을 500℃ 내지 1100℃(바람직하게는 600℃ 내지 1100℃, 보다 바람직하게는 600℃ 내지 1000℃)의 온도에서 소성(燒成)하기 때문에 A층이 기재에 견고하게 고정된다. 또한 A층과 B층은 모두 광촉매성 미립자로 이루어지기 때문에 A층과 B층과의 결합도 견고하다. 따라서, 본 발명으로 제조된 광촉매 담지체는 A층과 B층이 박리되기 어려워 내구성이 뛰어나다.In the present invention, the layer A is firmly fixed to the substrate because the layer A is calcined at a temperature of 500 ° C to 1100 ° C (preferably 600 ° C to 1100 ° C, more preferably 600 ° C to 1000 ° C). . In addition, since both the A and B layers are made of photocatalytic fine particles, the bonding between the A and B layers is also robust. Therefore, the photocatalyst carrier produced by the present invention is excellent in durability since the A layer and the B layer are difficult to peel off.
또한 본 발명은 A층 및 B층을 형성할 때에 바인더를 이용하지 않고 광촉매성 미립자를 고정화할 수 있기 때문에 광촉매성 미립자의 표면이 바인더로 덮이지 않아 광촉매성 미립자의 유효 표면적이 크다. 이에 따라, 본 발명으로 제조되는 광촉매 담지체는 광촉매성 미립자에 의한 광촉매 작용이 커 방오(防汚), 방취In addition, in the present invention, since the photocatalytic fine particles can be immobilized without using a binder when forming the A layer and the B layer, the surface of the photocatalytic fine particles is not covered with the binder so that the effective surface area of the photocatalytic fine particles is large. Accordingly, the photocatalyst carrier produced by the present invention has a large photocatalytic action by the photocatalytic microparticles, thereby preventing fouling and deodorization.
(防臭) 그리고 항균기능에 있어 뛰어나다. (防臭) And excellent in antibacterial function.
또한, 본 발명은 B층을 광촉매 담지체의 최표면에 형성할 수 있다. 이 B층의 소성(燒成) 온도는 100℃ 내지 400℃로 낮기 때문에 소결(燒結)이 일어나지 않아 B층에 포함되는 광촉매성 미립자의 유효 표면적이 크다. 따라서 본 발명으로 제조되는 광촉매 담지체는 유효 표면적이 큰 광촉매성 미립자를 최표면에 구비함으로써 광촉매성 미립자에 의한 광촉매 작용이 커 방오(防汚), 방취(防臭) 그리고 항균 기능에 있어 뛰어나다. In addition, the present invention can form the B layer on the outermost surface of the photocatalyst carrier. Since the baking temperature of this B layer is as low as 100 degreeC-400 degreeC, sintering does not occur and the effective surface area of the photocatalytic microparticles | fine-particles contained in B layer is large. Therefore, the photocatalyst carrier produced by the present invention has photocatalytic fine particles having a large effective surface area on the outermost surface, so that the photocatalytic action of the photocatalytic fine particles is large, and thus excellent in antifouling, deodorization, and antibacterial functions.
또한, 본 발명은 광촉매성 미립자를 고정화하기 위해 바인더를 이용할 필요가 없어 제조공정을 간략화할 수 있다. In addition, the present invention does not require the use of a binder for immobilizing the photocatalytic fine particles, thereby simplifying the manufacturing process.
* 예를 들면 상기 기재의 재질로서는 세라믹스, 금속 그리고 유리를 들 수 있다. For example, ceramics, metal, and glass are mentioned as a material of the said base material.
* 예를 들면 상기 A층의 막의 두께는 1㎛ 내지 5㎛의 범위가 적당하고, 상기 B층의 막의 두께는 1㎛ 내지 20㎛의 범위가 적당하다. For example, the thickness of the film of the layer A is suitably in the range of 1 µm to 5 µm, and the thickness of the film of the layer B is in the range of 1 µm to 20 µm.
* 상기 광촉매성 미립자의 입경은 5㎛ 내지 100㎚의 범위가 적당하다.The particle size of the photocatalytic fine particles is preferably in the range of 5 µm to 100 nm.
(2) 청구항 2의 발명은, 제1항의 방법에 있어서, 상기 광촉매성 미립자가 산화 티탄(Titan), 산화 아연, 산화 지르코늄 (Zirconium), 티탄산 스트론튬 (Strontium), 유화 카드뮴(cadmium), 산화 텅스텐 (Tungsten), 산화철 그리고 실리콘으로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 또는 그들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 광촉매 담지체 제조 방법에 관한 것이다. (2) In the invention of claim 2, in the method of
본 발명은, 광촉매성 미립자가 상기의 물질로 이루어짐으로써 광촉매 작용이 더욱 크다.In the present invention, the photocatalytic fine particles are made of the above-mentioned material, so that the photocatalytic action is further increased.
* 상기 산화 티탄의 결정형으로서는 금홍석(Rutile), 예추석(Anatase) 그리고 판티탄석(Brookite)을 들 수 있다. 특히, 광촉매 작용이 큰 예추석(Anatase)이 바람직하다. The crystal forms of titanium oxide include rutile (Rutile), anatase and pantitanium (Brookite). In particular, anatase having a large photocatalytic action is preferable.
(3) 청구항 3의 발명은 제1항 또는 제2항의 방법에 있어서, 상기 A층을 구성하는 광촉매성 미립자와 상기 B층을 구성하는 광촉매성 미립자가 동일 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 담지체 제조 방법에 관한 것이다. (3) The invention of
본 발명은 A층을 구성하는 광촉매성 미립자와 B층을 구성하는 광촉매성 미립자가 동일 물질로 이루어지기 때문에, A층과 B층과의 밀착성이 더욱 높아진다. 그 때문에 본 발명으로 제조된 광촉매성 담지체는 내구성이 더욱 뛰어나다. In the present invention, since the photocatalytic fine particles constituting the A layer and the photocatalytic fine particles constituting the B layer are made of the same material, the adhesion between the A layer and the B layer is further enhanced. Therefore, the photocatalytic carrier manufactured by the present invention is more excellent in durability.
(4) 청구항 4의 발명은, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 상기 i) 단계 및 상기 ii) 단계에서 상기 광촉매성 미립자를 분산시킨 분산액을 도포(塗布)한 후 상기 분산액의 용매를 증발시킴으로써 상기 광촉매성 미립자를 부착시키는 것을 특징으로 하는 광촉매 담지체 제조 방법에 관한 것이다.(4) The invention of claim 4 is the method according to any one of
본 발명은 상기의 방법에 의해 A층, B층 또는 그 양쪽을 균일한 두께로 형성할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, A층, B층 또는 그 양쪽의 형성이 용이하다.The present invention can form an A layer, a B layer, or both of them by a method described above with a uniform thickness. Moreover, according to this invention, formation of A-layer, B-layer, or both is easy.
(5) 청구항 5의 발명은, 제4항의 방법에 있어서, 상기 광촉매성 미립자가 상기 분산액 총 중량의 5 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 광촉매 담지체 제조 방법에 관한 것이다.(5) The invention of
본 발명은, 광촉매성 미립자의 함유율이 분산액 총 중량의 5 내지 30 중량%이기 때문에 광촉매 작용이 더욱 크다.In the present invention, the photocatalytic action is greater because the content of the photocatalytic fine particles is 5 to 30% by weight of the total weight of the dispersion.
(6) 청구항 6의 발명은, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 상기 다공질 세라믹스(Ceramics) 기재가 다공질 알루미나 기재인 것을 특징으로 하는 광촉매 담지체 제조 방법에 관한 것이다.(6) The invention of claim 6 relates to the method of producing a photocatalyst carrier according to any one of
본 발명은 기재가 다공질 세라믹스이기 때문에 소성(燒成) 공정에서 기재가 손상되는 일이 없다. 또한 본 발명으로 제조되는 광촉매 담지체는 기재가 다공질이기 때문에 표면적이 커 광촉매 작용이 크다.In the present invention, since the substrate is porous ceramics, the substrate is not damaged in the firing step. In addition, the photocatalyst carrier produced by the present invention has a large surface area and a large photocatalytic effect because the substrate is porous.
(7) 청구항 7의 발명은, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 광촉매 담지체에 관한 것이다.(7) The invention of
본 발명의 방법으로 제조된 광촉매 담지체는 제1항 내지 제6항에서 서술한 바와 같은 작용효과를 갖는다. The photocatalyst carrier produced by the method of the present invention has the effect as described in
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 자세하게 설명하겠지만, 이들 실시예는 본 발명의 구체적인 예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but these Examples are only for explaining specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to these Examples.
[실시예 1]Example 1
a) 본 실시예 1의 광촉매 담지체의 구성을 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 광촉매 담지체(1)는 기재로서의 세라믹스 필터(다공질 세라믹스 기재) (3)와 그 표면에 차례로 적층된 산화 티탄 제1층(A층)(5) 및 산화 티탄 제2층(B층)(7)으로 이루어진다. a) The structure of the photocatalyst carrier of Example 1 is demonstrated using FIG. 1 and FIG. The
세라믹스 필터(3)는 알루미나 세라믹스 다공체(Al2O3:76% · SiO2:19% ·공공 률: 85%)로 이루어진 판상부재(板狀部材)이다. 이 세라믹스 필터(3)의 표면을 전자현미경(주식회사 Hitachi High-Technologies의 주사형(走査型) 전자 현미경 S-4800)으로 촬영한 사진을 도 2로 나타내었다. The ceramic filter (3) is made of alumina ceramics porous body (Al 2 O 3 : 76%, SiO 2 : 19% -Porosity: 85%). The photograph which took the surface of this
산화 티탄 제1층(5) 및 산화 티탄 제2층(7)은 각각 산화 티탄 미세분말(광촉매성 미립자)을 고정화한 층이며, 그것들의 두께는 모두 1㎛ 내지 2㎛이다.The titanium oxide
b) 다음으로, 본 실시예 1의 광촉매 담지체의 제조방법을 설명한다. b) Next, the manufacturing method of the photocatalyst carrier of Example 1 is demonstrated.
우선, 세라믹스 필터(3)의 표면에 산화 티탄 제1층(5)을 형성했다. 구체적으로는 딥코터(Dipcoater)(유한회사 SDI의 KD-5000)를 이용하여 세라믹스 필터(3)를 산화 티탄 코팅액(광촉매성 미립자를 분산시킨 분산액)에 담갔다가 건져 올렸다. 이렇게 함으로써 세라믹스 필터(3)의 표면에 산화 티탄 코팅액이 부착되고, 그 후 산화 티탄 코팅액의 용매가 증발함으로써 세라믹스 필터(3)의 표면에 산화 티탄으로 이루어진 A층이 형성되었다. First, the titanium oxide
여기서, 산화 티탄 코팅액은 ISHIHARA산업의 STS-01(산화 티탄 함유율 30.1%Here, titanium oxide coating liquid is STS-01 (titanium oxide content of 30.1% of ISHIHARA IND.
(중량비),산화 티탄의 평균 입경 약 7㎚,pH 1.5)을 4배 희석한 것(STS-01과 물을 1:3의 비율로 혼합한 것)이다. STS-01의 산화 티탄 함유율은 상기와 같이 30.1 중량%이기 때문에, 사용한 산화 티탄의 함유율은 사용한 산화 티탄 코팅액 총 중량의 7.52 중량%이다. (Weight ratio) and the average particle diameter of titanium oxide about 7 nm, pH 1.5) 4 times diluted (STS-01 and water mixed at the ratio of 1: 3). Since the content of titanium oxide in STS-01 is 30.1% by weight as described above, the content of used titanium oxide is 7.52% by weight of the total weight of the used titanium oxide coating liquid.
다음으로 세라믹스 필터(3) 및 산화 티탄 제1층(5)을 전기로(電氣爐)(주식회사 DENKEN의 KDF S-100)를 이용해 2시간 소성(燒成)했다.(제1회 소성) 여기서, 소성 온도는 600℃, 800℃, 1000℃ 그리고 1100℃의 4종류로 하고, 600℃로 소성한 것을 실시예 1-1, 800℃로 소성한 것을 실시예 1-2, 1000℃로 소성한 것을 실시예 1-3 그리고 1100℃로 소성한 것을 실시예 1-4로 했다. Next, the
다음으로 실시예 1-1 내지 1-4의 각각에 대해, 산화 티탄 제1층(5) 위에 산화 티탄 제2층(7)을 형성했다. 그 형성방법은 산화 티탄 제1층(5)의 형성과 마찬가지로, 딥코터(Dipcoater)를 이용해 산화 티탄 코팅액에 담그는 방법을 사용했다. 단, 이때의 산화 티탄 코팅액은 ISHIHARA산업의 STS-01을 2배 희석한 것 (STS-01과 물을 1:1의 비율로 혼합한 것)을 사용했다. STS-01의 산화 티탄 함유율은 30.1 중량%이기 때문에 사용한 산화 티탄의 함유율은 사용한 산화 티탄 코팅액 총 중량의 15.1 중량%이다. Next, for each of Examples 1-1 to 1-4, a titanium oxide
다음으로 세라믹스 필터(3), 산화 티탄 제1층(5) 및 산화 티탄 제2층(7)을 전기로(電氣爐)를 이용해, 200℃의 조건으로 1시간 소성(燒成)하여(제2회 소성) 광촉매 담지체(1)를 완성했다. 또한, 실시예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체의 제조조건의 일람을 표1에 나타내었다. Next, the
제조
조건
Produce
Condition
산화
티탄
제1층
Oxidation
titanium
The first layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
산화
티탄
제2층
Oxidation
titanium
Second layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
암모
니아
분해
실험
Ammo
Nya
decomposition
Experiment
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
또한 다음과 같이 비교예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체를 제조했다. In addition, the photocatalyst carriers of Comparative Examples 1-1 to 1-4 were prepared as follows.
[비교예 1-1][Comparative Example 1-1]
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 1-1과 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the titanium oxide first layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 1-1, but the formation of the titanium oxide second layer and the second firing were not performed.
[비교예 1-2]Comparative Example 1-2
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 1-2와 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the titanium oxide first layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 1-2, but the formation of the titanium oxide second layer and the second firing were not performed.
[비교예 1-3]Comparative Example 1-3
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 1-3과 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the titanium oxide first layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 1-3, but the formation of the titanium oxide second layer and the second firing were not performed.
[비교예 1-4][Comparative Example 1-4]
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 1-4와 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the first titanium oxide layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 1-4, but the formation of the second titanium oxide layer and the second firing were not performed.
또한, 비교예 1-1 내지 1-4에 있어서의 광촉매 담지체의 제조조건의 일람을 표2에 나타내었다.In addition, Table 2 shows a list of the manufacturing conditions of the photocatalyst carrier in Comparative Examples 1-1 to 1-4.
제조
조건
Produce
Condition
티탄
제1층Oxidation
titanium
The first layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
티탄
제2층Oxidation
titanium
Second layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
암모
니아
분해
실험
Ammo
Nya
decomposition
Experiment
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
c) 다음으로 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)가 가져오는 효과를 설명한다. (i) 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)에 있어서, 산화 티탄 제1층(5)은 600℃ 내지 1100℃의 온도에서 소성(燒成)하기 때문에 세라믹스 필터(3)에 견고하게 고정되어 있다. 또한, 산화 티탄 제2층(7)과 산화 티탄 제1층(5)과의 결합도 견고하다. 따라서, 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 산화 티탄 제1층(5)이나 산화 티탄 제2층 (7)이 박리되기 어려워 내구성이 높다. c) Next, the effect which the
(ⅱ) 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 바인더를 이용하지 않고 산화 티탄을 고정화하고 있기 때문에, 산화 티탄의 표면이 바인더로 덮이지 않아 산화 티탄의 유효표면적이 크다. 따라서, 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 산화 티탄에 의한 광촉매 작용이 크다. (Ii) In the
(ⅲ) 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 산화 티탄 제2층(7)이 최표면에 노출되어 있다. 이 산화 티탄 제2층(7)의 소성(燒成) 온도는 200℃로 낮기 때문에, 소결이 일어나지 않아 산화 티탄의 유효표면적이 크다. 따라서, 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 유효표면적이 큰 산화 티탄 제2층(7)을 최표면에 구비함으로써 산화 티탄에 의한 광촉매 작용이 크다.(Iii) In the
(ⅳ) 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 산화 티탄을 고정화하기 위해 바인더를 이용할 필요가 없기 때문에 제조공정을 간략화할 수 있다. (Iii) Since the
d) 다음으로 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)가 만들어내는 광촉매 작용을 확인하기 위해 실시한 실험에 대해 설명한다. 이하의 실험은 실시예 1-1 내지 1-4 및 비교예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체의 각각에 대해 실시했다. d) Next, the experiment conducted to confirm the photocatalytic action produced by the
(ⅰ) 실험방법(Iii) Experimental method
용적 67L의 용기에 광촉매 담지체와 광촉매를 비추는 광원으로서의 비가시광선(Black Light)과 용기 내부의 공기를 교반(攪拌)하기 위한 송풍기(Fan)를 장치했다. 비가시광선의 조명도는 30W로 하고 송풍기에 의한 교반속도는 0.4㎥/min로 했다. In a container of a volume of 67 L, an invisible light (Black Light) as a light source for illuminating the photocatalyst carrier and the photocatalyst and a fan for stirring the air inside the vessel were installed. The illumination degree of an invisible light was 30 W, and the stirring speed by a blower was 0.4 m <3> / min.
다음으로, 상기 용기를 밀폐하고 초기 농도가 200ppm이 되도록 암모니아를 주입했다. 그리고 암모니아를 주입하고 나서부터의 시간(반응시간)이 0분, 2.5분, 5분, 7.5분, 10분, 15분 그리고 30분일 때에 각각 암모니아 농도측정기(주식회사 GASTEC의 검지관 3L(0.5~78ppm), 3La(2.5~200ppm))를 이용해 암모니아 농도를 측정했다. Next, the vessel was sealed and ammonia was injected so as to have an initial concentration of 200 ppm. And when the time (reaction time) from the injection of ammonia was 0 minutes, 2.5 minutes, 5 minutes, 7.5 minutes, 10 minutes, 15 minutes and 30 minutes, respectively, the ammonia concentration meter (3L (0.5-78 ppm of detector tubes of GASTEC) ), 3La (2.5 ~ 200ppm)) was used to measure the ammonia concentration.
(ⅱ) 실험결과(Ii) experimental results
반응시간별로 암모니아 농도와 제거율을 상기의 표1 및 표2에 나타내었다. 여기서, 제거율이란 암모니아의 초기농도를 C0, 측정농도를 Cn으로 했을 때, 하기의 화학식(I)로 나타내어지는 것을 말한다. Ammonia concentrations and removal rates for each reaction time are shown in Tables 1 and 2 above. Here, the removal rate refers to the initial concentration of ammonia as C 0 and the measured concentration as C n . When it does, it means what is represented by following General formula (I).
제거율(%) = (( C0- Cn)/C0) ×100 (I)% Removal = ((C 0 -C n ) / C 0 ) × 100 (I)
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체(1)는 반응시간 30분에 있어서 제거율이 모두 98% 이상으로 대단히 높았다. 이 결과로, 본 실시예 1의 광촉매 담지체(1)는 광촉매 작용에 의한 암모니아 분해효과(방취효과)가 높다는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the
또한 실시예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체(1)의 암모니아 분해효과가 모두 높았다는 사실로부터, 산화 티탄 제1층(5)의 소성(燒成)온도로 600℃ 내지 1100℃의 범위가 적당하다는 것을 확인할 수 있었다. In addition, since the ammonia decomposition effect of the
이에 반해, 표2에 나타내는 바와 같이 비교예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체는 반응시간 30분에서의 제거율은 55% 내지 72.5%로 대단히 낮았다. In contrast, as shown in Table 2, the photocatalyst carriers of Comparative Examples 1-1 to 1-4 had a very low removal rate of 55% to 72.5% in 30 minutes of reaction time.
이처럼 비교예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체의 암모니아 제거율이 낮은 이유는 다음과 같다. 즉, 비교예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체는 산화 티탄 제2층(7)을 구비하고 있지 않고, 산화 티탄 제1층(5)만을 구비하고 있다. 산화 티탄 제1층(5)은 600℃ 내지 1100℃라는 고온에서 소성(燒成)하기 때문에 소결이 일어나 산화 티탄의 표면적이 작아지고 있다. 그 결과로, 비교예 1-1 내지 1-4의 광촉매 담지체의 암모니아 제거율은 낮아졌다.The reason why the ammonia removal rate of the photocatalyst carriers of Comparative Examples 1-1 to 1-4 is low is as follows. That is, the photocatalyst carriers of Comparative Examples 1-1 to 1-4 are not provided with the titanium oxide
[실시예 2][Example 2]
기본적으로는 상기 실시예 1-1 내지 1-4와 마찬가지로, 실시예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체(1)를 제조했다. 단, 본 실시예 2에서는, 산화 티탄 제1층(5)의 형성에 이용하는 산화 티탄 코팅액은 STS-01을 6배 희석한 것(STS-01과 물을 1:5의 비율로 혼합한 것)으로 했다. STS-01의 산화 티탄 함유율은 30.1 중량%이기 때문에, 사용한 산화 티탄의 함유율은 사용한 산화 티탄 코팅액 총 중량의 5.02 중량%이다. 또한, 실시예 2-1 내지 2-4에 있어서의 광촉매 담지체(1)의 제조방법의 일람을 표3에 나타내었다. Basically, the
제조
조건
Produce
Condition
산화
티탄
제1층
Oxidation
titanium
The first layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
산화
티탄
제2층
Oxidation
titanium
Second layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
암모
니아
분해
실험
Ammo
Nya
decomposition
Experiment
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
또한 다음과 같이 비교예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체를 제조했다. In addition, the photocatalyst carriers of Comparative Examples 2-1 to 2-4 were prepared as follows.
[비교예 2-1]Comparative Example 2-1
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 2-1과 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the titanium oxide first layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 2-1, but the formation of the titanium oxide second layer and the second firing were not performed.
[비교예 2-2]Comparative Example 2-2
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 2-2와 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the titanium oxide first layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 2-2, but the formation of the titanium oxide second layer and the second firing were not performed.
[비교예 2-3]Comparative Example 2-3
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 2-3과 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다.The formation of the titanium oxide first layer and the first firing were carried out in the same manner as in Example 2-3, but the formation of the titanium oxide second layer and the second firing were not performed.
[비교예 2-4]Comparative Example 2-4
산화 티탄 제1층의 형성 및 제1회 소성은 실시예 2-4와 마찬가지로 실시했지만, 산화 티탄 제2층의 형성 및 제2회 소성을 실시하지 않았다. 또한, 비교예 2-1 내지 2-4에 있어서의 광촉매 담지체의 제조조건의 일람을 표4에 나타내었다.The formation of the first layer of titanium oxide and the first firing were carried out in the same manner as in Example 2-4, but the formation of the second layer of titanium oxide and the second firing were not performed. In addition, Table 4 shows a list of production conditions of the photocatalyst carrier in Comparative Examples 2-1 to 2-4.
제조
조건
Produce
Condition
산화
티탄
제1층
Oxidation
titanium
The first layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
산화
티탄
제2층
Oxidation
titanium
Second layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
암모
니아
분해
실험
Ammo
Nya
decomposition
Experiment
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
본 실시예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체(1)는 상기 실시예 1과 같은 효과를 가져올 수 있다. 본 실시예 2-1 내지 2-4 및 비교예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체에 대해 상기 실시예 1과 마찬가지로 암모니아의 분해시험을 실시했다. 그 결과를 상기의 표3 및 표4에 나타내었다. The
표3에 나타내는 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체(1)는 반응시간 30분에 있어서 제거율이 모두 98%이상으로 대단히 높았다. 이 결과로, 본 실시예 2의 광촉매 담지체(1)는 광촉매 작용에 의한 암모니아 분해효과(방취효과)가 높다는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 3, the
또한, 실시예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체(1)의 암모니아 분해효과가 모두 높았던 사실로부터, 산화 티탄 제1층(5)의 소성(燒成)온도로서 600℃ 내지 1100℃의 범위가 적당하다는 것을 확인할 수 있었다. In addition, since the ammonia decomposition effect of the
이에 반해, 표4에 나타내는 바와 같이 산화 티탄 제2층을 갖추고 있지 않은 비교예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체는 반응시간 30분에 있어서의 제거율이 47.5% 내지 70%로 대단히 낮았다. 이 이유는, 비교예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체는 산화 티탄 제2층(7)을 구비하고 있지 않고, 600℃ 내지 1100℃라는 고온에서 소성(燒成)하여 소결이 일어나는 산화 티탄 제1층(5)만을 구비하고 있기 때문이다. On the other hand, as shown in Table 4, the photocatalyst carriers of Comparative Examples 2-1 to 2-4 which did not have the titanium oxide second layer had a very low removal rate of 47.5% to 70% in 30 minutes of reaction time. The reason for this is that the photocatalyst carriers of Comparative Examples 2-1 to 2-4 do not include the titanium oxide
또한, 실시예 2-1 내지 2-4의 광촉매 담지체(1)의 표면을 전자현미경(주식회사 Hitachi High-Technologies의 주사형(走査型) 전자현미경 S-4800)으로 촬영했다. 이 사진을 도 3에 나타낸다. 도 3(a)는 실시예 2-1에 대한 사진이며, In addition, the surface of the
도 3(b)는 실시예 2-2에 대한 사진이며, 도 3(c)는 실시예 2-3에 대한 사진이며, 도 3(d)는 실시예 2-4에 대한 사진이다. FIG. 3B is a photograph of Example 2-2, FIG. 3C is a photograph of Example 2-3, and FIG. 3D is a photograph of Example 2-4.
도 3에 나타내는 바와 같이, 산화 티탄 제1층(5)의 소성(燒成)온도가 600℃ 내지 1000℃인 실시예 2-1 내지 2-3에서는 산화 티탄 제1층(5)의 소결(큰 입자의 발생)은 일어나고 있지 않지만, 소성 온도가 1100℃인 실시예 2-4에서는 일부에서 산화 티탄 제1층(5)의 소결이 일어나기 시작하고 있다. As shown in FIG. 3, in Examples 2-1 to 2-3 where the firing temperature of the titanium oxide
산화 티탄 제1층(5)의 소결이 진행되면, 세라믹스 필터(3)의 표면에 산화 티탄 제1층(5)으로 덮여져 있지 않은 부분이 생겨, 그 부분에서는 산화 티탄 제2층(7)이 세라믹스 필터(3)에 직접 고정됨으로써 산화 티탄 제2층(7)의 밀착성이 저하된다. 따라서, 도 3으로부터 산화 티탄 제1층(5)의 소성온도는 1000℃ 이하가 더욱 바람직하다는 것을 알 수 있다.When sintering of the titanium oxide
[실시예 3][Example 3]
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 실시예 3-1 내지 3-4의 광촉매 담지체(1)를 제조했다. 단, 본 실시예 3에서는 산화 티탄 제1층(5)의 형성에 이용하는 산화 티탄 코팅액은 STS-01의 원액으로 했다. 또한 산화 티탄 제1층(5)의 소성 조건은 모두 500℃, 4시간으로 했다.Basically, the
또한 산화 티탄 제2층(7)의 소성온도는 100℃,200℃,300℃ 그리고 400℃의 4종류로 하여, 100℃에서 소성한 것을 실시예 3-1, 200℃에서 소성한 것을 실시예 3-2, 300℃에서 소성한 것을 실시예 3-3, 400℃에서 소성한 것을 실시예 3-4로 했다. 또한, 실시예 3-1 내지 3-4에 있어서의 광촉매 담지체(1)의 제조조건의 일람을 표5에 나타내었다. In addition, the firing temperature of the titanium oxide
제조
조건
Produce
Condition
티탄
제1층Oxidation
titanium
The first layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
티탄
제2층Oxidation
titanium
Second layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
암모
니아
분해
실험
Ammo
Nya
decomposition
Experiment
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
본 실시예 3-1 내지 3-4의 광촉매 담지체(1)는 상기 실시예 1과 같은 효과를 가져올 수 있다. 본 실시예 3-1 내지 3-4의 광촉매 담지체(1)에 대해, 상기 실시예 1과 마찬가지로 암모니아 분해시험을 실시했다. 그 결과를 상기 표5에 나타내었다. The
표5에 나타내는 바와 같이, 실시예 3-1 내지 3-4의 광촉매 담지체(1)는 반응시간 30분에 있어서, 제거율은 모두 97% 이상으로 대단히 높았다. 특히, 산화 티탄 제2층(7)의 소성온도가 100℃ 내지 300℃인 실시예 3-1 내지 3-3은 제거율이 99% 이상으로 더욱 높았다. 또한 산화 티탄 제2층(7)의 소성온도가 200℃인 실시예 3-2는 제거율이 99.95%로 가장 높았다. As shown in Table 5, in the
이 결과로, 본 실시예 3의 광촉매 담지체 (1)은 광촉매 작용에 의한 암모니아 분해효과(방취효과)가 높다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 3-1 내지 3-4의 광촉매 담지체 1의 암모니아 분해효과가 모두 높았던 것으로부터, 산화 티탄 제2층 7의 소성온도로서 100℃ 내지 400℃의 범위가 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that the
다음으로 실시예 3-1 내지 3-4의 광촉매 담지체(1)의 표면을 전자현미경(주식회사 Hitachi High-Technologies의 주사형(走査型) 전자현미경 S-4800)으로 촬영했다. 이 사진을 도 4에 나타내었다. 도 4(a)는 실시예 3-1에 대한 사진이며, Next, the surface of the
도 4(b)는 실시예 3-2에 대한 사진이며, 도 4(c)는 실시예 3-3에 대한 사진이며, 도 4(d)는 실시예 3-4에 대한 사진이다.FIG. 4B is a photograph of Example 3-2, FIG. 4C is a photograph of Example 3-3, and FIG. 4D is a photograph of Example 3-4.
도 4에 있어서, 산화 티탄 제2층(7)의 소결온도가 100℃ 내지 300℃인 실시예 3-1 내지 3-3에서는 산화 티탄 제2층(7)에 수십 ㎛주기의 파동 모양이 나타나고 있다. 그에 반해, 소성온도가 400℃인 실시예 3-4에서는 그 같은 파동 모양이 나타나고 있지 않다. In FIG. 4, in Examples 3-1 to 3-3, in which the sintering temperature of the second
실시예 3-1 내지 3-4에 나타나고 있는 것과 같은 파동 모양이 있으면 산화 티탄 제2층(7)의 표면적이 늘어 광촉매 작용이 향상되었다. 따라서, 도 4를 통해서도 산화 티탄 제2층(7)의 소성온도는 100℃ 내지 300℃의 범위가 더욱 적합하다는 것을 알 수 있었다. If there was a wave shape as shown in Examples 3-1 to 3-4, the surface area of the titanium oxide
[실시예 4]Example 4
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 실시예 4-1 내지 4-4의 광촉매 담지체(1)를 제조했다. 단, 본 실시예 4에서는 산화 티탄 제1층(5)의 형성에 이용하는 산화 티탄 코팅액을 STS-01의 원액으로 했다. 또한, 산화 티탄 제1층(5)의 소성 조건은 모두 500℃, 4시간으로 했다. Basically, the
또한, 산화 티탄 제2층(7)의 형성에 이용하는 산화 티탄 코팅액은 STS-01의 원액, 2배 희석(STS-01과 물을 1:1로 혼합), 3배 희석(STS-01과 물을 1:2로 혼합) 그리고 4배 희석(STS-01과 물을 1:3으로 혼합)의 4종류로 하여, 원액을 이용하는 것을 실시예 4-1, 2배 희석을 이용하는 것을 실시예 4-2, 3배 희석을 이용하는 것을 실시예 4-3 그리고 4배 희석을 이용하는 것을 실시예 4-4로 했다. In addition, the titanium oxide coating liquid used for the formation of the second
여기서 , STS-01 원액의 산화 티탄 함유율은 상술한 바와 같이 30.1 중량%이기 때문에, 실시예 4-1에서 산화 티탄 제2층(7)의 형성에 이용하는 산화 티탄 함유율은 산화 티탄 코팅액 총 중량의 30.1 중량%이며, 실시예 4-2에서 이용하는 산화 티탄 함유율은 산화 티탄 코팅액 총 중량의 15.1 중량%이며, 실시예 4-3에서 이용하는 산화 티탄 함유율은 산화 티탄 코팅액 총 중량의 10.0 중량%이며, 실시예 4-4에서 이용하는 산화 티탄 함유율은 산화 티탄 코팅액 총 중량의 7.52 중량%이다. 또한, 실시예 4-1 내지 4-4에 있어서의 광촉매 담지체의 제조조건의 일람을 표6에 나타내었다. Since the titanium oxide content of the STS-01 stock solution is 30.1% by weight as described above, the titanium oxide content used in the formation of the titanium oxide
제조
조건
Produce
Condition
티탄
제1층Oxidation
titanium
The first layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
티탄
제2층Oxidation
titanium
Second layer
온도(℃)Plasticity
Temperature (℃)
시간(hr)Plasticity
Time (hr)
암모
니아
분해
실험
Ammo
Nya
decomposition
Experiment
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
본 실시예 4-1 내지 4-4의 광촉매 담지체(1)는 상기 실시예 1과 마찬가지의 효과를 가져올 수 있다. 본 실시예 4-1 내지 4-4의 광촉매 담지체(1)에 대해서 상기 실시예 1과 마찬가지로 암모니아의 분해시험을 실시했다. 그 결과를 상기 표6에 나타내었다. The
표6에 나타내는 바와 같이, 실시예 4-1 내지 4-4의 광촉매 담지체(1)는 반응시간 30분에 있어서, 제거율은 모두 99.6%이상으로 대단히 높았다. 특히 산화 티탄 코팅제로서 STS-01의 원액(산화 티탄 함유율 30.1 중량%) 또는 2배 희석(산화 티탄 함유율 15.1 중량%)한 것을 이용하는 실시예 4-1 내지 4-2에서는 제거율이 99.8% 이상으로 더욱 높았다. As shown in Table 6, in the
이 결과로, 본 실시예 4의 광촉매 담지체(1)는 광촉매 작용에 의한 암모니아 분해효과(방취효과)가 높다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 4-1 내지 4-4의 광촉매 담지체(1)의 암모니아 분해효과가 모두 높았던 사실로부터 산화 티탄 제2층(7)의 형성에 이용하는 산화 티탄 함유율은 산화 티탄 코팅액 총 중량의 7.52% 내지 30.1 중량%의 범위가 적당하다는 것을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that the
[실시예 5][Example 5]
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 실시예 5의 광촉매 담지체(1)를 제조했다. 단, 본 실시예 5에서는 산화 티탄 제1층(5)의 형성에 이용하는 산화 티탄 코팅액은 STS-01의 원액으로 하고 산화 티탄 제1층(5)의 소성 조건은 500℃, 4시간으로 했다. Basically, the
또한 다음과 같이 비교예 5의 광촉매 담지체를 제조했다. In addition, the photocatalyst carrier of Comparative Example 5 was prepared as follows.
[비교예 5][Comparative Example 5]
산화 티탄 제1층(5)의 형성 및 제1회 소성은 실시하지 않고, 산화 티탄 제2층(7)의 형성 및 제2회 소성은 실시예 5와 마찬가지로 실시했다. 따라서, 비교예 5의 광촉매 담지체의 구성은 실시예5의 광촉매 담지체(1)로부터 산화티탄 제1층(5)을 제거한 것이다. The formation and the first firing of the titanium oxide
또한, 실시예 5 및 비교예 5에 있어서의 광촉매 담지체의 제조조건의 일람을 표7에 나타내었다. In addition, Table 7 shows a list of the manufacturing conditions of the photocatalyst carrier in Example 5 and Comparative Example 5.
제조조건
Manufacture conditions
제1층
Titanium oxide
The first layer
제2층
Titanium oxide
Second layer
암모니아
분해실험
ammonia
Decomposition
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
(ppm)density
(ppm)
(%)Removal rate
(%)
실시예 5 및 비교예 5의 광촉매 담지체에 대해 상기 실시예 1과 마찬가지로 암모니아의 분해시험을 실시했다. 그 결과를 상기 표7에 나타내었다. The photocatalyst carriers of Example 5 and Comparative Example 5 were subjected to the decomposition test of ammonia in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7 above.
표7에 나타내는 바와 같이, 실시예 5의 광촉매 담지체(1)는 반응시간 30분에 있어서 제거율은 모두 99.95%로 대단히 높았다. 이 결과로, 본 실시예 5의 광촉매 담지체(1)는 광촉매 작용에 의한 암모니아 분해효과(방취효과)가 높다는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 7, the
또한 실시예 5 및 비교예 5의 광촉매 담지체에 대해, 산화 티탄 제2층(7)의 밀착성을 확인하기 위한 시험을 실시했다. 구체적으로는 실시예 5, 비교예 5의 광촉매 담지체를 세정(洗淨)하고, 그 세정 전후의 표면상태를 전자현미경(주식회사 Hitachi High-Technologies의 주사형(走査型) 전자현미경 S-4800)을 이용해 관찰했다. 여기서, 세정조건은 상수(上水)를 이용한 5분간의 유수(流水)처리로 했다. Moreover, the test for confirming the adhesiveness of the titanium oxide
그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5(a)는 세정 전에 있어서의 비교예 5의 광촉매 담지체의 표면사진이고, 도 5(b)는 세정 전에 있어서의 실시예 5의 광촉매 담지체(1)의 표면사진이며, 도 5(c)는 세정 후에 있어서의 비교예 5의 광촉매 담지체의 표면사진이고, 도 5(d)는 세정 후에 있어서의 실시예 5의 광촉매 담지체(1)의 표면사진이다.The results are shown in Fig. 5 (a) is a photograph of the surface of the photocatalyst carrier of Comparative Example 5 before cleaning, and FIG. 5 (b) is a photograph of the surface of the
실시예 5의 광촉매 담지체(1)에서는 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 세정 전에는 전면에 걸쳐 약 10㎛ 크기의 비늘 모양이 보인다. 이 비늘 모양은 산화 티탄 제2층(7)으로 덮여져 있다는 것을 나타낸다. 따라서, 비교예 5의 광촉매 담지체 (1)는 세정 전에는 전면에 걸쳐 산화 티탄 제2층(7)으로 덮여져 있었다. In the
또한, 실시예 5의 광촉매 담지체(1)를 세정한 후에도 도 5(d)에 나타내는 바와 같이, 광촉매 담지체(1)의 표면은 세정 전과 마찬가지로 전면에 걸쳐 비늘 모양으로 덮여져 있었다. 이 결과로, 실시예 5의 광촉매 담지체(1)는 세정을 실시해도 산화 티탄 제2층(7)의 박리가 일어나지 않아 내구성이 높은 것을 확인할 수 있었다.In addition, even after washing the
다음으로, 비교예 5의 광촉매 담지체는 세정 전에는 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 전면에 걸쳐 약 10㎛ 크기의 비늘 모양이 보이고 산화 티탄 제2층(7)으로 균일하게 덮여져 있었다. 하지만, 비교예 5의 광촉매 담지체를 세정한 후에는 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 비늘 모양은 사진 속의 우측 상단의 영역에 남아 있을 뿐, 그 밖의 부분은 세라믹스 필터(3)의 표면이 노출되어 있었다. (도 2 참조) Next, before the cleaning, the photocatalyst carrier of Comparative Example 5 showed a scale shape of about 10 μm over the entire surface as shown in FIG. 5 (a) and was uniformly covered with the titanium oxide
이 결과, 비교예 5의 광촉매 담지체는 산화 티탄 제1층(5)이 존재하지 않음으로써 산화 티탄 제2층(7)의 밀착성이 낮아 내구성에 있어서 떨어지는 것을 알 수 있었다. As a result, it was found that the photocatalyst carrier of Comparative Example 5 had a low titanium oxide
(실험예)Experimental Example
실시예 1 내지 실시예 5의 광촉매 담지체(1)에 있어서의 산화 티탄 제1층(5), 산화 티탄 제2층(7)의 두께를 확인하기 위한 실험을 했다. 구체적으로는 유리 박판(薄板)에 실시예 1 내지 실시예 5와 같은 방법으로 산화 티탄 코팅액을 도포하고 소성한 후에 단면을 전자현미경으로 관찰했다. 산화 티탄 코팅액은 STS-01을 2배로 희석한 것을 이용했다. 또한, 실험은 소성온도가 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃ 그리고 400℃의 경우에 대해 각각 실시했다. The experiment for confirming the thickness of the titanium
결과를 도 6에 나타낸다. 도 6(a)는 소성온도가 100℃의 경우이며, 도 6(b)는 소성온도가 150℃의 경우이며 , 도 6(c)는 소성온도가 200℃의 경우이며, The results are shown in FIG. FIG. 6 (a) shows the case where the firing temperature is 100 ° C., FIG. 6 (b) shows the case where the firing temperature is 150 ° C., and FIG. 6 (c) shows the case where the firing temperature is 200 ° C.,
도 6(d)는 소성온도가 250℃의 경우이며, 도 6(e)는 소성온도가 300℃의 경우이며, 도 6(f)는 소성온도가 400℃의 경우이다. 도 6(a) 내지 도 6(f)의 사진에 있어서 아래쪽 층은 유리 박판(薄板)층이고 위쪽 층이 산화 티탄으로 이루어지는 층이다.Fig. 6 (d) shows the case where the firing temperature is 250 ° C, Fig. 6 (e) shows the case where the firing temperature is 300 ° C, and Fig. 6 (f) shows the case where the firing temperature is 400 ° C. In the photographs of Figs. 6 (a) to 6 (f), the lower layer is a glass thin layer and the upper layer is a layer made of titanium oxide.
도 6에 나타내는 사진 중, 산화 티탄으로 이루어지는 층을 명료하게 식별할 수 있는 도 6(c), 도 6(e)를 보면 산화 티탄으로 이루어지는 층의 두께는 각각 1.3㎛, 1.6㎛이었다. 따라서, 실시예 1 내지 실시예 5에 있어서의 산화 티탄 제1층(5), 산화 티탄 제2층(7)의 두께도 이것에 가까운 값이라고 추정된다. 6 (c) and 6 (e), in which the layer made of titanium oxide can be clearly identified in the photograph shown in FIG. 6, the thicknesses of the layer made of titanium oxide were 1.3 μm and 1.6 μm, respectively. Therefore, it is estimated that the thickness of the titanium
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 양태로 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예 1 내지 실시예 5에 있어서 산화 티탄 대신에 다른 광촉매성 물질, 예를 들면 산화 아연, 산화 지르코늄 (Zirconium), 티탄산 스트론튬(Strontium), 유화 카드뮴 (cadmium), 산화 텅스텐 (Tungsten), 산화철, 실리콘을 이용할 수 있다. In addition, this invention is not limited to the said Example, It can implement in various aspects in the range which does not deviate from this invention. For example, in Examples 1 to 5, instead of titanium oxide, other photocatalytic materials such as zinc oxide, zirconium oxide, strontium titanate, cadmium emulsion, tungsten oxide ( Tungsten), iron oxide, and silicon can be used.
또한 산화 티탄 코팅액으로서는 예를 들면, ISHIHARA산업의 STS-21(산화 티탄 함유율 38.8%(중량비), 산화 티탄의 평균 입경 약 100㎚,pH 8.3)의 원액 또는 물로 희석한 액을 이용할 수 있다. As the titanium oxide coating liquid, for example, a solution diluted with STS-21 (titanium oxide content rate 38.8% (weight ratio) of titanium oxide, average particle diameter of about 100 nm, pH 8.3) of ISHIHARA INDUSTRY or water can be used.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 분말상인 산화물 광촉매를 바인더를 사용하지 않고도 기재 위에 쉽고, 밀착성 있게 고정시킬 수 있어 광촉매 작용이 강한 광촉매 담지체 및 그 제조 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 방법으로 제조된 광촉매 담지체는 광촉매성 미립자에 의한 광촉매 작용이 커 방오(防汚), 방취(防臭) 그리고 항균기능에 있어 뛰어나다. As described above, the present invention provides a photocatalyst carrier having a strong photocatalytic action and a method of manufacturing the same, which can be easily and adhesively fixed on a substrate without using a binder. Therefore, the photocatalyst carrier produced by the method of the present invention is excellent in antifouling, deodorization and antibacterial function due to the large photocatalytic action of the photocatalytic fine particles.
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