KR101478234B1 - Method for producing photocatalyst coating film, and photocatalyst coating film - Google Patents

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타케시 야마사키
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Abstract

철을 담지(擔持)한 이산화티타늄 피막의 높은 제조 수율을 실현하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적 달성을 위해, 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 혼합한 물 슬러리를 생성하고, 생성된 물 슬러리를 용사기술에 의해 용사한다. 용사 시에 이산화티타늄 분말에 FeO(OH)이 담지되면서 광촉매 피막이 성막될 수 있기 때문에, 제조 수율의 대폭 향상이 실현된다.The object of the present invention is to realize a high production yield of a titanium dioxide film carrying iron. To accomplish this purpose, a water slurry is prepared by mixing titanium dioxide powder and aqueous solution of iron chloride, and the resulting water slurry is sprayed by spraying technique. Since the photocatalyst coating film can be formed while FeO (OH) is supported on the titanium dioxide powder at the time of spraying, the production yield can be remarkably improved.

Description

광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막 {METHOD FOR PRODUCING PHOTOCATALYST COATING FILM, AND PHOTOCATALYST COATING FILM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a photocatalyst coating film, and a photocatalyst coating film,

본 발명은 광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막에 관한 것이다. 자세하게는, 예를 들면, 오염물질의 무해화, 항균 및 살균이 가능한 광촉매 기능을 포함하는 광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a photocatalyst coating film and a photocatalyst coating film. More specifically, the present invention relates to a photocatalytic coating film and a photocatalytic film, which include, for example, a photocatalytic function capable of harmlessly decomposing pollutants, antibacterial and sterilizing.

고령화 사회의 진전에 의해, 면역력이 저하된 고령자가 전체 인구에서 차지하는 비율이 증가경향에 있고, 그에 따라 원내감염이나 식중독 등의 예방의 관점에서, 의료현장이나 식품생산 및 가공현장에서 위생관리의 강화가 시급한 과제가 되고 있다. 이러한 사회적 배경을 바탕으로 다양한 항균가공제품이 개발되고 있고, 최근, 항균가공에의 광촉매 기능의 이용이 특히 주목을 받고 있다.With the progress of aging society, the percentage of the elderly people whose immunity is decreased is increasing in the whole population, and as a result, from the viewpoint of prevention of infectious diseases and food poisoning, strengthening hygiene management at medical field, food production and processing site Is becoming an urgent task. Based on this social background, various antibacterial processing products have been developed, and recently, the use of the photocatalytic function in antibacterial processing has received particular attention.

여기에서 「광촉매 기능」이란, 그 전도대와 가전자대의 밴드 갭 에너지보다 큰 빛에너지가 조사되면 여기상태(勵起狀態)가 되어, 전자-정공대를 생성하여 산화 및 환원반응을 일으키는 촉매물질(광반도체물질)이 가지는 기능을 의미하고 있다.Here, " photocatalytic function " means that when light energy larger than the band gap energy of the conduction band and the valance band is irradiated, the photocatalyst function becomes an excited state, and a catalytic substance that generates an electron- Optical semiconductor material).

광촉매 중에서도 특히 이산화티타늄(TiO2), 즉, 루틸형의 결정구조를 가지는 이산화티타늄 입자를 이용한 광촉매는 저렴하고 화학적 안정성이 뛰어나며, 또한 높은 촉매활성을 가지고 있어, 그 강력한 유기물 분해활성에 의해 세균의 균체와 동시에 그램음성균의 세포벽 외벽성분인 엔도톡신이나 세균이 생산하는 독소(예를 들면, 병원성 대장균이 생산하는 베로독소) 등의 유해물질을 함께 분해할 수 있고, 또한 광촉매 자체는 인체에 무해하다는 이점을 가지고 있다.Among the photocatalysts, titanium dioxide (TiO 2 ), that is, a photocatalyst using titanium dioxide particles having a rutile crystal structure is inexpensive, has excellent chemical stability, and has a high catalytic activity. It is possible to simultaneously decompose harmful substances such as endotoxin, which is an outer wall of the cell walls of gram-negative bacteria, and toxins produced by bacteria (for example, berotoxin produced by pathogenic Escherichia coli), at the same time as the cells and the advantage that the photocatalyst itself is harmless to the human body Lt; / RTI >

그 때문에, 이산화티타늄을 이용한 광촉매의 연구 및 응용이 진행되고 있고, 식품용기, 건재(建材) 등의 항균가공에 이산화티타늄 광촉매가 널리 이용되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).For this reason, research and application of photocatalysts using titanium dioxide are under way, and titanium dioxide photocatalysts are widely used for antibacterial processing of food containers, building materials, etc. (see, for example, Patent Documents 1 and 2 ).

또한, 이산화티타늄은 자외선 조사 하에서밖에 광촉매 활성을 발현하지 않기 때문에, 자외선 성분을 거의 포함하지 않는 실내광 하에서는 충분한 촉매활성을 발현할 수 없다. 그 때문에, 이산화티타늄에 철 등의 금속 또는 FeCl3 등의 금속착체 또는 금속염, 즉 철 화합물을 담지(擔持)시킴으로써 가시광 조사 하에서 광촉매 활성을 발현시키는 기술이 알려져 있다. In addition, since titanium dioxide does not exhibit photocatalytic activity only under ultraviolet irradiation, it can not exhibit sufficient catalytic activity under the room light containing almost no ultraviolet component. Therefore, there is known a technique of expressing photocatalytic activity under visible light irradiation by supporting a metal such as iron or a metal complex such as FeCl 3 or a metal salt, that is, an iron compound, on titanium dioxide.

그러나, 종래, 가시광 조사 하에서 광촉매 활성을 발현하는 광촉매 피막을 제조하는 경우에는 증감제가 담지된 이산화티타늄 분말을 포함한 광촉매 조성물을, 예를 들면, 도료 등에 분산시켜 대상이 되는 건재 등의 표면에 도장을 실시하여 광촉매 피막을 제조하였다.However, in the case of producing a photocatalytic coating that exhibits photocatalytic activity under visible light irradiation, a photocatalytic composition containing a titanium dioxide powder on which a sensitizer is impregnated is dispersed, for example, in a paint or the like, To prepare a photocatalyst coating film.

구체적으로는, 예를 들면, 먼저 증감제가 되는 염화철(FeCl3) 수용액에 이산화티타늄(TiO2)을 침지(侵漬)하고 교반(攪拌)하여, 이산화티타늄에 철이나 철 화합물을 담지시키고, 철이나 철 화합물이 담지된 이산화티타늄의 광촉매 조성물을 만들고, 이어서 광촉매 조성물을 도료 중에 분산시켜 건재 등의 표면에 도장하였다 (예를 들면, 특허문헌 3 참조).Specifically, for example, titanium dioxide (TiO 2 ) is first immersed in an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ), which is a sensitizer, and stirred, and iron or iron compound is supported on titanium dioxide, Or a titanium dioxide on which an iron compound is supported is prepared, and then the photocatalytic composition is dispersed in a coating material and coated on the surface of a building material or the like (see, for example, Patent Document 3).

특허문헌 1 : 특개2007-51263호 공보Patent Document 1: JP-A-2007-51263 특허문헌 2 : 특개2006-346651호 공보Patent Document 2: JP-A 2006-346651 특허문헌 3 : 특개2007-090336호 공보Patent Document 3: JP-A-2007-090336

그러나, 이산화티타늄에 철 화합물을 담지시킨 광촉매 조성물은 그 처리나 제조공정에 매우 장시간을 필요로 하여, 제조공정의 단축에 의한 품질 향상, 비용 절감 또는 이들의 안정화를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.However, a photocatalyst composition in which an iron compound is supported on titanium dioxide requires a very long period of time in its processing and manufacturing process, and aims to realize quality improvement, cost reduction, or stabilization by shortening the manufacturing process.

본 발명은 이상의 점에 귀감하여 창안된 것으로, 제조공정의 단축화가 가능하고 품질이 안정되며, 비용이 절감된 광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a photocatalytic coating and a photocatalytic coating which can be shortened in manufacturing process, stabilized in quality, and reduced in cost.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 광촉매 피막의 제조방법은 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정, 및 상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함한다. In order to achieve the above object, a method for producing a photocatalytic coating according to the present invention is a method for producing a photocatalytic film, comprising: preparing a photocatalyst particle, at least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, And at least one type of hydroxide, oxide hydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr, or Ni produced by the reaction of the metal ion of the at least one kind of compound with water by spraying the slurry into the slurry And a step of laminating the photocatalyst particles on the object.

여기에서, 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 용사함으로써 Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염의 금속이온이 물과 반응하여 나노 크기의 아주 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물을 생성하고, 이들 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매 입자 표면에 균일하게 분포, 담지된다.At least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes of water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr and Ni, and water and a slurry are formed, and the slurry is sprayed to form Fe, Cu, Cr, The metal ion of the water-soluble metal complex of Ni or the water-soluble metal salt reacts with water to produce hydroxides, oxy-oxides or oxides of nano-sized very fine Fe, Cu, Cr, Ni, and these hydroxides, oxides, As shown in FIG.

또한, 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층함으로써, 즉, 광촉매 입자를 대상물에 적층하기 전에 미리 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 광촉매 입자에 담지시키지 않고 슬러리를 용사함으로써 나노 크기의 아주 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매입자 표면에 분산되고 담지되어, 제조공정의 대폭 단축 및 광촉매 기능 피막의 성능과 품질의 안정화를 달성할 수 있다.Further, the slurry is sprayed to carry at least one type of hydroxide, oxide hydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr, or Ni produced by the reaction of the metal ion of the at least one kind of the compound with water onto the photocatalyst particles in the slurry At the same time, the photocatalyst particles are laminated on the object, that is, before the photocatalyst particles are laminated on the object, at least one kind of hydroxide, oxide, oxides or oxides of Fe, Cu, By spraying the slurry, nano-sized extremely fine hydroxides, oxides or oxides of Fe, Cu, Cr and Ni are dispersed and supported on the surface of the photocatalyst particles, thereby achieving a remarkable shortening of the manufacturing process and stabilization of the performance and quality of the photocatalytic functional film can do.

또한, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체」로는 예를 들면, [Cu(NH3)4]2+, [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6)]3-, C10H12FeN2O8 등을 들 수 있고, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속염」으로는 예를 들면, FeCl3, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, CuSO4, Cu(NO3)2, CuCl2, Ni(NO3)2, NiCl2, NiSO4, Cr(NO3)3 등을 들 수 있다.Further, roneun "Fe, Cu, Cr, water-soluble metal complexes of Ni", for example, [Cu (NH 3) 4 ] 2+, [Fe (CN) 6] 4-, [Fe (CN) 6)] 3 -, C 10 H 12 FeN 2 O may be mentioned. 8 or the like, the "Fe, Cu, Cr, water-soluble metal salt of Ni", for example, FeCl 3, Fe 2 (SO 4) 3, Fe (NO 3) 3 , CuSO 4 , Cu (NO 3 ) 2 , CuCl 2 , Ni (NO 3 ) 2 , NiCl 2 , NiSO 4 and Cr (NO 3 ) 3 .

또한, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체가 물과 반응하여 생성되는 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물」로는, 예를 들면, CuO, Cu(OH)2, FeO(OH), Fe(OH)3 등을 들 수 있고, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 금속염이 물과 반응하여 생성되는 Fe, Cu, Cr, Ni의 산화물, 옥시산화물 또는 산화물」로는, 예를 들면, FeO(OH), Fe(OH)3, Cu(OH)2, CuO, Ni(OH)2, NiO(OH), Cr(OH)3, Cr2O(OH)4, Cr2O3를 들 수 있다.Examples of the hydroxides, oxides and oxides of Fe, Cu, Cr and Ni produced by the reaction of water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr and Ni with water include CuO, Cu (OH) 2 , FeO (OH), and the like Fe (OH) 3, roneun "Fe, Cu, Cr, Fe metal salt of Ni that is generated reacts with water, Cu, Cr, oxides of Ni, oxy-oxide or oxide", for example, FeO (OH), Fe ( OH) 3, Cu (OH) 2, CuO, Ni (OH) 2, NiO (OH), Cr (OH) 3, Cr 2 O (OH) 4, Cr 2 O 3 have.

또한, 용사과정에서 용사 프레임이 고속으로 진공상태에 가까워지기 때문에, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염의 금속이온과 슬러리 중의 물 및 공기 중 산소와의 반응이 일어나서 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 된다고 생각되고, 염소이온이나 질산이온 등의 음이온 등은 용사열에 의해 휘발하여 대기 중으로 확산한다고 생각된다. In addition, since the sprayed frame comes close to a vacuum state at high speed in the spraying process, the reaction of metal ions of water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, and Ni with oxygen in water and air in the slurry occurs, Oxides or oxides, and anions such as chlorine ions and nitrate ions are thought to be volatilized by thermal spray and diffuse into the atmosphere.

여기에서, Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 가시광 응답기능을 나타내는 경우에는, 가시광 조사 하에서 담지된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 여기하고, 여기전자가 광촉매 입자 측으로 이동함으로써 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물 표면에서 산화반응, 광촉매 입자 표면에서 환원반응이 일어나고, 가시광 응답성이 발현하게 된다(도 1(A) 참조).Here, when a hydroxide, an oxyhydroxide or an oxide of Fe, Cu, Cr, or Ni exhibits a visible light responsive function, the hydroxide, oxide hydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr or Ni supported under visible light irradiation is excited, The electron moves to the side of the photocatalyst particles, so that oxidation reaction occurs on the surface of hydroxides, oxides, or oxides of Fe, Cu, Cr, and Ni, and reduction reaction occurs on the surface of the photocatalyst particles to thereby manifest visible light responsiveness (see FIG. .

또한, 가시광 응답기능을 나타내는 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물로는 FeO(OH), Fe(OH)3, Cu(OH)2, CuO, Ni(OH)2, NiO(OH), Cr(OH)3, Cr2O(OH)4, Cr2O3 등을 들 수 있다. (OH), Fe (OH) 3 , Cu (OH) 2 , CuO, Ni (OH) 2 , and NiO (OH) 2 as the hydroxide, oxyhydroxide or oxide of Fe, Cu, OH), Cr (OH) 3 , Cr 2 O (OH) 4 , Cr 2 O 3 and the like.

또한, Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 조촉매 기능을 나타내는 경우에는, 자외선 조사 하에서 광촉매 입자가 여기하고, 여기전자가 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물 측으로 이동함으로써 광촉매 입자 표면에서 산화반응, Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물 표면에서 환원반응이 일어나고, 전하분리로 광촉매 성능이 향상하게 된다(도 1(B) 참조).When the hydroxides, oxides or oxides of Fe, Cu, Cr or Ni exhibit a promoter function, the photocatalyst particles are excited under irradiation with ultraviolet rays, and the excited electrons are hydroxides of Fe, Cu, Cr and Ni, Oxidation proceeds on the surface of the photocatalyst particle, and oxidation reaction, reduction reaction occurs on the surface of hydroxides, oxyhydroxides or oxides of Fe, Cu, Cr and Ni, and the photocatalyst performance is improved by charge separation (see FIG.

또한, 조촉매 기능을 나타내는 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물로는 Fe2O3, CuO, NiO 등을 들 수 있다.Examples of hydroxides, oxy-oxides or oxides of Fe, Cu, Cr and Ni exhibiting a promoter function include Fe 2 O 3 , CuO and NiO.

또한, 본 발명에 관한 광촉매 피막의 제조방법은 광촉매 입자와 Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물과 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정과, 상기 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함한다.The method for producing a photocatalytic coating according to the present invention comprises the steps of: forming a slurry containing water and at least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr and Ni; And laminating the photocatalyst particles contained in the slurry on the object by spraying the slurry.

여기에서, 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 용사함으로써 Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염의 금속이온이 물과 반응하여 나노 크기의 매우 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물을 생성하고, 이들 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매 입자 표면에 균일하게 분포, 담지한다.At least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes of water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr and Ni, and water and a slurry are formed, and the slurry is sprayed to form Fe, Cu, Cr, The metal ion of the water-soluble metal complex of Ni or the water-soluble metal salt reacts with water to produce hydroxides, oxy-oxides or oxides of nano-sized very fine Fe, Cu, Cr and Ni, and these hydroxides, As shown in FIG.

또한, 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층함으로써, 즉, 광촉매 입자를 대상물에 적층하기 전에 미리 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 광촉매 입자에 담지시키지 않고 슬러리를 용사함으로써 나노 크기의 매우 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매 입자 표면에 분산하여 담지되고, 제조공정의 대폭 단축 및 광촉매 기능 피막의 성능과 품질의 안정화를 달성할 수 있다.Further, it is preferable that the slurry is sprayed and the photocatalyst particles contained in the slurry are laminated on the object, that is, before the photocatalyst particles are laminated on the object, at least one kind of hydroxide, oxide hydroxide or oxide of Fe, Cu, Oxides or oxides of nano-sized extremely fine Fe, Cu, Cr and Ni are dispersed and supported on the surfaces of the photocatalyst particles by spraying the slurry without supporting the photocatalyst particles on the photocatalyst particles, It is possible to achieve the stabilization of the performance and the quality.

또한, 이산화티타늄 등의 광촉매 입자를 포함하는 슬러리에 항균금속(예를 들면, 은계, 구리계, 아연계, 알루미늄계, 니켈계, 코발트계 혹은 크롬계의 금속 중 적어도 하나를 포함한다), 항균금속염 또는 항균금속착체를 포함하고, 항균금속, 항균금속염 또는 항균금속착체를 포함한 슬러리를 용사함으로써 광촉매입자와 함께 항균금속 또는 항균금속착체를 금속, 금속염, 금속착체, 옥시수산화물, 수산화물 또는 산화물에서 선택되는 적어도 한 종류의 형태로 적층할 수 있고, 강력한 항균작용을 포함하는 광촉매 기능 피막을 제조할 수 있다. The slurry containing the photocatalyst particles such as titanium dioxide may contain an antibacterial metal (for example, at least one of silver, copper, zinc, aluminum, nickel, cobalt or chromium) A metal salt or an antimicrobial metal complex and an antimicrobial metal or an antimicrobial metal complex with a photocatalyst particle is selected from a metal, a metal salt, a metal complex, an oxyhydroxide, a hydroxide or an oxide by spraying a slurry containing an antimicrobial metal, an antimicrobial metal salt or an antimicrobial metal complex , And a photocatalytic functional coating film containing a strong antibacterial action can be produced.

또한, 이산화티타늄 등의 광촉매 입자를 포함하는 슬러리에 안료를 첨가하고, 광촉매 입자와 안료를 함께 포함하는 슬러리를 용사함으로써 안료를 포함한 광촉매 입자를 적층할 수 있고, 다채롭고 의장성이 높은 광촉매 피막을 제조할 수 있다.Further, photocatalyst particles containing pigments can be laminated by adding a pigment to a slurry containing photocatalyst particles such as titanium dioxide and spraying a slurry containing the photocatalyst particles and a pigment together, and a photocatalyst film can do.

또한, 이산화티타늄 등의 광촉매 입자를 포함하는 슬러리에 흡착재(예를 들면, 제올라이트 등)를 첨가하고, 광촉매 입자와 흡착재를 함께 포함하는 슬러리를 용사함으로써 광촉매 입자와 함께 흡착재를 적층할 수 있고, 높은 가스 흡착기능을 가진 광촉매 피막을 제조할 수 있다.Further, the adsorbent can be laminated together with the photocatalyst particles by adding an adsorbent (e.g., zeolite or the like) to the slurry containing the photocatalyst particles such as titanium dioxide and spraying the slurry containing the photocatalyst particles and the adsorbent together, A photocatalyst coating film having a gas adsorption function can be produced.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 광촉매 피막은 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속 이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조하였다.In order to achieve the above object, the photocatalytic coating film of the present invention is formed by forming a slurry containing at least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of photocatalytic particles, Fe, Cu, Cr and Ni, And at least one type of hydroxide, oxide, hydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr, or Ni produced by the reaction of the metal ion of the at least one kind of compound with water by spraying the slurry is added to the photocatalyst particles in the slurry And the photocatalyst particles were laminated on the object.

또한, 본 발명에 관한 광촉매 피막은 광촉매 입자와, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물과, 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조되었다. Further, the photocatalytic coating of the present invention is characterized in that a photocatalytic particle and at least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr and Ni and a slurry containing water are formed, And laminating the photocatalyst particles contained in the slurry on the object.

또한, 광촉매 입자를 적층하는 대상물로는 타일, 위생도기, 유리, 거울, 콘크리트제 건재, 수지제 건재, 금속제 건재, 수지필름, 금속섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 이들 섬유를 이용한 필터 등을 들 수 있다.Examples of objects to be laminated with the photocatalyst particles include tiles, sanitary ware, glass, mirrors, concrete construction materials, resin construction materials, metal building materials, resin films, metal fibers, glass fibers, carbon fibers, .

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는, 대폭으로 단축된 제조공정으로 광촉매 피막을 제조할 수 있으므로, 피막의 품질이나 성능에 불규칙함이 적고, 높은 품질과 제조 수율을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용한 광촉매 피막에 대해서도 높은 품질을 실현할 수 있다.In the method for producing a photocatalyst film to which the present invention is applied, since the photocatalyst film can be produced by a greatly shortened manufacturing process, irregularity in the quality and performance of the film is reduced, and high quality and manufacturing yield can be realized. In addition, high quality can be realized for the photocatalyst coating film to which the present invention is applied.

도 1(A)는 가시광 응답기능을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1(B)는 조촉매 기능을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 용사장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 4는 종래의 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 5는 이산화티타늄 피막의 성막(成膜) 후에 철을 담지하여 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 6은 광촉매 피막의 가스분해성능시험의 시험평가방법의 개념도이다.
도 7은 아세트알데히드가스 분해시험결과(1)이다.
도 8은 아세트알데히드가스 분해시험결과(2)이다.
도 9는 광촉매 피막의 살균효과의 평가시험방법의 개념도이다.
도 10은 광촉매 피막의 살균효과의 평가시험결과이다.
도 11은 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 아세트알데히드가스 분해시험결과이다.
도 12는 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 대장균 살균시험결과이다.
도 13은 안료를 담지시킨 광촉매 피막의 XRD에 의한 결정구조의 분석결과이다.
도 14는 전담지법(前擔持法)으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 15는 후담지법(後擔持法)으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
1 (A) is a schematic diagram for explaining a visible light response function.
1 (B) is a schematic diagram for explaining the promoter function.
2 is a schematic view for explaining a spraying apparatus.
Fig. 3 shows the results of the analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the method for producing a photocatalyst film to which the present invention is applied, using XRD.
FIG. 4 shows the result of analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the conventional method for producing a photocatalyst film using XRD.
Fig. 5 shows the results of analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by carrying iron after the film formation of the titanium dioxide film using XRD.
6 is a conceptual diagram of a test evaluation method of the gas decomposition performance test of the photocatalytic coating.
Fig. 7 shows the results of acetaldehyde gas decomposition test (1).
Fig. 8 shows the results of the acetaldehyde gas decomposition test (2).
9 is a conceptual diagram of a test method for evaluating the sterilizing effect of the photocatalytic coating.
Fig. 10 shows the results of an evaluation test of the sterilizing effect of the photocatalytic coating.
11 shows the results of the decomposition test on acetaldehyde gas of the photocatalyst film to which the present invention is applied.
Fig. 12 shows the result of sterilization test for E. coli of the photocatalytic coating film to which the present invention is applied.
Fig. 13 shows the results of the analysis of the crystal structure of the photocatalyst film carrying the pigment by XRD.
14 shows the results of the analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the X-ray diffraction (XRD) method.
Fig. 15 shows the results of the analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the post mortem method (XRD).

이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시의 형태」라 칭한다)에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the invention (hereinafter referred to as " embodiments ") will be described with reference to the drawings.

<1. 철의 담지에 대해서><1. About iron bearing>

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례로는 (1) 물 슬러리 생성 프로세스, (2) 용사피막형성 프로세스의 2개의 프로세스로 이루어져 있다. 이하, 각 프로세스에 대해서 상세하게 설명한다.An example of a method for producing a photocatalyst film to which the present invention is applied is composed of two processes: (1) a water slurry production process; and (2) a thermal spray film formation process. Hereinafter, each process will be described in detail.

[1. 물 슬러리 생성 프로세스][One. Water slurry production process]

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례로는, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철 수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe = 99:1이 되도록 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리(농도 30중량%)를 생성한다.An example of a method for producing a photocatalytic film to which the present invention is applied is a method in which a titanium dioxide powder such that a Ti component of a titanium dioxide powder (TiO 2 ) and an Fe component of an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) are contained in a weight ratio of Ti: Fe = To produce an aqueous slurry (concentration 30% by weight) using an aqueous solution of iron chloride.

구체적으로는, 입경이 약 30㎚ 정도의 루틸형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성한다. 또한, 물 슬러리 중에서는 루틸 형의 이산화티타늄 분말은 응집하여 1㎛∼5㎛ 정도의 입경을 이루고 있다.Specifically, a water slurry is formed using a rutile type titanium dioxide powder having a particle diameter of about 30 nm and an aqueous solution of iron chloride. In addition, in the water slurry, the rutile type titanium dioxide powder agglomerates to form a particle size of about 1 to 5 mu m.

여기에서, 본 실시의 형태에서는, 광촉매 입자의 일례로서 이산화티타늄 입자를 이용하는 경우를 예로 들어서 설명을 하고 있지만, 광촉매 입자는 반드시 이산화티타늄 입자일 필요는 없고, 예를 들면, 산화텅스텐이나 산화주석 등이어도 좋다. 다만, 저렴하고 화학적 안정성이 뛰어나며 또한 높은 광촉매 활성을 포함한다는 점을 고려하면, 광촉매로서 이산화티타늄을 채용하는 것이 바람직하다.Here, in the present embodiment, the case where titanium dioxide particles are used as an example of the photocatalyst particles is described as an example, but the photocatalyst particles do not necessarily have to be titanium dioxide particles. For example, tungsten oxide, tin oxide . However, it is preferable to employ titanium dioxide as a photocatalyst in consideration of its low cost, excellent chemical stability, and high photocatalytic activity.

또한, 본 실시의 형태에서는 증감제의 일례로서 염화철(FeCl3), 즉, 철(Fe)의 수용성 금속염을 이용한 경우를 예로 들어서 설명을 하고 있지만, 증감제는 반드시 철(Fe)의 수용성 금속염이나 수용성 금속착체일 필요는 없고, 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 수용성 금속염이나 수용성 금속착체여도 좋다. 다만, 저렴하다는 점을 고려하면 증감제로서 철(Fe)의 수용성 금속염이나 수용성 금속착체를 채용하는 것이 바람직하다.In this embodiment, iron chloride (FeCl 3 ), that is, a water-soluble metal salt of iron (Fe) is used as an example of the sensitizer, but the sensitizer must be a water- It is not necessarily a water-soluble metal complex and may be a water-soluble metal salt or a water-soluble metal complex such as copper (Cu), chromium (Cr), nickel (Ni) However, considering that it is inexpensive, it is preferable to employ a water-soluble metal salt of Fe (Fe) or a water-soluble metal complex as a sensitizer.

표 1에 물 슬러리 농도가 10중량%인 경우와 30중량%인 경우에 대한, XRD 측정에 의한 산화티타늄 결정강도 카운트를 나타내고 있다. 또한, 「산화티타늄 결정강도 카운트」는 재료의 부착률(존재율)을 나타내고 있다.Table 1 shows the titanium dioxide crystal strength counts by XRD measurement for cases where the water slurry concentration is 10 wt% and 30 wt%, respectively. Further, &quot; titanium oxide crystal strength count &quot; indicates the deposition rate (existence ratio) of the material.

물 슬러리 농도
[중량%]
Water slurry concentration
[weight%]
산화티타늄 결정강도
[카운트]
Titanium oxide crystal strength
[count]
1010 480480 3030 630630

표 1에서 알 수 있듯이, 물 슬러리 농도가 10중량%인 경우와 30중량%인 경우를 비교하면, 물 슬러리 농도가 높을수록 재료투입량이 증가하고, 부착량을 증가시킬 수 있다. 한편, 물 슬러리 농도가 30중량%를 초과하면 물 슬러리의 점도가 지나치게 증대하여 용사 시에 송급(送給)이 곤란해져 버린다. 그 때문에 본 실시의 형태에서는, 물 슬러리 농도를 30중량%로 하고 있다.As can be seen from Table 1, when the water slurry concentration is 10% by weight and 30% by weight, the higher the water slurry concentration, the more the amount of material input and the deposition amount can be increased. On the other hand, if the concentration of the water slurry exceeds 30% by weight, the viscosity of the water slurry becomes excessively high, and feeding (feeding) becomes difficult at the time of spraying. Therefore, in the present embodiment, the water slurry concentration is set to 30 wt%.

[2. 용사피막형성 프로세스][2. Process for forming a thermal spray coating]

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례로는, 이어서, 생성한 물 슬러리를 이용해 용사를 하여 광촉매 피막을 성막한다.As an example of a method for producing a photocatalyst film to which the present invention is applied, a photocatalyst film is formed by spraying using the resulting water slurry.

여기에서, 용사피막형성 프로세스에는, 예를 들면, 특개2005-68457호 공보에 기재된 용사온도가변형의 고속용사장치를 이용할 수 있고, 구체적으로는, 도 2에서 나타낸 것처럼, 고압의 산소와 등유의 연소에 의해 용사총에서 분출한 고속의 화염(프레임)에 생성된 물 슬러리를 펌프로 송급하고, 대상기재에 고속으로 충돌시킴으로써 광촉매 피막을 성막한다. 또한, 고압산소에 부스터 압축기로 고압공기를 혼합함으로써, 산소사용량의 삭감과 화염(프레임)의 고속화를 한층 더 실현하고 있다. Here, the high-speed thermal spraying apparatus of the variable spraying temperature type described in JP-A-2005-68457 can be used for the thermal spray film forming process. More specifically, as shown in Fig. 2, The water slurry generated in the high-speed flame (frame) ejected from the spray gun is pumped by the pump and is collided with the target substrate at a high speed to form the photocatalyst film. Further, by mixing high pressure air with high pressure oxygen with a booster compressor, it is possible to further reduce the amount of oxygen used and speed up the flame (frame).

이 경우의 용사온도조건은 화염(프레임) 온도가 700~2500℃이고, 용사속도는 800~2000m/sec.이다.The spray temperature condition in this case is a flame (frame) temperature of 700 to 2500 ° C and a spraying speed of 800 to 2000 m / sec.

또한, 용사총의 선단으로부터 화염(프레임) 중심선 상, 280mm, 300mm, 350mm, 450mm의 각 위치에서 온도를 측정한 후, 평균치의 온도를 화염(프레임) 온도로 하고 있다. 또한, 온도의 측정은 물 슬러리의 투입 및 공기의 혼합은 하지 않고, 열전대(예를 들면, 1000℃ 정도까지는 SUS재, 그 이외에는 텅스텐 / 레늄(W-W·Re)의 열전대)를 이용하여 화염에 접촉시켜 행하였다. 이 점에 대해서는, 이후에도 마찬가지이다.Further, the temperature is measured at the positions of 280 mm, 300 mm, 350 mm and 450 mm on the flame (frame) center line from the tip of the spray gun, and the temperature of the average value is set as the flame (frame) temperature. In addition, the temperature is measured by contacting with a flame using a thermocouple (for example, a SUS material up to about 1000 ° C, and a thermocouple of tungsten / rhenium (WW · Re) . The same is true for this point.

도 3은 상술한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 X선 회절장치(XRD)를 이용한 결정구조의 분석결과이다.Fig. 3 shows the results of the analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the above-described method for producing a photocatalyst film using the X-ray diffraction apparatus (XRD) according to the present invention.

여기에서, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는, FeO(OH)와 Fe2O3의 제 1 피크비를 들면, 「FeO(OH)와:Fe2O3 = 2.25:1」이 되고, 광촉매의 가시광화에 기여하는 FeO(OH)의 비율이 높다.Here, in the photocatalyst coating film obtained by the production process of the photocatalyst film according to the present invention, for example FeO (OH) and the first peak ratio of Fe 2 O 3, "FeO (OH) with: Fe 2 O 3 = 2.25: 1 &quot;, and the proportion of FeO (OH) contributing to visible light of the photocatalyst is high.

또한, FeO(OH)가 산화되어 Fe2O3가 생성된 경우에는, Fe2O3 조촉매로서의 기능은 나타나지만 가시광 응답특성에 기여하지 않기 때문에, 결과로서 가시광 응답특성이 열화하게 된다. 그러나, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는 도 3에서 나타낸 것처럼, Fe2O3의 피크가 거의 존재하지 않고, 용사에 의한 가시광 응답특성의 열화가 최소화되는 것을 알 수 있다.Also, FeO (OH) is oxidized in the case of the Fe 2 O 3 generated, Fe 2 O 3 is The function as a cocatalyst appears, but does not contribute to the visible light response characteristic, and as a result, the visible light response characteristic deteriorates. However, as shown in Fig. 3, the photocatalytic coating obtained by the method of producing the photocatalyst film according to the present invention shows almost no peak of Fe 2 O 3 and minimizes deterioration of visible light response characteristics due to spraying.

여기에서, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 주사형 전자 현미경-에너지 분산형 X선 분석장치(SEM-EDS)를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과에서, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는 후술한 것처럼 Cl의 오염 등은 존재하지 않는 것이 명백해졌다. 이는, 이온상태로 물 슬러리에 첨가되어 있는 Cl이 용사열에 의해 휘발하고, 대상물(기재)에 도달하기 전에 대기중으로 확산했기 때문이라고 생각되고, 순도의 높은 광촉매 피막을 실현할 수 있게 된다. 또한, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 EDS 분석결과를 표 2의 b에 나타낸다.Here, the photomicrographs of the photocatalyst film obtained by the method of manufacturing the photocatalyst film according to the present invention using a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis apparatus (SEM-EDS) As a result, in the photocatalytic film obtained by the method for producing a photocatalytic film to which the present invention was applied, it became clear that there was no contamination of Cl as described later. This is presumably because Cl added to the water slurry in the ionic state volatilized by the thermal spray and diffused into the atmosphere before reaching the object (substrate), and a photocatalyst film with high purity can be realized. The results of EDS analysis of the photocatalyst film obtained by the method for producing a photocatalyst film according to the present invention are shown in Table 2 (b).

SampleSample Element(wt%)Element (wt%) TiTi FeFe OO SiSi AlAl ClCl aa 52.3052.30 0.580.58 45.3745.37 0.840.84 0.410.41 0.510.51 bb 64.7664.76 0.690.69 33.5133.51 0.480.48 0.560.56 N.D.N.D. cc 61.0661.06 1.541.54 35.8635.86 0.970.97 0.580.58 N.D.N.D.

도 4는 종래의 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.FIG. 4 shows the result of analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the conventional method for producing a photocatalyst film using XRD.

구체적으로는, 루틸형 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe=99:1이 되도록 TiO2 분말을 FeCl3 용액 중에서 2시간 교반하고, TiO2 분말에 Fe을 담지한다. 다음으로, 그 용액을 건조시키고, 분쇄 후, 입자경의 분급을 실시하여 입도를 약 100㎛으로 일치시켰다. 이어서, 만든 분말의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 광촉매 피막을 성막하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막을 XRD로 결정구조의 분석을 실시한 결과가 도 4이다. 또한, 이러한 광촉매 피막의 제조방법을 편의상 「전담지법」이라 칭한다.Specifically, the TiO 2 powder was mixed with FeCl 3 (TiO 2 ) so that the Ti component of the rutile type titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the Fe component of the aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) were 99: The solution is stirred for 2 hours in the solution, and the Fe is supported on the TiO 2 powder. Next, the solution was dried, pulverized and classified to obtain a particle size of about 100 mu m. Next, the photocatalyst coating film was formed by spraying using the water slurry of the prepared powder (concentration: 30% by weight), and the resultant crystal structure of the photocatalyst coating film thus obtained was analyzed by XRD. The production method of such a photocatalyst coating film is referred to as &quot; total charge method &quot; for the sake of convenience.

그러나, 전담지법, 즉, 증감제가 되는 염화철(FeCl3) 수용액에 미리 이산화티타늄(TiO2)을 침지하고 교반하여, 이산화티타늄에 철이나 철 화합물을 담지시키고, 철이나 철 화합물이 담지한 이산화티타늄의 광촉매 조성물을 만드는 방법에서는 처리에 장시간을 필요로 하고, 건조공정이 들어가는 경우도 있어 그 사이에 이산화티타늄 표면에 담지되는 철이나 철 화합물의 응집, 성장, 편석 등이 일어날 가능성이 높다고 생각된다.However, titanium dioxide (TiO 2 ) is previously immersed in an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) which is a sensitizer, that is, a sensitizer, and is stirred to carry iron or iron compound to titanium dioxide, The photocatalytic composition of the present invention requires a long period of time for the treatment, and in some cases, the drying process may be carried out. It is considered that there is a high possibility that the coagulation, growth and segregation of iron or iron compounds carried on the surface of titanium dioxide occur.

한편, 본 발명에서는, 증감제나 항균금속화합물이 분자레벨의 크기로 용해한 물 슬러리를 용사에 의해 이산화티타늄 표면에 순간적으로 고정시키기 때문에, 증감제나 항균금속화합물이 나노크기로 분산하여 이산화티타늄 표면에 담지된다고 생각된다.On the other hand, in the present invention, since the water slurry in which the sensitizer and the antimicrobial metal compound are dissolved at the molecular level is instantaneously fixed to the titanium dioxide surface by spraying, the sensitizer and the antimicrobial metal compound are dispersed in the nano- .

따라서, 본 발명의 증감제나 항균금속화합물은 종래 기술과 비교하여, 분산성이 매우 뛰어나므로, 예상을 넘는 높은 증감효과, 항균효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.Therefore, the sensitizer and the antimicrobial metal compound of the present invention are excellent in dispersibility as compared with the prior art, and therefore, it is considered that the antimicrobial effect and the increase / decrease effect exceeding expectations can be obtained.

여기에서, 도 4에서 나타낸 결과에서는, FeO(OH)와 Fe2O3의 양쪽 피크를 관측할 수 있고, 광촉매의 가시광화에 기여하는 FeO(OH)가 용사시의 열에 의해 산화되고, 가시광화에 기여하지 않는 Fe2O3가 되는 것을 알 수 있다.Here, in the results shown in Figure 4, it is possible to observe both the peaks of the FeO (OH) and Fe 2 O 3, FeO (OH) contributing to the photocatalytic visible light screen is oxidized by the heat at the time of spraying, the visible screen And Fe 2 O 3 that does not contribute to Fe 2 O 3 .

또한, FeO(OH)와 Fe2O3의 제 1 피크비를 들면, 「FeO(OH):Fe2O3=1.78:1」이 되고, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하면, Fe2O3의 비율이 높은 것을 알 수 있다. 또한, Fe2O3의 비율이 높기 때문에 가시광 응답성이 충분하지 않게 된다.Also, FeO (OH) with, for the first peak ratio of Fe 2 O 3, "FeO (OH): Fe 2 O 3 = 1.78: 1 " and the photocatalyst coating film obtained by the production process of the photocatalyst film according to the present invention It can be seen that the ratio of Fe 2 O 3 is high. In addition, since the ratio of Fe 2 O 3 is high, the visible light responsiveness becomes insufficient.

여기에서, 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과에서 Cl 성분을 확인할 수 있었다. 이것은, Fe 담지 시에 사용한 FeCl3의 영향에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 담지 시에 Cl이 어떤 화합물을 만들고, 용사열에 의해 휘발하지 않는 상태가 되었기 때문이라고 생각되고, 이러한 불순물의 오염에 기인하여 광촉매 피막의 광촉매 특성이 저하될 우려가 있다. 또한, 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 EDS 분석결과를 표 2의 a에 나타낸다.Here, electron microscopic photographs of the photocatalyst film obtained by the method of the present invention, SEM-EDS, elemental composition analysis and elemental distribution analysis were confirmed. This is believed to be due to the influence of FeCl 3 used for Fe loading. That is, it is considered that Cl is formed in a state in which Cl does not volatilize due to the thermal spraying during the impregnation, and the photocatalytic property of the photocatalyst coating may be deteriorated due to contamination of such impurities. The results of the EDS analysis of the photocatalyst film obtained by the exclusive method are shown in Table 2 (a).

도 5는 이산화티타늄 피막의 성막 후에 철을 담지하여 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.Fig. 5 shows the result of analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by supporting iron after forming the titanium dioxide film using XRD.

구체적으로는, 루틸형 이산화티타늄 분말(TiO2)의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 TiO2 피막을 성막하고, 성막된 피막을 중량비로 Ti:Fe=99:1이 되도록 FeCl3 용액 중에 2시간 침지하여 TiO2 피막에 Fe을 담지하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막을 XRD로 결정구조의 분석을 실시한 결과가 도 5이다. 또한, 이러한 광촉매 피막의 제조방법을 편의상 「후담지법」이라 칭한다.Specifically, a TiO 2 film was formed by spraying using an aqueous slurry of rutile type titanium dioxide powder (TiO 2 ) (concentration: 30 wt%), and the film thus formed was mixed with FeCl 3 3 solution for 2 hours to support Fe on the TiO 2 coating. The result of the crystal structure analysis of the thus obtained photocatalyst coating film by XRD is shown in Fig. The production method of such a photocatalyst coating film is referred to as &quot; post-deposition method &quot; for convenience.

또한, 도 5에서 나타낸 결과에서는, Fe2O3의 피크는 볼 수 없었다. 이는 용사에 의한 열 영향을 FeO(OH)이 받지 않기 때문이다.Also, in the results shown in Fig. 5, peaks of Fe 2 O 3 were not observed. This is because FeO (OH) does not receive the thermal effect by spraying.

여기에서, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과에서, Ti와 Fe의 비율이 본 발명 및 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하여 높은 것을 알 수 있다. 이는 Fe이 피막표면에 담지되어버리는 후담지법의 특성에 의해 분석표면에 Fe이 편석했기 때문이라고 생각된다. 이러한 경우에는, 피막이 마모되는 상황이 된 경우에 피막내부에 Fe이 존재하지 않기 때문에, 가시광 응답특성의 수명이 짧다는 우려가 생긴다. 또한, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 EDS 분석결과를 표 2의 c에 나타낸다. As a result of the electron microscopic photographs of the photocatalyst film obtained by the post mortem method, and the analysis of the elements of the elements and the distribution of the elements, the ratio of Ti and Fe was higher than that of the photocatalyst film obtained by the present invention and the full- It can be seen that it is high. This is probably due to Fe segregation on the analytical surface due to the characteristic of the post-deposition method in which Fe is supported on the surface of the coating. In such a case, there is a fear that the lifetime of the visible light response characteristic is short because Fe is not present in the film when the film is worn out. The results of the EDS analysis of the photocatalytic film obtained by the post mortem method are shown in Table 2c.

상기한 것에서도 분명한 것처럼, 전담지법의 경우에는 (1) 철 담지까지 장시간을 필요로 하고, (2) FeO(OH)의 비율이 낮기 때문에 가시광 응답성이 좋지 않고, (3) Fe 담지 시의 용액이 악영향을 미친다는 문제가 우려된다. 또한, 후담지법의 경우에는 표면에 Fe이 편석해 있고, 가시광 응답성의 수명이 짧다는 문제가 우려된다.As is clear from the above, in the case of the dedicated method, (1) a long time is required until the iron deposition is carried out, (2) the visible light response is poor due to the low proportion of FeO (OH) There is a concern that the solution has an adverse effect. In the case of the post-deposition method, Fe is segregated on the surface, and there is a concern that the lifetime of visible light responsiveness is short.

이에 대해, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는 이러한 문제가 발생하지 않고, 가시광 응답성에 뛰어남과 동시에 가시광 응답성의 장수명화가 실현된다.On the other hand, in the photocatalytic coating obtained by the method for producing a photocatalyst coating to which the present invention is applied, such a problem does not occur, the visible light responsiveness is excellent, and the visible light responsiveness is lengthened.

또한, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는, 아나타제형 결정구조와 비교하여 저렴한 루틸형 결정구조의 이산화티타늄 분말을 사용하고 있어 비용삭감이 실현된다.In addition, in the method for producing a photocatalytic film to which the present invention is applied, titanium dioxide powder having a rutile crystal structure is used inexpensively as compared with anatase crystal structure, thereby realizing cost reduction.

여기에서, 광촉매 피막의 가스분해성능시험을 실시하였다.Here, the gas decomposition performance test of the photocatalytic coating film was carried out.

도 6에 평가시험방법의 개념도를 나타낸다. 평가에 이용한 용사피막의 시험편은 약 50mm 각의 크기로, 기재에는 도자기 타일을 사용하였다. 시험편은 표면을 미리 알코올로 세척하고 자외선(자외선 강도 : 1mW/cm2)을 12시간 조사하는 전처리를 실시하여 가스분해의 평가시험에 이용하였다.Fig. 6 shows a conceptual diagram of the evaluation test method. The test piece of the thermal spray film used for evaluation was about 50 mm square, and ceramic tiles were used as the substrate. The surface of the test piece was preliminarily cleaned with alcohol and irradiated with ultraviolet light (ultraviolet ray intensity: 1 mW / cm 2 ) for 12 hours, and used for evaluation of gas decomposition.

분해대상가스는 아세트알데히드를 사용하고, 테들러 백(가스백; 125cc)에 약 450ppm이 되도록 조정하였다. 광원은 LED 라이트(파장 415nm)를 이용하고, 빛 강도 6mW/cm2로 샘플의 파장표면을 조사하였다.The gas to be decomposed was adjusted to about 450 ppm with acetaldehyde in a Tedlar bag (gas bag; 125 cc). The light source was a LED light (wavelength: 415 nm), and the wavelength surface of the sample was irradiated with a light intensity of 6 mW / cm 2 .

시험을 실시한 샘플은, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어지는 광촉매 피막과 후담지법으로 얻어지는 광촉매 피막이다. 또한, 비교를 위해 시판의 광촉매 타일과 가시광 형광촉매인 유황도프산화티타늄 용사피막으로도 시험을 실시하였다.The sample subjected to the test is a photocatalyst film obtained by the method for producing the photocatalyst film to which the present invention is applied and a photocatalytic film obtained by the post-treatment method. For comparison, the test was also conducted on a commercially available photocatalytic tile and a sulfur-doped titanium oxide thermal spray coating which is a visible light type photocatalyst.

각각의 피막의 아세트알데히드 가스분해시험결과를 도 7 및 도 8에 나타낸다.The acetaldehyde gas decomposition test results of the respective coatings are shown in Fig. 7 and Fig.

도 7 및 도 8에서 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어지는 광촉매 피막은 높은 아세트알데히드 가스분해활성을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 이산화탄소에 대해서도 아세트알데히드의 약 2배량의 발생을 볼 수 있어, 완전분해가 이루어졌다고 생각된다.It can be seen from FIGS. 7 and 8 that the photocatalytic coating obtained by the method for producing a photocatalytic coating according to the present invention exhibits a high acetaldehyde gas decomposition activity. In addition, about 2 times as much of acetaldehyde as that of carbon dioxide can be seen, and it is considered that complete decomposition is achieved.

한편, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막은 유황도프산화티타늄과 비교하여도 동등한 가스제거성능을 나타내었다. 그러나, 이산화탄소 발생량이 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하여 적고, 시험 후에 중간생성물로 생각되는 산미향이 났다. 따라서, 이 경우의 가스분해반응은 완전하지는 않았던 것으로 추측된다.On the other hand, the photocatalytic film obtained by the post mortem method exhibited the same gas removal performance as compared with the sulfur doped titanium oxide. However, the amount of generated carbon dioxide was smaller than that of the photocatalyst film obtained by the method of manufacturing the photocatalyst coating according to the present invention, and there was a stain smell which was considered as an intermediate product after the test. Therefore, it is presumed that the gas decomposition reaction in this case was not complete.

시판의 광촉매 타일에 대하여 실시한 가스분해시험결과는 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하면 꽤 낮은 분해활성이 되었다.The results of the gas decomposition test conducted on the commercially available photocatalytic tile showed a considerably low decomposition activity as compared with the photocatalytic film obtained by the method for producing the photocatalytic film to which the present invention was applied.

또한, 광촉매 피막의 살균효과에 대해서도 평가하였다.In addition, the germicidal effect of the photocatalytic coating was also evaluated.

도 9에 평가시험방법의 개념도를 나타낸다. 평가에 이용한 용사피막의 시험편은 약 50mm각의 크기로, 기재에는 도자기 타일을 사용했다. 시험편은 표면을 아세톤 세척하고, 자외선(자외선 강도 : 1mW/cm2)을 6시간 조사하는 전처리를 실시하여 항균의 평가시험에 제공하였다.Fig. 9 shows a conceptual diagram of the evaluation test method. The test piece of the thermal spray film used in the evaluation was about 50 mm square, and ceramic tiles were used for the substrate. The test pieces were subjected to an antimicrobial evaluation test by pretreating the surface with acetone and irradiating with ultraviolet light (ultraviolet intensity: 1 mW / cm 2 ) for 6 hours.

평가시험방법은 샬레(직경 90mm)에 각각의 샘플을 설치하고, 대장균 현탁액을 30ml 추가하여 이것을 형광등에 의한 조사조건(조도 1700lux) 하에서 30℃로 유지한 상태로 방치한 후, 잔존하는 세균수를 경시적으로 측정하였다. 또한, 세균수의 측정은 콜로니카운트법으로 하였다.Each of the samples was placed in a chalet (diameter 90 mm), 30 ml of Escherichia coli suspension was added, and the mixture was allowed to stand at 30 占 폚 under irradiation condition (illumination: 1700 lux) with a fluorescent lamp. Were measured with time. The number of bacteria was measured by a colony count method.

평가한 샘플은 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과, 유황도프산화티타늄 피막과, 시판의 광촉매 타일이다. 평가시험결과를 도 10에 나타낸다.The evaluated samples are a photocatalyst film obtained by the method for producing a photocatalyst film to which the present invention is applied, a sulfur-doped titanium oxide film, and a commercially available photocatalytic tile. The evaluation test results are shown in Fig.

도 10에서 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 대장균에 대한 살균력은 30분에서 4오더 감소, 180분에서 6오더 모든 균을 살균이라는 높은 살균특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은 유황도프산화티타늄에서 볼 수 있었던 30분에서 6오더의 살균력에는 미치지 않았지만, 실용화에는 충분한 성능을 가지고 있다고 말할 수 있다. 또한, 시판의 광촉매 타일은 블랭크와 비교하여도 생균수의 감소는 거의 보이지 않는 낮은 성능이었다.10 shows that the photocatalytic film obtained by the method of manufacturing the photocatalyst film according to the present invention exhibits a high sterilization characteristic, that is, sterilizing power against E. coli is reduced to 4 orders of 30 minutes and sterilization of all bacteria of 6 to 180 minutes. This does not reach the sterilizing power of 30 minutes to 6 orders, which was found in sulfur dioxide titanium oxide, but it can be said that it has sufficient performance for practical use. In addition, commercially available photocatalytic tiles had a low performance in which the number of living cells was hardly reduced even when compared with the blank.

<2. 변형례 1><2. Modification Example 1>

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는 루틸형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하고 있지만, 아나타제형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하여도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면, 입경이 10nm 정도의 아나타제형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하여도 좋다. 또한, 이때 물 슬러리 중에서는 아나타제형의 이산화티타늄 분말은 응집하여 1㎛~5㎛ 정도의 입경을 이루고 있다.In the method for producing a photocatalyst film according to the present invention, a water slurry is produced using a rutile type titanium dioxide powder and an aqueous solution of iron chloride, but an aqueous slurry using an anatase type titanium dioxide powder and an aqueous solution of iron chloride may be produced. Specifically, for example, an aqueous slurry using an anatase type titanium dioxide powder having a particle size of about 10 nm and an aqueous solution of iron chloride may be produced. At this time, in the water slurry, the anatase type titanium dioxide powder agglomerates to have a particle size of about 1 to 5 mu m.

다만, 아나타제형의 이산화티타늄 분말에서는 가시광에서 여기되는 여기전자가 밴드갭을 초과하는 것이 곤란하고, 가시광 응답성이 나오기 어렵기 때문에 용사온도를 고온으로 하여 용사 시 열에 의해 루틸형의 결정구조로 변화시킨 다음 대상물에 코팅할 필요가 있다. 구체적으로는, 화염(프레임) 온도를 2000℃ 이상의 고온으로 하고, 용사 시 열로 이산화티타늄 분말의 결정구조를 루틸형으로 바꿔서 광촉매 피막을 성막할 필요가 있다. 따라서, FeO(OH)를 담지시키는 경우에는 무리하게 고가의 아나타제형 산화티타늄을 사용하지 말고, 처음부터 루틸형 산화티타늄을 이용하는 것이 바람직하다.However, in an anatase type titanium dioxide powder, it is difficult for the excited electrons excited in visible light to exceed the bandgap, and since the visible light responsiveness is hard to come out, the thermal spraying temperature is changed to a rutile crystal structure And then coated on the object. Specifically, it is necessary to form the photocatalyst film by setting the flame (frame) temperature to a high temperature of 2000 ° C or higher, and changing the crystal structure of the titanium dioxide powder to rutile type by heat during spraying. Therefore, in the case of supporting FeO (OH), it is preferable to use rutile type titanium oxide from the beginning without using expensive expensive anatase type titanium oxide.

<3. 변형례 2><3. Modification Example 2>

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는 루틸형의 이산화티타늄 분말에 가시광 응답기능을 나타내는 FeO(OH)를 담지하여 가시광 응답형 촉매피막을 실현하는 경우를 예로 들어 설명을 하고 있다.In the method for producing a photocatalyst film according to the present invention, a visible light-responsive catalyst coating is realized by supporting FeO (OH), which exhibits a visible light response function, on a rutile titanium dioxide powder.

그러나, 광촉매 입자에 담지하는 것은 가시광 응답기능을 나타내는 것에 한정될 필요는 없고, 조촉매 기능을 나타내는 Fe2O3 등이어도 좋다.However, it is not necessary that the catalyst is supported on the photocatalyst particles, but it may be Fe 2 O 3 or the like which exhibits a promoter function.

구체적으로는, 예를 들면, 입경이 10nm 정도의 아나타제형의 이산화티타늄 분말과 산화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하고(이때, 물 슬러리 중에서는 아나타제형의 이산화티타늄 분말은 응집하여 1㎛~5㎛ 정도의 입경을 이루고 있다.), 생성된 물 슬러리를 이용해서 용사하여 조촉매 기능을 나타내는 Fe2O3이 담지된 아나타제형의 이산화티타늄을 적층하여 광촉매 피막을 성막하여도 좋다.Specifically, for example, an aqueous slurry of anatase type titanium dioxide powder having a particle size of about 10 nm and an aqueous iron oxide solution is produced (in this case, the titanium dioxide powder of anatase type aggregates in a water slurry, ), And an anatase type titanium dioxide on which Fe 2 O 3 is supported, which has a promoter function, is sprayed using the resulting water slurry to form a photocatalyst film.

이 경우 용사 온도조건은 염화(프레임) 온도가 300~2000℃이고, 용사속도는 800~2000m/sec.이다.In this case, the spraying temperature condition is a chlorination (frame) temperature of 300 to 2000 ° C. and a spraying speed of 800 to 2000 m / sec.

또한, 아나타제형의 이산화티타늄이 루틸형의 이산화티타늄에 비해 높은 촉매활성을 나타낼 수 있다. In addition, the anatase type titanium dioxide can exhibit a higher catalytic activity than the rutile type titanium dioxide.

<4. 은 담지에 대해><4. About donation>

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례에서는, 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 이용하여 용사함으로써, 철 산화물, 수산화물, 옥시수산화물의 적어도 1종류의 형태가 담지된 이산화티타늄 피막을 성막하는 경우를 예로 들어 설명을 하고 있지만, 철뿐만 아니라 은 산화물, 수산화물, 옥시수산화물의 적어도 1종류의 형태를 담지한 이산화티타늄 피막을 성막하여도 좋다. In one example of the method for producing a photocatalytic film to which the present invention is applied, a titanium dioxide film on which at least one form of iron oxide, hydroxide, and oxyhydroxide is supported by spraying using a water slurry using titanium dioxide powder and an aqueous solution of iron chloride It is also possible to form a titanium dioxide film carrying not only iron but also at least one type of oxide, hydroxide or oxyhydroxide.

구체적으로는, 예를 들면, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철 수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe = 99.7:0.3이 되도록, 또한, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 질산은 수용액(AgNO3)의 Ag 성분이 중량비로 Ti:Ag = 99:1이 되도록, 루틸형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액과 질산은 수용액을 이용한 물 슬러리(농도 30중량%)를 생성하고, 생성된 물 슬러리를 이용해서 용사하여 광촉매 피막을 성막하여도 좋다.Specifically, for example, titanium oxide powder (TiO 2) Ti component and the iron chloride solution (FeCl 3) Ti as a weight ratio of Fe component in the: Fe = 99.7:, so that the 0.3 In addition, the titanium oxide powder (TiO 2) (Concentration 30% by weight) using a rutile type titanium dioxide powder, an aqueous solution of iron chloride and an aqueous solution of silver nitrate such that the Ti component of the silver nitrate solution and the Ag component of the silver nitrate silver solution (AgNO 3 ) were in a weight ratio of 99: And the photocatalyst film may be formed by spraying using the resulting slurry of water.

이렇게 성막함으로써 가시광 응답기능, 조촉매 기능을 가진 루틸형의 이산화티타늄 피막에 항균금속의 일종인 은 산화물(AgO2)을 담지시킴으로써 광촉매 피막에 매우 높은 항균기능을 더하는 것이 가능해져 병원이나 고령자 간호시설, 식품가공공장 등 위생이 중시되는 시설에서 바닥재, 벽재, 천장재나 부대시설 등에 적용하면 원내감염, 식중독 등의 방지에 효과적이다.By depositing silver oxide (AgO 2 ), which is a kind of antimicrobial metal, on the rutile type titanium dioxide film having a visible light response function and a cocatalytic function, it is possible to add a very high antibacterial function to the photocatalytic film, , Food processing factories, etc., it is effective to prevent infectious diseases and food poisoning by applying to flooring materials, wall materials, ceiling materials and other facilities in sanitary facilities.

여기에서, 상기한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰결과(도면에 나타내지 않음)에서 나노 크기의 은 산화물이 편석하지 않고 대체로 균등하게 분산하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 은 산화물이 대체로 균등하게 분산함으로써 안정된 항균효과를 나타내는 것이 가능해진다. It can be seen that the nano-sized silver oxide is not segregated and dispersed substantially uniformly in the result of the surface observation (not shown) of the photocatalyst film obtained by the above-mentioned method of producing the photocatalyst film using SEM-EDS. In addition, it is possible to exhibit a stable antimicrobial effect by dispersing the silver oxide in a substantially uniform manner.

그러나, 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다.However, the surface observation of the photocatalyst coating film obtained by the exclusive method was performed using SEM-EDS.

구체적으로는, 이산화티타늄분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철 수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe = 99.7:0.3이 되도록 TiO2 분말을 FeCl3 용액 중에서 2시간 교반하고, TiO2 분말에 Fe을 담지하였다. 이어서, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 질산은 수용액(AgNO3)의 Ag 성분이 중량비로 Ti:Ag : 99:1이 되도록 용액 중에 질산은 수용액을 첨가하고, 자외선을 조사하면서 교반하여 TiO2 분말에 또한 Ag을 담지하였다. 다음으로, 그 용액을 건조시켜 분쇄 후 입자경의 분급을 행하여 입도를 일치시켰다. 이어서, 만들어진 분말의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용하여 용사하여 광촉매 피막을 성막하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다.Specifically, TiO 2 powder was stirred for 2 hours in a FeCl 3 solution such that the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the Fe component of the aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) were in a weight ratio of 99.7: 0.3, 2 Fe was supported on the powder. Then, Ag component of the Ti component and a silver nitrate aqueous solution (AgNO 3) of the titanium oxide powder (TiO 2) is a Ti weight ratio: Ag: 99: silver nitrate aqueous solution was added in the solution to be 1, and the mixture was stirred and irradiated with ultraviolet rays TiO 2 The powder was also loaded with Ag. Next, the solution was dried, pulverized and classified into particle diameters to match particle sizes. Subsequently, a photocatalyst film was formed by spraying using the water slurry of the powder thus prepared (concentration: 30 wt%), and the surface of the photocatalyst film thus obtained was observed with SEM-EDS.

그 결과, 3㎛ 이상의 은 편석이 존재하는 것을 알 수 있었다. 또한, 은이 편석해 버리면 광촉매 기능이나 항균효과가 장소에 따라 달라지고, 광촉매 피막의 성능이 안정되지 않게 된다.As a result, it was found that silver segregation of 3 탆 or more was present. Further, when silver is segregated, the photocatalytic function and the antibacterial effect vary depending on the place, and the performance of the photocatalytic film becomes unstable.

또한, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다.Further, the surface of the photocatalyst film obtained by the post mortem method was observed using SEM-EDS.

구체적으로는, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 TiO2 피막을 성막하고, 성막한 피막을 중량비로 Ti:Fe = 99.7:0.3이 되도록 FeCl3 용액 중에 2시간 침지하여 TiO2 피막에 Fe을 담지하였다. 이어서, 중량비로 Ti:Ag = 99:1이 되도록 질산은 수용액 중에 침지하고 자외선을 조사하여 TiO2 피막에 Ag을 담지하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다. 또한, 이 피막을 이용한 가스분해시험결과와 살균시험결과를 도 11, 도 12에 나타낸다.Specifically, spraying was performed using an aqueous slurry of titanium dioxide powder (TiO 2 ) (concentration: 30% by weight) to prepare TiO 2 And the film thus formed was immersed in a FeCl 3 solution for 2 hours to have a weight ratio of Ti: Fe = 99.7: 0.3, thereby supporting Fe on the TiO 2 film. Subsequently, the substrate was immersed in an aqueous solution of silver nitrate so as to have a weight ratio of Ti: Ag = 99: 1, and ultraviolet rays were irradiated to carry Ag on the TiO 2 coating, and the surface of the thus obtained photocatalyst coating film was observed with SEM-EDS. Figs. 11 and 12 show the gas decomposition test results and the sterilization test results using this film.

그 결과, 3㎛ 이상의 은 편석이 존재하는 것을 알 수 있었다. 또한, 은이 편석해 버리면, 광촉매 기능이나 항균효과가 장소에 따라 달라지게 되고, 광촉매 피막의 성능이 안정되지 않게 된다.As a result, it was found that silver segregation of 3 탆 or more was present. Further, if silver becomes segregated, the photocatalytic function and the antibacterial effect are changed depending on the place, and the performance of the photocatalytic coating becomes unstable.

또한, 피막표층에 두꺼운 은 편석의 존재를 확인할 수 있었고, 이러한 표층의 은 편석에 기인하여 이산화티타늄에 도달하는 빛 강도가 저하해버리는 광촉매 성능의 저하가 우려된다.Further, the presence of thick silver segregation can be confirmed on the surface layer of the coating film, and the photocatalytic performance in which the light intensity reaching titanium dioxide is lowered due to the silver segregation of the surface layer is likely to deteriorate.

또한, 도 11에서 300ppm의 아세트알데히드를 120min에서 분해하는 것을 알 수 있다. 또한, 이산화탄소도 배량 발생하고 있어 완전분해가 이루어졌음을 확인할 수 있다. 또한, 도 12에서 106cfu/mL의 대장균을 180min에서 0으로 하고 있어, 높은 살균성능을 나타내는 것을 알 수 있다.It is also seen from Fig. 11 that 300 ppm of acetaldehyde is decomposed at 120 min. In addition, it can be confirmed that complete decomposition was achieved due to the generation of carbon dioxide. In FIG. 12, E. coli having 10 6 cfu / mL was changed from 0 min to 180 min, indicating high sterilization performance.

<5. 안료의 담지에 대해서><5. About carrying of pigment>

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례에서는, 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 이용하여 용사함으로써, 철이 담지한 이산화티타늄 피막을 성막하는 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 철뿐만 아니라 안료를 담지한 이산화티타늄 피막을 성막하여도 좋다. 또한, 안료를 담지시킴으로써 광촉매 피막을 착색할 수 있고, 안료의 부착량의 정도에 따라 색상에 변화가 발생하게 된다.In one example of the method for producing a photocatalyst film to which the present invention is applied, a case is described in which a titanium dioxide film on which iron is deposited by spraying using a water slurry using titanium dioxide powder and an aqueous solution of iron chloride is described as an example. Alternatively, a pigment-coated titanium dioxide film may be formed. Further, the photocatalyst coating can be colored by supporting the pigment, and the color is changed depending on the degree of adhesion of the pigment.

여기에서, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 안료(성분은 운모(백운모), TiO2, Fe2O3)가 중량비로 Ti:안료 = 7:3이 되도록 물 슬러리(농도 30중량%)를 생성하고, 생성된 물 슬러리를 이용하여 용사하여 성막한 광촉매 피막의 XRD에 의한 결정구조의 분석결과를 도 13에 나타낸다.A water slurry (concentration of 30% by weight) was prepared so that the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the pigment (component mica (muscovite), TiO 2 and Fe 2 O 3 ) ), And the result of analysis of the crystal structure by XRD of the photocatalyst film formed by spraying using the resulting water slurry is shown in Fig.

도 13에 나타낸 결과에서는, Fe2O3의 피크가 작고, 안료의 부착비율이 낮은 것을 확인할 수 있다.It can be confirmed from the results shown in Fig. 13 that the peak of Fe 2 O 3 is small and the adhesion ratio of the pigment is low.

여기에서, 상기한 방법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과(도면에 나타내지 않음)에서, 후술하는 전담지의 경우와 비교하여 안료의 수율이 낮은 것을 알 수 있었다.Here, in the electron microscope photographs of the photocatalytic coatings obtained by the above-mentioned method, SEM-EDS photographs, elemental analysis of elements and distribution of elemental analysis (not shown), the yields of the pigments Was low.

도 14는 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.Fig. 14 shows the results of analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the X-ray diffraction method using XRD.

구체적으로는, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 안료가 중량비로 Ti:안료 = 7:3이 되도록 두 분말을 혼합하고, 1200℃에서 30분 소성하여 얻어진 펠릿을 분쇄하고, 입자경의 분급을 실시하여 입도를 약 100㎛로 일치시켰다. 이어서, 만들어진 분말의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 광촉매를 성막하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막을 XRD로 결정구조를 분석한 결과가 도 14이다.Specifically, the two powders were mixed so that the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the pigment were in a weight ratio of Ti: pigment = 7: 3, and the pellets were fired at 1200 ° C for 30 minutes. To achieve a particle size of about 100 mu m. Next, a photocatalyst was formed by spraying using the water slurry of the powder thus prepared (concentration: 30% by weight), and the resultant crystal structure of the photocatalyst film thus obtained was analyzed by XRD.

도 14에서 나타낸 결과에서는, 안료의 성분인 Fe2O3의 피크가 크고, 안료가 많이 부착하고 있는 것을 알 수 있다.In the results shown in Fig. 14, it can be seen that the peak of Fe 2 O 3 , which is a component of the pigment, is large and a lot of pigments are attached.

여기에서, 상기한 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과(도면에 나타내지 않음)에서 안료성분인 Fe이 Ti의 16% 정도로 안료의 수율이 높은 것을 알 수 있었다. 이것은, 안료와 TiO2의 복합화에 의해 입자의 질량이 증가했기 때문이라고 생각된다.Here, the photomicrograph of SEM-EDS of the photocatalytic coating film obtained by the above-mentioned method and the result of elemental analysis of element and distribution of elemental analysis (not shown) showed that the pigment component Fe contained about 16% of Ti The yield was high. This is considered to be due to the increase in the mass of the particles due to the composite of the pigment and TiO 2 .

도 15는 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.15 shows the results of the analysis of the crystal structure of the photocatalyst film obtained by the post-deposition method using XRD.

구체적으로는 이산화티타늄 분말(TiO2)의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 TiO2 피막을 성막한다. 다음으로, 안료를 물 슬러리(농도 30중량%)로 하여 TiO2 피막에 도포한 후, 1250℃에서 1시간 소성함으로써 얻어진 TiO2와 안료의 복합피막을 XRD로 결정구조를 분석한 결과가 도 15이다. More specifically, a TiO 2 film is formed by spraying using an aqueous slurry of titanium dioxide powder (TiO 2 ) (concentration: 30 wt%). Next, the crystal structure of the composite coating film of TiO 2 and pigment obtained by applying the pigment to a TiO 2 coating as a water slurry (concentration 30% by weight) and firing at 1250 ° C for 1 hour was analyzed by XRD, to be.

도 15에서 나타낸 결과에서는, TiO2의 피크가 없어지고, X선의 침투 깊이 이상으로 표면을 안료가 덮어버렸다고 생각된다.In the results shown in Fig. 15, it is considered that the peak of TiO 2 is lost, and the surface is covered with the pigment at the penetration depth of X-ray or more.

여기에서, 상기한 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과(도면에 나타내지 않음)에서 Ti의 비율이 매우 낮아지고, 표면을 안료가 완전히 피복하고 있는 것을 알 수 있었다. 이러한 안료에 기인하여 이산화티타늄에 도달하는 빛 강도가 저하되어 버리는 광촉매 기능의 저하가 우려된다.Here, the electron microscopic photographs of the photocatalyst coating film obtained by the above-mentioned post mortar method and the results of elemental analysis of elements and distribution of elements (not shown) result in a very low Ti ratio, Was completely covered. There is a fear that the photocatalytic function, in which light intensity reaching titanium dioxide is lowered due to such a pigment, is lowered.

Claims (9)

광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정, 및
상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 음이온이 용사열로 휘발되고, 상기 화합물의 금속이온이 상기 슬러리의 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물 또는 옥시수산화물의 적어도 1 종류의 형태와, 상기 수산화물 또는 상기 옥시수산화물과 함께 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지(擔持)시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함하는
광촉매 피막의 제조방법.
A step of forming a slurry containing water, at least one kind of compound selected from water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr and Ni, or water-soluble metal salt, and water;
The slurry is sprayed so that the anions of at least one kind of the compound are volatilized by the thermal spray and the metal ions of the compound react with the water of the slurry so that at least one of the hydroxides or oxyhydroxides of Fe, And at least one kind of an oxide of Fe, Cu, Cr, or Ni produced together with the hydroxide or the oxyhydroxide is carried on the photocatalyst particles in the slurry, and the photocatalyst particles And a step of laminating on the object
A method for producing a photocatalyst coating film.
제 1항에 있어서,
상기 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 가시광 응답기능과 조촉매기능을 발현하는
광촉매피막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The hydroxides, oxyhydroxides or oxides of Fe, Cu, Cr and Ni exhibit a visible light responsive function and a cocatalyst function
A method for producing a photocatalyst coating film.
제 1항에 있어서,
상기 광촉매 입자가 루틸형 이산화티타늄 입자인
광촉매 피막의 제조방법.
The method according to claim 1,
When the photocatalyst particles are rutile titanium dioxide particles
A method for producing a photocatalyst coating film.
제 2항에 있어서,
상기 광촉매 입자가 루틸형 이산화티타늄 입자인
광촉매 피막의 제조방법.
3. The method of claim 2,
When the photocatalyst particles are rutile titanium dioxide particles
A method for producing a photocatalyst coating film.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
항균금속, 항균금속염 또는 항균금속착체에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하여 상기 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 상기 광촉매 입자와 함께 상기 항균금속, 항균금속염 또는 항균금속착체를 금속, 금속염, 금속착체, 옥시수산화물, 수산화물 또는 산화물에서 선택되는 적어도 1 종류의 형태로 대상물에 적층하는
광촉매피막의 제조방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
An antimicrobial metal, an antimicrobial metal salt or an antimicrobial metal complex to form the slurry,
The slurry is sprayed and the antimicrobial metal, the antibacterial metal salt or the antibacterial metal complex together with the photocatalyst particles are laminated on the object in at least one form selected from metal, metal salt, metal complex, oxyhydroxide, hydroxide or oxide
A method for producing a photocatalyst coating film.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
안료를 포함하여 상기 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 상기 광촉매 입자와 함께 안료를 대상물에 적층하는
광촉매 피막의 제조방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Forming a slurry containing the pigment,
The slurry is sprayed to deposit the pigment together with the photocatalyst particles on the object
A method for producing a photocatalyst coating film.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
흡착재를 포함하여 상기 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 상기 광촉매 입자와 함께 흡착재를 대상물에 적층하는
광촉매 피막의 제조방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Forming a slurry containing an adsorbent material,
The slurry is sprayed, and the photocatalyst particles and the adsorbent are laminated on the object
A method for producing a photocatalyst coating film.
광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 음이온이 용사열로 휘발되고, 상기 화합물의 금속이온이 상기 슬러리의 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물 또는 옥시수산화물의 적어도 1 종류의 형태와, 상기 수산화물 또는 상기 옥시수산화물과 함께 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조된
광촉매 피막.
A water-soluble metal complex of Fe, Cu, Cr, or Ni, or a water-soluble metal salt, and water,
The slurry is sprayed so that the anions of at least one kind of the compound are volatilized by the thermal spray and the metal ions of the compound react with the water of the slurry so that at least one of the hydroxides or oxyhydroxides of Fe, And at least one type of an oxide of Fe, Cu, Cr, or Ni produced together with the hydroxide or the oxyhydroxide is supported on the photocatalyst particles in the slurry, and the photocatalyst particles are laminated on the object Manufactured
Photocatalytic coating.
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