KR101545694B1 - Adsorbent using mcn-1 for reducing indoor air pollutants and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MCN-1(Mesoporous carbon nitride)를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 흡착제는 현저한 포름알데히드 저감 효율을 갖는다. The present invention relates to an adsorbent for reducing indoor air pollutants using mesoporous carbon nitride (MCN-1) and a method for producing the same. The adsorbent according to the present invention has significant formaldehyde abatement efficiency.

Description

MCN-1을 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제 및 이의 제조방법{ADSORBENT USING MCN-1 FOR REDUCING INDOOR AIR POLLUTANTS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adsorbent for reducing indoor air pollutants using MCN-1,

본 발명은 MCN-1(Mesoporous carbon nitride)를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 실내 공기오염물질 저감 효율이 현저히 향상될 수 있다.
The present invention relates to an adsorbent for reducing indoor air pollutants using mesoporous carbon nitride (MCN-1) and a method for producing the same. According to the present invention, the indoor air pollutant reduction efficiency can be remarkably improved.

실내환경에 대한 관심은 1990년대 이후 급격한 산업구조의 발달을 통한 에너지 소비가 급증하여 환경오염이 가중되면서 본격적으로 대두되기 시작했다. 실내 환경문제의 대표적인 실내공기질(Indoor Air Quality)에 대한 문제는 1970년대 이후 각종 산업분야에서 에너지 절감 및 효율을 높이기 위한 노력의 일환으로 건물의 열효율을 위한 밀폐화 및 고기밀화에 따른 실내공간의 변화에 따라 이들 건물의 실내공기질이 악화되면서 발생되었다. The interest in the indoor environment began to rise in earnest as the environmental pollution increased due to the rapid increase of energy consumption through the rapid industrial structure development since the 1990s. The problem of indoor air quality (indoor air quality) in the indoor environment has been changed since the 1970s as part of efforts to improve energy efficiency and efficiency in various industrial fields. The indoor air quality of these buildings deteriorated.

또한, 최근 산업기술의 발달에 따라 다양한 합성물질이 새로운 건축물재 및 실내공간에 사용되었고 다양한 화학물질의 방산에 의한 실내공기 오염으로 거주자들에게 새집증후군(Sick house syndrome)이라는 새로운 증상이 보고되고 있다. 세계보건기구(WTO)의 정의에 의하면, 새집증후군이란 화학물질 과민증(Multi chemical sensitivity)의 일종으로 포름알데히드와 휘발성 유기화합물(VOCs)로 인해 나타나는 이상 증세를 의미한다.
Recently, various synthetic materials have been used in new building material and interior space due to the development of industrial technology and new symptoms of Sick house syndrome have been reported to residents due to indoor air pollution caused by dissemination of various chemicals . According to the definition of World Health Organization (WTO), sick house syndrome is a kind of chemical sensitization, which means abnormalities caused by formaldehyde and volatile organic compounds (VOCs).

포름알데히드는 새집증후군의 가장 큰 요인 중 하나로 국내·외적으로 관심이 집중되고 있다. 새집 건축시 건축자재, 섬유, 가구 등에 사용되기 때문에 노출될 가능성이 매우 높고 산업안전보건법상으로 발암성 물질로 규정되어 있다. 포름알데히드는 산업안전보건상으로 흡입시 인체에 매우 치명적이고, 피부와 접촉시 또는 삼킬시 유해, 호흡기 화상, 점막화상, 피부자극, 눈자극, 중추신경계 억제, 알레르기 반응, 신경이상, 발암위험이 있는 것으로 제시되어 있다. 또한, 포름알데히드는 미국 산업안전보건청(OSHA), 미국 독립독성계획단(NTP)과 국제 발암성 연구소(IARC)에서 발암성 물질로 규정되어 있다. Formaldehyde is one of the biggest factors of sick house syndrome, and has attracted attention both domestically and externally. It is very likely to be exposed because it is used in building materials, textiles, furniture, etc. in building a new house and it is prescribed as a carcinogenic substance under the Industrial Safety and Health Act. Formaldehyde is highly toxic to the human body in the event of inhalation to the occupational safety and health hazards and may result in respiratory tract burns, skin burns, mucous membrane burns, skin irritation, eye irritation, central nervous system depression, allergic reactions, . Formaldehyde is also defined as a carcinogen in the United States Occupational Safety and Health Administration (OSHA), the United States Independent Toxicology Program (NTP) and the International Carcinogenicity Research Institute (IARC).

이러한 포름알데히드를 제거하기 위하여 일반적으로 흡착, 촉매 및 광 촉매 산화법을 포함하여 가스 상으로부터 제거하는 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 활성탄을 이용한 흡착법이 가장 보편적으로 사용되고 있으며, 활성탄 외에도 실리카겔, 알루미나, 제올라이트 등의 흡착제가 사용되고 있다. 그러나, 이러한 흡착제들은 포름알데히드의 흡착 효율이 낮으며 그 지속성에도 문제가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 흡착 효율이 높은 흡착제의 개발이 요구되고 있다.
In order to remove such formaldehyde, studies have been generally carried out to remove it from the gas phase, including adsorption, catalyst and photocatalytic oxidation. Among them, an adsorption method using activated carbon is most commonly used, and in addition to activated carbon, adsorbents such as silica gel, alumina, and zeolite are used. However, these adsorbents have low adsorption efficiency of formaldehyde and are known to have problems with their persistence. Therefore, development of an adsorbent having a high adsorption efficiency is required.

본 발명자들은 새집증후군을 유발하는 실내공기 오염물질인 포름알데히드를 제거하기 위하여, MCN-1을 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
The present inventors intend to provide an adsorbent for reducing indoor air pollutants using MCN-1 and a method for producing the same, in order to remove formaldehyde, which is an indoor air pollutant causing sick house syndrome.

일 측면에 따르면, MCN-1(Mesoporous carbon nitride)를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제가 개시된다. According to one aspect, an adsorbent for reducing indoor air pollutants using mesoporous carbon nitride (MCN-1) is disclosed.

상기 MCN-1는 암모니아 처리될 수도 있다.
The MCN-1 may be treated with ammonia.

다른 측면에 따르면, MCN-1를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제의 제조방법에 개시된다. 상기 방법은 메조포러스 물질과 카본 니트리드를 혼합하여 MCN-1를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 추가로 생성된 MCN-1를 암모니아 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
According to another aspect, a method for producing an adsorbent for reducing indoor air pollutants using MCN-1 is disclosed. The method may include providing the MCN-1 by mixing the mesoporous material and the carbonitride. The method may further comprise ammonia treatment of the further produced MCN-I.

본 발명에 따른 MCN-1를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제는 현저히 우수한 포름알데히드 제거 효율을 가질 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 암모니아 처리된 MCN-1를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제는 95% 이상의 포름알데히드 제거 효율을 가질 수 있다.
The adsorbent for reducing indoor air pollutants using MCN-1 according to the present invention can have remarkably excellent formaldehyde removal efficiency. In particular, the adsorbent for reducing indoor air pollutants using ammonia-treated MCN-1 according to the present invention may have a formaldehyde removal efficiency of 95% or more.

도 1은 실시예 2에 따른 MCN-1의 암모니아 처리를 위한 장치의 모식도를 나타낸다.
도 2는 실험예 2에 따른 포름알데히드 흡착 방법을 나타낸다.
도 3은 실험예 2에 따른 포름알데히드의 농도의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
1 shows a schematic diagram of an apparatus for treating ammonia of MCN-1 according to Example 2. Fig.
Fig. 2 shows a formaldehyde adsorption method according to Experimental Example 2. Fig.
3 is a graph showing the measurement results of the concentration of formaldehyde according to Experimental Example 2. FIG.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이고, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, , Steps, operations, elements, components, or combinations thereof, as a matter of principle.

본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안될 것이다.Unless otherwise defined herein, all terms used, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art and should not be construed as an ideal or overly formal sense.

일 구현예에 따르면, MCN-1(Mesoporous carbon nitride)를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제가 제공된다.
According to one embodiment, there is provided an adsorbent for reducing indoor air pollutants using mesoporous carbon nitride (MCN-1).

본 명세서에서 사용된 용어 "실내 공기오염물질"은 먼지, 중금속, 연소가스, 포름알데히드, 휘발성유기화합물과 같은 오염물질을 의미한다. 일 실시예에서, 실내 공기오염물질로서 포름알데히드를 사용하였다. The term "indoor air pollutant " as used herein means pollutants such as dust, heavy metals, combustion gases, formaldehyde, and volatile organic compounds. In one embodiment, formaldehyde was used as the indoor air pollutant.

상기 포름알데히드(HCHO)는 분자량이 30이고, 녹는점은 -92℃이며 하기의 화학식 (1)과 같은 구조식을 갖는 물질을 의미한다. 포름알데히드는 상온에서 기체상태이며 무수물은 중합되기 쉽기 때문에, 세 분자가 하기의 화학식 (2)와 같은 트리옥산으로 중합된다. 상업용으로는 포리말린이라 불리는 37% 수용액 상태로 사용되며 합성용으로 이용될 때에는 하기의 화학식 (3)과 같은 파라포름알데히드인 고체상 고분자물질로 만들어 이 물질을 가열하여 얻어진다. The formaldehyde (HCHO) has a molecular weight of 30 and a melting point of -92 캜, which means a material having a structural formula represented by the following formula (1). Since formaldehyde is in a gaseous state at room temperature and anhydrides are liable to polymerize, three molecules are polymerized with trioxane such as the following formula (2). In the case of commercial use, it is used in the form of a 37% aqueous solution called polyimide. When it is used for synthesis, it is made into a solid polymeric material of paraformaldehyde such as the following chemical formula (3)

Figure 112013051096166-pat00001

Figure 112013051096166-pat00001

상기의 포름알데히드의 화학구조에서와 같이, 탄소와 산소의 이중결합은 화학반응의 중요한 작용기가 되는데, 상대적으로 탄소가 산소보다 전기적으로 양성을 띠기 때문에 전기적으로 음성인 원소가 존재하는 물질과 쉽게 반응할 수 있다. 포름알데히드의 이러한 특성을 이용하여 흡착제가 제조될 수 있다.
As in the chemical structure of formaldehyde, the double bond of carbon and oxygen is an important functional group in the chemical reaction. Because carbon is more positively positively than oxygen, it easily reacts with a substance in which electronegative elements are present. can do. Adsorbents can be prepared using these properties of formaldehyde.

본 명세서에서 사용된 용어 "흡착제(adsorbent)"는 고체-액체, 기체-액체, 액체-액체 계면에서 기체 혹은 액체중의 특정 성분을 농축시킬 수 있는 물질을 의미한다. 흡착제에 어떤 성분이 흡착되어 있을 때, 흡착된 성분을 흡착질이라 한다. 흡착은 고체의 계면 어느 곳에서도 일어나며, 흡착제는 다공성이고 모세관이 많을수록 흡착에 필요한 고체의 계면이 증가한다. 흡착제가 갖추어야 할 가장 중요한 성질은 비표면적 및 흡착물질에 대한 친화력이며, 비표면적과 친화력이 클 수록 흡착효과는 커지게 된다. As used herein, the term "adsorbent " refers to a substance capable of concentrating certain components of the gas or liquid at the solid-liquid, gas-liquid or liquid-liquid interfaces. When a component is adsorbed on the adsorbent, the adsorbed component is referred to as an adsorbate. The adsorption takes place at any interface of the solid, the adsorbent is porous and the more capillary the more the interface of the solid required for adsorption is increased. The most important property that the adsorbent should have is the specific surface area and the affinity for the adsorbed material. The larger the specific surface area and affinity, the larger the adsorption effect.

상기 구현예에서, 흡착제는 전체 기공부피 및 평균 기공크기를 증가시키는 것에 의해 비표면적을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 비표면적 약 300m2/g 내지 약 700m2/g, 전체 기공부피 약 0.5cm3/g 내지 약 0.8cm3/g, 및 평균 기공크기 약 4.0nm 내지 약 7.0nm를 갖는 흡착제가 제조되었다.
In this embodiment, the adsorbent can increase the specific surface area by increasing the total pore volume and average pore size. In one embodiment, an adsorbent having a specific surface area of about 300 m 2 / g to about 700 m 2 / g, a total pore volume of about 0.5 cm 3 / g to about 0.8 cm 3 / g, and an average pore size of about 4.0 nm to about 7.0 nm .

상기 구현예에서, MCN-1는 암모니아 처리된 것일 수도 있다. 암모니아 처리된 MCN-1를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제는 비표면적 약 500m2/g 내지 약 700m2/g, 전체 기공부피 약 0.7cm3/g 내지 약 0.8cm3/g, 및 평균 기공크기 약 4.0nm 내지 약 5.0nm를 가질 수도 있다.
In this embodiment, MCN-1 may be ammoniated. The adsorbent for reducing indoor air pollutants using ammonia-treated MCN-1 has a specific surface area of about 500 m 2 / g to about 700 m 2 / g, a total pore volume of about 0.7 cm 3 / g to about 0.8 cm 3 / g, And may have a size of about 4.0 nm to about 5.0 nm.

다른 구현예에 따르면, MCN-1를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제의 제조방법이 제공된다. 상기 방법은 메조포러스 물질과 카본 니트리드를 혼합하여 MCN-1를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 추가로 상기 MCN-1를 암모니아 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
According to another embodiment, a method for producing an adsorbent for indoor air pollutant abatement using MCN-1 is provided. The method may include providing the MCN-1 by mixing the mesoporous material and the carbonitride. The method may further comprise treating the MCN-1 with ammonia.

MCNMCN -1을 제공하는 단계≪ / RTI >

상기 MCN-1을 제공하는 단계는 메조포러스 물질과 카본 니트리드를 혼합하는 것에 의해 수행될 수 있다. The step of providing the MCN-1 may be performed by mixing the mesoporous material with carbon nitride.

상기 메조포러스 물질은 일정한 크기의 기공이 규칙적으로 배열된 물질을 의미한다. 상기 메조포러스 물질은 1 내지 50nm 또는 1 내지 20nm 크기의 기공을 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 메조포러스 물질은 5 내지 10nm 크기의 기공을 가질 수 있다. The mesoporous material means a material in which regular pores are regularly arranged. The mesoporous material may have pores having a size of 1 to 50 nm or 1 to 20 nm. Preferably, the mesoporous material may have a pore size of 5 to 10 nm.

상기 메조포러스 물질은 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 티타노실리케이트, 알루미노포스페이트, 실리코알루미노포스페이트 및 보로실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 상기 메조포러스 물질을 실리카일 수 있다. The mesoporous material may be selected from the group consisting of silica, silicates, aluminosilicates, titanosilicates, aluminophosphates, silicoaluminophosphates, and borosilicates. Preferably, the mesoporous material may be silica.

일 실시예에서 SBA-15 실리카가 사용되었다.
In one embodiment, SBA-15 silica was used.

상기 카본 니트리드(carbon nitride)는 물질 응용에서 탄소를 보완하기 위해 가장 전도유망한 후보로서, 특히 탄소 나노구조에서 질소원자의 incorporation은 기계적, 전도성, field-emission 그리고 에너지-저장 특징을 증가시킬 수 있기 때문에 전 세계적으로 주목 받고 있는 매력적인 물질이다. The carbon nitrides are the most promising candidates for complementing carbon in material applications, especially incorporation of nitrogen atoms in carbon nanostructures can increase mechanical, conductive, field-emission and energy-storage characteristics It is an attractive material attracting worldwide attention.

일 실시예에서 ethylenediamine과 carbon tetracholride를 사용하였다.
In one embodiment, ethylenediamine and carbon tetracholide were used.

MCNMCN -- 1를1 암모니아 처리하는 단계 Ammonia treatment step

상기 MCN-1를 암모니아 처리하는 단계는 수소와 질소로 이루어진 NH3를 이용하여 고온에서 활성화시키는 방법을 의미한다. 암모니아 처리에 의해 질소기능기가 증가함으로써, 실내 공기오염물질과의 친화력이 더욱 향상될 수 있다. The step of treating the MCN-1 with ammonia means a method of activating the MCN-1 at high temperature using NH 3 composed of hydrogen and nitrogen. Since the nitrogen functional group is increased by the ammonia treatment, the affinity with the indoor air pollutant can be further improved.

상기 MCN-1의 암모니아 처리는 MCN-1를 반응기에 넣고 약 600℃ 내지 약 800℃의 온도에서 약 2시간 동안 NH3를 흘려주면서 수행될 수 있다. 활성화 온도가 증가할수록, MCN-1의 비표면적과 기공율은 증가될 수 있으나, 약 800℃를 초과하는 경우에는 질소기능기의 형성이 감소될 수 있다.The ammonia treatment of MCN-1 can be carried out by introducing MCN-1 into the reactor and flowing NH 3 at a temperature of about 600 ° C to about 800 ° C for about 2 hours. As the activation temperature increases, the specific surface area and porosity of MCN-1 may be increased, but above about 800 ° C the formation of nitrogen functional groups may be reduced.

일 실시예에서, MCN-1의 암모니아 처리는 약 700℃의 온도에서 약 2시간 동안 수행되었다.
In one embodiment, the ammonia treatment of MCN-1 was carried out at a temperature of about 700 DEG C for about 2 hours.

상기 구현예에 따른 암모니아 처리된 MCN-1를 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제는 95% 이상의 포름알데히드 제거 효율을 나타낼 수 있다. The adsorbent for reducing indoor air pollutants using ammonia-treated MCN-1 according to the above embodiment can exhibit formaldehyde removal efficiency of 95% or more.

일 실시예에서, 99% 이상의 포름알데히드 제거 효율을 나타내었다.
In one embodiment, it exhibited a formaldehyde removal efficiency of at least 99%.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1:  One: MCNMCN -1 제조-1 manufacture

150℃에서 합성된 메조포러스 실리카 SBA-15 0.5g을 ethylenediamine 1.35g 및 carbon tetrachloride 3g로 이루어진 혼합물에 첨가한 후, 90℃에서 6시간 동안 교반하에 녹였다. 그 후 생기는 어두운 갈색의 고체 혼합물을 12시간 동안 오븐에서 건조시키고, 갈아서 고운 파우더를 제조하였다. 0.5 g of mesoporous silica SBA-15 synthesized at 150 ° C was added to a mixture of 1.35 g of ethylenediamine and 3 g of carbon tetrachloride and dissolved at 90 ° C for 6 hours under stirring. The resulting dark brown solid mixture was dried in an oven for 12 hours and ground to produce a fine powder.

실시예Example 2:  2: MCNMCN -1의 암모니아 처리-1 ammonia treatment

상기 제조된 MCN-1를 암모니아 처리하는 것에 의해 활성화하였다. The prepared MCN-1 was activated by ammonia treatment.

MCN-1를 U자 형태의 반응기에 넣고 PID를 사용하여 700°C에서 2시간 동안 50ml/min의 유량으로 NH3를 흘러주었다. 그 다음, MCN-1 표면에 물리 흡착된 암모니아를 상온에서 50ml/min의 유량으로 질소 분위기하에서 퍼지(purge)함으로서 제거하였다. 이렇게 제조된 흡착제를 MCN-1-NH3로 명명하였다. 도 1은 상기에서 사용된 MCN-1의 암모니아 처리를 위한 장치의 모식도를 나타낸다.
MCN-1 was placed in a U-shaped reactor and NH 3 was flowed at 700 ° C for 2 hours at a flow rate of 50 ml / min using PID. Next, ammonia physically adsorbed on the surface of MCN-1 was removed by purging under a nitrogen atmosphere at a flow rate of 50 ml / min at room temperature. The adsorbent thus prepared was named MCN-1-NH 3 . 1 shows a schematic diagram of an apparatus for treating ammonia of MCN-1 used above.

실험예Experimental Example 1: 흡착제의 분석 1: Analysis of adsorbent

(1) XPS 분석(1) XPS analysis

상기 실시예 1 및 2에 의해 제조된 MCN-1 및 MCN-1-NH3, 및 대조군으로서 CMK-3의 표면에 함유되어 있는 물질을 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)로 측정하였다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
The MCN-1 and MCN-1-NH 3 prepared in Examples 1 and 2 and the substance contained in the surface of CMK-3 as a control group were measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results are shown in Table 1 below.

SampleSample XPS에 측정된 원자 표면 농도 (%)The atomic surface concentration (%) measured in XPS CC OO NN CMK-3CMK-3 96.6796.67 2.112.11 -- MCN-1MCN-1 75.8375.83 2.612.61 20.9420.94 MCN-1-NH3 MCN-1-NH 3 83.4583.45 1.221.22 15.3315.33

상기 표 1로부터 알 수 있듯이, CMK-3는 대부분 표면에 C를 포함하고 있었으며 2.11%의 O 를 갖고 있었다. MCN은 CMK-3에 비해 C가 적은 대신, 질소 함량이 20.94%로 매우 높음을 알 수 있다. 즉, MCN는 함유된 질소에 의한 질소 기능기를 다량 포함하고 있음을 알 수 있었다. As can be seen from the above Table 1, CMK-3 mostly contained C at its surface and had 2.11% of O. MCN showed a higher C content than CMK-3 and a very high nitrogen content of 20.94%. That is, MCN contained a large amount of nitrogen functional groups due to contained nitrogen.

한편, MCN-NH3는 MCN에 비해 질소 함유량이 다소 감소하였다. 이는 고온의 암모니아 처리에 의해 MCN 표면에 존재하고 있던 질소 성분이 손실된 것으로 예측된다.
On the other hand, the content of nitrogen in MCN-NH 3 was slightly decreased compared with that of MCN. It is predicted that the nitrogen component present on the MCN surface is lost due to the high temperature ammonia treatment.

(2) 비표면적 분석(2) Specific surface area analysis

상기 실시예 1 및 2의 방법에 의해 제조된 흡착제의 비표면적, 전체 기공부피 및 평균 기공크기를 알아보기 위하여 200℃의 진공하에서 전처리한 흡착제에 대해 질소 흡착 및 탈착양을 측정하였다(BELSORP-MINI, BEL Japan Inc.). 이를 통해 등온 흡착 탈착 곡선을 얻어 BET(Brunaure-Emmett-Teller)식 방법으로 비표면적(specific surface area), 전체 기공부피(total pore volume), 및 평균 기공크기(average pore diameter)를 계산하였다. 대조군으로서 질소성분이 포함되지 않은 CMK-1(Mesoporous carbon)의 비표면적, 전체 기공부피 및 평균 기공크기를 상기와 동일한 방법으로 계산하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
To determine the specific surface area, the total pore volume and the average pore size of the adsorbent prepared by the methods of Examples 1 and 2, the amount of nitrogen adsorption and desorption was measured for adsorbent pretreated at 200 ° C under vacuum (BELSORP-MINI , BEL Japan Inc.). The specific surface area, total pore volume, and average pore diameter were calculated by the BET (Brunaure-Emmett-Teller) method using isothermal adsorption desorption curves. The specific surface area, total pore volume, and average pore size of CMK-1 (mesoporous carbon) containing no nitrogen component as a control group were calculated in the same manner as above. The results are shown in Table 2.

SampleSample 비표면적(m2/g)Specific surface area (m 2 / g) 전체 기공부피(cm3/g)Total pore volume (cm 3 / g) 평균 기공크기(nm)Average pore size (nm) CMK-3CMK-3 11781178 1.281.28 3.83.8 MCN-1MCN-1 375375 0.570.57 6.46.4 MCN-1-NH3 MCN-1-NH 3 628628 0.780.78 5.05.0

상기 표 2로부터 알 수 있듯이, CMK-3의 비표면적은 1178m2/g으로 가장 컸고, MCN은 375m2/g로 가장 적었다. 반면 MCN을 암모니아로 활성화시킨 MCN-1-NH3의 경우 비표면적이 628m2/g으로 크게 증가하였다. 따라서, 암모니아 활성화시키는 경우, 생성된 micropore와 기공크기가 감소함에 따라 표면적이 증가한 것으로 생각된다.
As shown in Table 2, the specific surface area of CMK-3 was the largest at 1178 m 2 / g and the MCN was the smallest at 375 m 2 / g. On the other hand, the specific surface area of MCN-1-NH 3 with MCN activated with ammonia increased to 628 m 2 / g. Therefore, when ammonia is activated, it is considered that the surface area increases as the micropore and pore size are decreased.

실험예Experimental Example 2 : 포름알데히드 흡착실험 2: Formaldehyde adsorption experiment

본 실험은 100ppm 포름알데히드 가스를 사용하여 수행하였다. 실험 전에 10L 알루미늄백을 외부 공기에 의한 오염을 방지하기 위하여 펌프로 세척하고 진공상태로 비워두었다. 질소 가스를 이용하여 포름알데히드 농도를 1ppm으로 조절하였다. 실시예 1 및 2에 의해 제조된 MCN-1, MCN-1-NH3 및 대조군으로서 CMK-3를 각각 0.07g을 투입하였다. 또한, 흡착되는 동안 온도에 의한 영향을 제거하기 위하여 인큐베이터를 사용하여 온도를 30℃로 유지하고, 가스와의 혼합을 증가시키기 위해 쉐이킹 인큐베이터에서 교반시켰다. 포름알데히드 흡착 방법을 도 2에 나타내었다. This experiment was carried out using 100 ppm formaldehyde gas. Prior to the experiment, the 10L aluminum bag was cleaned with a pump and emptied in a vacuum to prevent contamination by outside air. The formaldehyde concentration was adjusted to 1 ppm by using nitrogen gas. 0.07 g of each of MCN-1, MCN-1-NH 3 and CMK-3 prepared in Examples 1 and 2, respectively, was added. Also, the temperature was kept at 30 캜 using an incubator to remove the influence of the temperature during the adsorption, and the stirring was carried out in a shaking incubator to increase the mixing with the gas. The formaldehyde adsorption method is shown in Fig.

흡착된 포름알데히드의 농도를 포름알데히드 분석기(4000Series, Woori System, Korea)를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 하기의 표 3 및 도 3에 나타내었다.
The concentration of adsorbed formaldehyde was measured using a formaldehyde analyzer (4000 Series, Woori System, Korea). The results are shown in Table 3 and FIG.

SampleSample 0분0 minutes 10분10 minutes 40분40 minutes 80분80 minutes CMK-3CMK-3 1.101.10 0.750.75 0.650.65 0.580.58 MCN-1MCN-1 1.001.00 0.230.23 0.210.21 0.200.20 MCN-1-NH3 MCN-1-NH 3 1.001.00 0.040.04 0.030.03 0.250.25

(단위 : ppm)
(Unit: ppm)

상기 표 3으로부터 알 수 있듯이, 실시예 1에서 제조한 MCN-1의 포름알데히드 저감 효과는 CMK-3에 비해 우수하였다. 특히, 실시예 2에 따라 암모니아로 처리된 MCN-1-NH3의 경우 약 99%의 포름알데히드 저감 효과를 나타내었다. 이는 MCN-1에 암모니아를 처리함으로써, 비표면적 증가와 특히 표면에 생성된 다량의 질소작용기에 활성점이 증가함에 따라, 저감효율이 증가한 것으로 판단된다.
As can be seen from the above Table 3, the effect of reducing formaldehyde of MCN-1 prepared in Example 1 was superior to that of CMK-3. In particular, MCN-1-NH 3 treated with ammonia according to Example 2 showed about 99% reduction in formaldehyde. It is considered that the reduction efficiency is increased by increasing the specific surface area by treating ammonia with MCN-1 and increasing the active sites on a large amount of nitrogen functional groups particularly on the surface.

특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions are illustrative only for the purpose of illustrating embodiments of the present invention and that the embodiments of the present invention may be embodied in various forms and that all changes, ≪ / RTI >

Claims (8)

암모니아 처리된 MCN-1(Mesoporous carbon nitrIde)을 이용한 실내 공기오염물질 저감용 흡착제로서, 비표면적이 500m2/g 내지 700m2/g, 전체 기공부피가 0.7cm3/g 내지 0.8cm3/g, 및 평균 기공크기가 4.0nm 내지 5.0nm를 갖는 것인, 흡착제.
The adsorbent has a specific surface area of 500 m 2 / g to 700 m 2 / g and a total pore volume of 0.7 cm 3 / g to 0.8 cm 3 / g , And an average pore size of 4.0 nm to 5.0 nm.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 실내 공기오염물질은 포름알데히드인, 흡착제.
The method according to claim 1,
Wherein the indoor air pollutant is formaldehyde.
메조포러스 물질과 카본 니트리드를 혼합하여 MCN-1를 제조하고, MCN-1를 암모니아 처리하는 단계를 포함하는, 실내 공기오염물질 저감용 흡착제의 제조방법.
A method for producing an adsorbent for indoor air pollutant abatement, comprising the step of mixing MCN-1 with a mesoporous material and carbonitrile to treat MCN-1 with ammonia.
삭제delete 제 4항에 있어서,
상기 암모니아 처리는 MCN-1를 600℃ 내지 800℃에서 NH3와 반응시키고 N2를 흘려주는 것에 의해 수행되는 것인, 흡착제의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the ammonia treatment is carried out by reacting MCN-1 with NH 3 at 600 ° C to 800 ° C and flowing N 2 .
제 4항에 있어서,
상기 실내 공기오염물질은 포름알데히드인 것인, 흡착제의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the indoor air pollutant is formaldehyde.
삭제delete
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