KR101562254B1 - Macromolecular nanofiber having photocatalystic activity in visible light region and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to polymer nono-fibers having a photocatalytic activity in the visible light range and a preparing method thereof. The method includes the steps of: (a) preparing polymer nano-fibers; (b) preparing two or more types of solutions to coat the polymer nano-fibers; and (c) coating the polymer nano-fibers with the solutions. According to the present invention, the nano-fibers having the photocatalytic activity can provide a mat which has a dual bonding structure by sequentially coating substances having different function, has the photocatalytic activity by using the combined reaction of the coated substances in the visible and ultraviolet range, and has a large surface area to have excellent moisture and air permeability and protect a wound from bacteria. Also, the nano-fibers can be utilized in various fields such as medical material fields like tissue engineering, artificial blood vessels, and wound dressing, chemical or biological protective clothing, filters, purifying agents, sanitary equipment, polymer batteries, sensors, composite fields such as reinforcing materials, etc.

Description

가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 및 그 제조방법{Macromolecular nanofiber having photocatalystic activity in visible light region and manufacturing method thereof}[0001] The present invention relates to a polymer nanofiber having photocatalytic activity in a visible light region,

본 발명은 자외선 영역 및 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer nanofiber having a photocatalytic activity in an ultraviolet region and a visible light region, and a process for producing the same.

광촉매는 환경 친화성 재료로 다양한 분야에 응용될 수 있고, 2차 오염원의 배출없이 유기물을 분해할 수 있으며, 반영구적으로 사용할 수 있기 때문에 국내에서도 활발한 연구가 진행되고 있다.Photocatalysts can be applied to various fields as environmentally friendly materials, can decompose organic materials without emission of secondary pollutants, and can be used semi-permanently. Therefore, active research is underway in Korea.

이러한, 광촉매의 유기물 분해 반응은, 광촉매가 빛을 받으면 전자와 정공 쌍이 분리되고 이로 인하여 광촉매 표면에 산화 및 환원반응이 발생하여 난분해성 물질 및 오염물을 분해할 수 있으며, 광촉매의 유해성 유기물, 중금속의 제거와 물의 분해를 통한 산소와 수소의 생산 능력을 이용하면 차세대 에너지와 환경문제를 동시에 해결할 수 있다. When the photocatalyst is irradiated with light, the pair of holes and electrons are separated. As a result, an oxidation and reduction reaction occurs on the surface of the photocatalyst to decompose the decomposed materials and contaminants, and the harmful organic substances and heavy metals By using oxygen and hydrogen production capacity through elimination and decomposition of water, next generation energy and environmental problems can be solved at the same time.

더욱이, 광촉매의 산화반응은 유기물질들이 단순한 상 변화에 의하여 제거되는 것이 아니라 완전 산화에 의하여 물과 이산화탄소 등의 무해한 물질의 전환이 가능하며, 이외에도 항균작용, 항암치료작용, 친수성 처리에 의한 김서림 방지와 방호작용, 수질개선작용, 자정작용 등 각종 분야에도 적용되고 있어 차세대 청정기술로 주목받고 있다.Furthermore, the oxidation reaction of the photocatalyst is not limited to simple removal of organic substances by phase change, but it is possible to convert harmless substances such as water and carbon dioxide by complete oxidation. In addition, anti-bacterial action, anti-cancer treatment action, And has been attracting attention as a next-generation clean technology because it is applied to various fields such as protection action, water quality improvement action, and self-cleaning action.

한편, 광촉매는 이산화티타늄(TiO2)의 루타일(TiO2)타입, 아나타제(TiO2)타입, 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3), 스트론튬티아네이트(SrTiO3), 황화카드뮴(CdS), 지르코늄디옥사이드(ZrO2), 산화주석(SnO2) 및 몰리브데넘디셀레나이드(MoSe2) 등이 있으며, 특히, TiO2는 최근 몇 십년 동안 광촉매의 합성과 특성변형에 대해 매우 많은 연구가 진행 되고 있다.On the other hand, a photocatalyst is rutile (TiO 2) type, anatase (TiO 2) type, zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3), strontium thiazol carbonate (SrTiO 3), cadmium sulfide of titanium dioxide (TiO 2) ( CdS), zirconium dioxide (ZrO 2), tin oxide (SnO 2) and the molybdenum to neomdi selenide (MoSe 2) such as a can, in particular, TiO 2 is very large for a photocatalyst composite with characteristic variations over several decades recent Research is underway.

상기한 TiO2은 반도체 물질로서 자외선 영역의 빛을 흡수하여 생성된 정공(hole, hvb+)과 전자(electron, ecb-)쌍의 특징을 이용하여 물 분해, 이산화탄소 전환 그리고 오염물의 분해 같은 다양한 산화 환원 반응에 이용된다. The above-mentioned TiO 2 is a semiconductor material, which uses the characteristics of a hole (hole, hvb +) and an electron (ecb-) pair generated by absorbing light in the ultraviolet ray region to perform various redox reactions such as water decomposition, Is used for the reaction.

더욱이 TiO2 광촉매는 강산과 강염기 조건에서 안정한 물질이고, 효율이 높다는 장점이 있으며, 물리 화학적으로 안정하고 광활성이 뛰어나며 값이 저렴하고 인체에 무해한 장점이 있어 환경오염 정화에 많이 사용되고 있다. Furthermore, TiO 2 photocatalyst is stable in strong acid and strong base conditions, has advantages of high efficiency, stable physicochemically, has excellent optical activity, low cost, harmless to human body and is widely used for purification of environmental pollution.

그러나 TiO2 광촉매는 3.2 eV(385 nm)이상의 에너지를 가지는 빛이 조사되어야 활성을 나타내므로 가시광선을 조사하는 경우에는 사용할 수 없다는 점에서 TiO2 광촉매의 다양한 응용 가능성에도 불구하고 산업 현장에 직접적으로 적용하는 것에 어려움이 있어 현재 실내 공기정화 및 건물 외장 방호용 자재로 TiO2 광촉매를 이용한 제품이 시판되고는 있지만, 실제 제품을 사용할 때 외부에서 자외선을 조사해 줄 수 없으므로 실질적인 환경소재용 제품의 TiO2 광촉매 효율은 5%에도 미치지 못하는 실정이다. However, since the TiO 2 photocatalyst is activated by irradiation with light having an energy of 3.2 eV (385 nm) or more, it can not be used in the case of irradiation of visible light. Therefore, in spite of various applications of TiO 2 photocatalyst, It is difficult to apply it. Currently, products using TiO 2 photocatalyst as a material for indoor air purification and building exterior protection are available, but since it can not irradiate ultraviolet rays from outside when using actual products, TiO 2 The efficiency of the photocatalyst is less than 5%.

더욱이, 태양광에서 방출되는 자외선의 양은 전체 스펙트럼의 5% 정도이며, 가시광선은 45%정도 인데 TiO2 광촉매를 이용한 기술을 실생활에 적용시키면, 사람이 자외선에 장기간 직접적으로 노출됨으로써 피부암 등이 발병될 수 있으므로 현실적으로 불가능하기 때문에 가시광원( > 380 nm)에서 감응하는 환경소재 물질 제조 기술이 확립된다면 외부 자외선 광원 없이 태양광을 에너지원으로 하여 작동할 수 있는 친환경 물질의 상용화가 가능할 것이다. Furthermore, the amount of ultraviolet rays emitted from the sunlight is about 5% of the total spectrum, and the visible light is about 45%. When the technology using the TiO 2 photocatalyst is applied to the real world, human skin is exposed directly to ultraviolet rays for a long time, (380 nm), it will be possible to commercialize eco-friendly materials that can operate with sunlight as an energy source without an external ultraviolet light source.

또한, TiO2 광촉매는 정공과 전자의 재결합 때문에 발생하는 광촉매 효율 저하와 넓은 에너지띠 간격의 빛을 흡수하는 빛의 제약이 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 전이금속 도핑과, 금속 담지 및 표면개질 등의 연구가 진행되고 있다.In addition, TiO 2 photocatalyst has the limitation of photocatalytic efficiency caused by the recombination of holes and electrons and light which absorbs light with a wide energy band gap. In order to solve this problem, transition metal doping, metal deposition and surface modification Research is proceeding.

또한, 광촉매의 효율을 높이기 위하여 전하 쌍 재결합 속도를 늦추고 계면에서의 전자전이 속도를 높이는 다양한 방법들이 연구되고 있으며, 전이금속 도핑 연구는 이와 같은 시도의 대표적 사례라고 할 수 있는데, 전이 금속 도핑 연구는 반도체 표면에 백금이나 팔라듐 등의 귀금속을 도금하고 다른 종류의 반도체 입자를 접합하여 복합 반도체를 제조하고, 반도체 표면에 착화합물을 지지하는 기술을 이용해 전하 쌍 재결합 속도를 늦춰 광촉매의 효율을 높일 수 있으나 현재까지 활성이 높은 광촉매를 제조하지 못하고 있는 실정이다.In order to increase the efficiency of the photocatalyst, various methods for slowing the charge pair recombination speed and increasing the electron transfer rate at the interface have been studied. Transition metal doping research is a representative example of such an attempt. It is possible to increase the efficiency of the photocatalyst by slowing the rate of recombination of the charge pair by using a technique of plating a noble metal such as platinum or palladium on the surface of the semiconductor and bonding the semiconductor particles of different kinds to the compound semiconductor and supporting the complex compound on the semiconductor surface, The photocatalyst of high activity is not produced.

한편, 최근에 다공성을 가진 TiO2 광촉매가 큰 관심을 받고 있는데 다공성을 가진 TiO2 광촉매는 나노 크기의 TiO2 입자 사이에 위치한 기공들이 TiO2 입자의 틈을 벌려 비표면적을 증가시키고, 벌려진 틈으로 입사된 빛의 산란이 일어나 입자 표면의 빛의 흡수량이 늘어나며, 늘어난 비표면적에 의해 입자 표면에 흡착되는 반응물의 양을 증가시켜 광반응을 촉진시킬 수 있으나 현재까지 만족할 만큼의 활성을 가진 광촉매를 제조하지 못하고 있다. Recently, a porous TiO 2 photocatalyst has been attracting much attention. In the porous TiO 2 photocatalyst, the pores located between the nano-sized TiO 2 grains open the TiO 2 grains to increase the specific surface area, The scattering of incident light causes the absorption of light on the surface of the particles to increase and the photocatalytic reaction can be promoted by increasing the amount of reactant adsorbed on the particle surface by the increased specific surface area. However, I can not.

한편, 일반적인 다공성 TiO2의 제조 방법은 템플레이트를 사용한 방법 혹은 템플레이트를 사용하지 않는 방법이 있는데, 다공성 TiO2 광촉매에 관한 연구는 주로 합성 방법에 대한 연구가 대부분이며 다공성 TiO2 상에서의 광촉매 반응이 기존의 TiO2 입자에서와 어떻게 다른지에 대한 연구는 많이 이루어지지 않고 있다. In the meantime, general porous TiO 2 is produced by either a template method or a template-free method. Most of studies on the porous TiO 2 photocatalyst have been mainly conducted on the synthesis method, and the photocatalytic reaction on porous TiO 2 Of TiO 2 particles are not much studied.

더욱이, 대부분의 연구가 결정성이 높은 다공성 TiO2 광촉매를 제조하기 때문에 효율이 높은 이유가 결정성 때문인지 다공성 때문인지 등에 대해서도 정확한 원인에 대하여 명확하게 설명할 수 없으며 이에 따라서, 다공성을 가진 광촉매의 효율, 나노 사이즈의 결정형을 이루는 다공성의 TiO2의 합성 및 광촉매의 광활성 증가에 관한 연구가 더 필요한 실정이다.Moreover, since most of the studies produce porous TiO 2 photocatalysts with high crystallinity, it is impossible to clearly explain why the reason for the high efficiency is due to the crystallinity or the porosity, and accordingly, the reason why the photocatalyst having porosity It is necessary to further study the synthesis of porous TiO 2 , which forms a nano-size crystal form, and the increase of photocatalytic activity of the photocatalyst.

한국공개특허: 10-2011-0055904 (공개일: 2011.05.26)Korean Published Patent: 10-2011-0055904 (Published on May 26, 2011) 한국공개특허: 10-2004-0010640 (공개일: 2004.01.31)Korean Published Patent: 10-2004-0010640 (Publication date: January 31, 2004) 한국등록특허: 10-2006-0123685 (등록일: 2007.09.27)Korea Registered Patent: 10-2006-0123685 (Registered on September 28, 2007) 한국공개특허: 10-2004-0094686 (공개일: 2004.11.10)Korean Published Patent: 10-2004-0094686 (Publication date: Nov. 10, 2004)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고분자 나노섬유에 형광물질, 광촉매 활성을 가지는 금속 산화물 나노입자 및 가시광선을 안정적으로 흡수할 수 있는 금속 나노입자를 순차적으로 코팅하는 방법으로 코팅층의 이중 접합 구조를 형성시켜, 자외선 영역과 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a method of sequentially coating a polymer nanofiber with a fluorescent substance, metal oxide nanoparticles having photocatalytic activity, and metal nanoparticles capable of stably absorbing visible light To provide a polymeric nanofiber having a photocatalytic activity in an ultraviolet region and a visible light region, and a process for producing the polymer nanofiber.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, (a) 고분자 나노섬유를 제조하는 단계, (b) 상기 고분자 나노섬유를 코팅하기 위한 2종 이상의 용액을 준비하는 단계, 및 (c) 상기 용액으로 상기 고분자 나노섬유를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법을 제안한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a polymer nanofiber, comprising: (a) preparing a polymer nanofiber; (b) preparing two or more kinds of solutions for coating the polymer nanofiber; and (c) And then coating the polymer nanofibers with a solution. The present invention also provides a method for producing a polymer nanofiber having photocatalytic activity.

또한, 상기 단계 (a)에서, 고분자 나노섬유는 폴리스티렌, 염화비닐 수지, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌수지, 폴리에틸렌, 아크릴수지, 나일론 및 폴리아세탈수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 고분자를 이용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (a), the polymer nanofiber may be manufactured using one kind of polymer selected from the group consisting of polystyrene, vinyl chloride resin, acrylonitrile butadiene styrene resin, polyethylene, acrylic resin, nylon and polyacetal resin .

또한, 상기 단계 (a)에서, 상기 고분자를 에틸아세테이트(EA), 테트라하이드로퓨란(THF), 아세톤(Acetone), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH), 1-프로판올(PrOH), 1-부탄올(BtOH), 1-펜탄올(PtOH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 용매에 혼합하여 고분자 나노섬유를 제조하는 것을 특징으로 한다.In the step (a), the polymer is dissolved in a solvent such as ethyl acetate, tetrahydrofuran, acetone, methanol, ethanol, (BtOH), and 1-pentanol (PtOH) to prepare a polymer nanofiber.

또한, 상기 단계 (a)에서, 고분자 나노섬유를 멜트 블로운, 복합 방사, 분할 방사 및 전기 방사 중 선택되는 1종의 방법을 이용하여 상기 고분자 나노섬유를 제조하는 것을 특징으로 한다.Also, in the step (a), the polymer nanofiber may be produced by one of the methods selected from melt blown, composite spinning, split spinning and electrospinning.

또한, 상기 용액은 형광물질 포함 용액, 금속 산화물 나노입자 포함 용액 및 금속 나노입자 포함 용액으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The solution is characterized in that it is composed of a solution containing a fluorescent substance, a solution containing a metal oxide nanoparticle, and a solution containing a metal nanoparticle.

또한, 상기 형광물질은 이소시오시아네이트(Isothiocyanate), 인도시아닌(Indocyanine), 회흐스트(Hoechst), 프로피디엄이오다이드(Propidium iodide), 피코에리트린(Phycoerythrin), 아크리딘오렌지(Acridin orange), 악티노마이신(Actinomycin), 텍사스레드(Texas Red) 계 형광물질 및 로다민(Rhodamine)계 형광물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 한다.In addition, the fluorescent material may be selected from the group consisting of isothiocyanate, indocyanine, Hoechst, Propidium iodide, Phycoerythrin, Acridin orange, Actinomycin, Texas Red-based fluorescent material and Rhodamine-based fluorescent material.

또한, 상기 금속 산화물 나노입자는 이산화티타늄루타일(TiO2 rutile), 이산화티타늄아나타제(TiO2 anatase), 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3), 스트론튬티아네이트(SrTiO3), 황화카드뮴(CdS), 지르코늄디옥사이드(ZrO2), 산화주석(SnO2), 산화바나듐(V2O3) 및 몰리브데넘디셀레나이드(MoSe2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the metal oxide nanoparticles are titanium dioxide rutile (TiO 2 rutile), titanium dioxide, anatase (TiO 2 anatase), zinc (ZnO), tungsten oxide (WO 3), strontium thiazol carbonate (SrTiO 3), cadmium sulfide (CdS), zirconium dioxide (ZrO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 3 ) and molybdenum diselenide (MoSe 2 ) do.

또한, 상기 금속 나노입자는 금(Au) 또는 은(Ag) 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, the metal nanoparticles may be formed of gold (Au) or silver (Ag).

또한, 상기 단계 (c)는, (ⅰ) 상기 고분자 나노섬유의 표면을 술폰화 시키는 단계, (ⅱ) 상기 술폰화된 표면을 가지는 고분자 나노섬유를 상기 형광물질로 코팅하는 단계, (ⅲ) 상기 형광물질로 코팅된 표면을 가지는 고분자 나노섬유를 상기 금속 산화물 나노입자로 코팅하는 단계 및 (ⅳ) 상기 금속 산화물 나노입자로 코팅된 상기 고분자 나노섬유를 상기 금속입자로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step (c) may further include the steps of (i) sulfonating the surface of the polymer nanofiber, (ii) coating the polymer nanofiber having the sulfonated surface with the fluorescent material, (iii) Coating the polymer nanofibers having the surface coated with the fluorescent material with the metal oxide nanoparticles; and (iv) coating the polymer nanofibers coated with the metal oxide nanoparticles with the metal particles. .

또한, 상기 단계 (ⅱ)에서 사용되는 형광물질은, 폴리아릴아민염소산((Poly)allylamine hydrochloride)과 형광이소시오시아네이트(Fluorescine isothiocyanate), 인도시아닌(Indocyanine), 회흐스트(Hoechst), 프로피디엄이오다이드(Propidium iodide), 피코에리트린(Phycoerythrin), 아크리딘오렌지(Acridin orange), 악티노마이신(Actinomycin), 텍사스레드(Texas Red) 계 형광물질 및 로다민(Rhodamine)계 형광물질 중 선택되는 1종을 반응시킨 상기 형광물질 포함 용액을 상기 고분자 나노섬유에 코팅하는 것을 특징으로 한다.The fluorescent material used in the step (ii) may be selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride and fluorescein isothiocyanate, Indocyanine, Hoechst, The present invention relates to a method for producing a fluorescent dye of the formula (I) or (II), wherein the fluorescent dye is selected from the group consisting of a fluorescent dye, a fluorescent dye, a fluorescent dye, a fluorescent dye, a fluorescent dye, And the polymer nanofiber is coated with the fluorescent substance-containing solution which has been reacted with one selected from among materials.

또한, 상기 단계 (ⅲ)후, 상기 금속 산화물 나노입자를 상기 나노섬유에 고정하기 위해 폴리아릴아민염소산((Poly)allylamine hydrochloride)를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the method further comprises, after the step (iii), coating polyarylamine hydrochloride to fix the metal oxide nanoparticles to the nanofibers.

그리고, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유를 제안한다.The present invention also provides a polymer nanofiber having photocatalytic activity produced by the above method.

또한, 상기 고분자 나노섬유는 자외선 영역 및 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 것을 특징으로 한다.
Further, the polymer nanofibers have a photocatalytic activity in an ultraviolet region and a visible light region.

본 발명에 따른 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 및 그 제조방법에 따르면, 고분자 나노섬유에 작용이 다른 각각의 물질을 순차적으로 코팅하여 이중 접합 구조를 가지며, 각각의 다른 물질의 코팅으로 인해 복합 능력을 가지는 고분자 나노섬유를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.According to the polymer nanofiber having photocatalytic activity in the visible light region according to the present invention and the method of manufacturing the polymer nanofiber, each material having a different action on the polymer nanofibers is sequentially coated to have a double junction structure, Thereby providing a method for producing a polymer nanofiber having a complex ability.

또한, 본 발명에 따른 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유는 자외선 영역뿐만 아니라 에너지 준위가 낮은 가시광선 영역에서의 파장을 가진 빛 흡수하여 높은 광촉매 활성을 가진다.In addition, the polymer nanofibers having photocatalytic activity according to the present invention have high photocatalytic activity by absorbing light having wavelength not only in the ultraviolet region but also in the visible light region having a low energy level.

또한, 본 발명의 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유는 전기방사를 통해 부직포의 형태를 가지며 높은 비표면적을 갖는 매트를 제공할 수 있어 수분 및 통기성이 우수하고 세균으로부터 상처를 보호할 수 있어서 조직공학, 인공혈관, 착상 피복제와 같은 의료소재 분야, 화학적 또는 생물학적 보호복, 필터분야, 정화제, 위생기기, 고분자 전지, 센서 분야, 보강 재료와 같은 복합재 분야 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
In addition, the polymer nanofibers having photocatalytic activity of the present invention can provide a mat having a non-woven fabric shape through electrospinning and having a high specific surface area, which is excellent in moisture and air permeability and can protect wounds from bacteria, It can be applied to various fields such as medical materials such as artificial blood vessels and implants, chemical or biological protective clothing, filter fields, cleaning agents, sanitary devices, polymer batteries, sensors, and composites such as reinforcing materials.

도 1은, 본 발명에 따른 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유의 제조방법에 관한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 방사 방법을 모식적으로 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형광물질(FITC)과 폴리아릴아민염소산(PAH)이 결합된 FITC-PAH의 결합형태의 구조를 보여주는 구조식이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 나노입자인 TiO2 anatase를 제조하는 공정을 보여주는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유 표면을 술폰화하여 작용기가 술폰기(-SO3H)로 치환된 고분자 나노섬유 표면의 화학적 구조를 보여주는 구조식이다.
도 6은 본 발명에 따른 가시광선에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유를 제조하는 과정을 모식적으로 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가시광선에서 광분해 활성을 가지는 고분자 나노섬유의 술폰화(Sulfonation)된 구조를 FT-IR 적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼 분석한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 가시광선에서 광분해 활성을 가지는 고분자 나노섬유의 PAH-FITC와 TiO2, Au를 차례로 접합된 구조의 FT-IR 스펙트럼으로 분석할 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 술폰기(-SO3H)로 치환된 고분자 나노섬유의 접촉각 관측결과를 보여주는 이미지이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 고분자의 농도의 증가에 따른 고분자 나노섬유의 비트의 형태를 OM 분석한 결과를 보여주는 이미지이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 단계별로 코팅된 PS PAH-FITC/TiO2/Au의 형태를 확인하기 위해 순차적으로 나노섬유의 형광 이미지를 FE-SEM 분석한 결과를 촬영한 이미지이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 TiO2의 화학적 성분과 격자무늬의 XRD 패턴을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 PS PAH-FITC/TiO2, PS PAH-FITC/TiO2/Au의 형태를 순차적으로 TEM 분석한 결과를 보여주는 이미지이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 TiO2과 Au가 접합된 나노섬유의 XRD 패턴을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유에 PAH-FITC 와 TiO2, Au를 접합시키고 이에 따른 열적 특성 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 PAH-FITC, TiO2, Au 나노입자, PS PAH-FITC/TiO2/Au의 이중 접합구조의 분광분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 활성을 확인할 수 있는 반응기와 분광광도계를 보여주는 개략도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 PS PAH-FITC/TiO2/Au 이중 접합구조와 P25의 메틸렌블루를 분해한 효율을 분광분석한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 활성을 확인할 수 있는 반응기와 분광광도계의 개략도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 이중 접합구조의 PS PAH-FITC/TiO2/Au 와 P 25의 메틸렌블루를 분해 효율을 보여주는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유의 이중 접합 구조인 PS PAH-FITC/TiO2/Au가 아닌 PS PAH-FITC/TiO2 또는 PS TiO2/Au를 가지고 가시광 영역에서의 광촉매 효율을 비교 분석한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 22은 본 발명의 실시예에 따른 이중 접합구조인 PS PAH-FITC/TiO2/Au와 현재 상용화되어 널리 사용되고 있는 P-25(Daggusa)의 가시광 영역에서의 광촉매 효율을 색으로 비교한 결과를 사진으로 촬영한 이미지이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 이중 접합구조인 PS PAH-FITC/TiO2/Au의 메틸렌블루의 분해을 분광 분석한 결과와 이미지이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram for a method for producing a polymer nanofiber having photocatalytic activity in the visible light region according to the present invention. FIG.
2 is a conceptual diagram schematically showing an electrospinning method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a structural formula showing the structure of a binding form of a fluorescent material (FITC) and a polyarylamine hydrochloric acid (PAH) -coupled FITC-PAH according to an embodiment of the present invention.
4 is a process diagram showing a process for producing TiO 2 anatase, which is a metal oxide nanoparticle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a structural formula showing the chemical structure of a polymer nanofiber surface in which a functional group is substituted with a sulfone group (-SO 3 H) by sulfonating the surface of the polymer nanofiber according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram schematically illustrating a process for producing a polymer nanofiber having photocatalytic activity in a visible light according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the results of spectral analysis of a sulfonated structure of a polymer nanofiber having photodegradation activity in a visible light according to the present invention, using an FT-IR infrared spectroscope.
FIG. 8 is a graph showing the results of FT-IR spectrum analysis of a structure in which PAH-FITC, TiO 2 , and Au of a polymer nanofiber having photodegradation activity in visible light according to the present invention are sequentially bonded.
9 is an image showing contact angle observation results of a polymer nanofiber substituted with a sulfone group (-SO 3 H) according to an embodiment of the present invention.
10 is an image showing the result of OM analysis of the shape of a bit of a polymer nanofiber according to an increase in concentration of a polymer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an image of a result of FE-SEM analysis of fluorescence images of nanofibers sequentially in order to confirm the shape of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au coated stepwise according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing the results of measurement of chemical components of TiO 2 and XRD patterns of a lattice pattern according to an embodiment of the present invention.
13 is an image showing the result of sequential TEM analysis of the shapes of PS PAH-FITC / TiO 2 and PS PAH-FITC / TiO 2 / Au according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the XRD patterns of nanofibers to which TiO 2 and Au are bonded according to an embodiment of the present invention.
15 is a graph showing the results of analysis of thermal properties of PAH-FITC, TiO 2 , and Au bonded to polymer nanofibers according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a graph showing spectral analysis results of a double bond structure of PAH-FITC, TiO 2 , Au nanoparticles, and PS PAH-FITC / TiO 2 / Au according to an embodiment of the present invention.
17 is a schematic view showing a reactor and a spectrophotometer capable of confirming photocatalytic activity according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a graph showing spectroscopic analysis of the PS PAH-FITC / TiO 2 / Au double bond structure and the decomposition efficiency of methylene blue of P25 according to an embodiment of the present invention.
19 is a schematic view of a reactor and a spectrophotometer capable of confirming photocatalytic activity according to an embodiment of the present invention.
20 is a graph showing decomposition efficiency of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au and methylene blue of P 25 according to an embodiment of the present invention.
Figure 21 is the photocatalytic efficiency in the have a PS PAH-FITC / TiO 2 or PS TiO 2 / Au instead of the double bond structure of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au of the polymer nano fiber in accordance with an embodiment of the present invention the visible light region Which is a graph showing the result of comparative analysis.
FIG. 22 is a graph comparing the photocatalytic efficiency of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au, which is a double bonding structure according to an embodiment of the present invention, and the photocatalytic efficiency of P-25 (Daggusa) It is an image taken with a photograph.
FIG. 23 is an image and a result of spectroscopic analysis of methylene blue decomposition of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au, which is a double junction structure according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that the embodiments according to the concepts of the present invention are not intended to be limited to any particular mode of disclosure, but rather all variations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

이하에서, 본 발명에 따른 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for producing polymer nanofibers having photocatalytic activity according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유를 제조하는 방법은, (a) 고분자 나노섬유를 제조하는 단계, (b) 상기 고분자 나노섬유를 코팅하기 위한 2종 이상의 용액을 준비하는 단계 및 (c) 상기 용액으로 상기 고분자 나노섬유를 코팅하는 단계를 포함한다.
The method for producing a polymer nanofiber having photocatalytic activity in the visible light region according to the present invention comprises the steps of (a) preparing a polymer nanofiber, (b) preparing two or more kinds of solutions for coating the polymer nanofiber, And (c) coating the polymer nanofibers with the solution.

구체적으로, 상기 단계 (a)에서는, 폴리스티렌, 염화비닐 수지, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌수지, 폴리에틸렌, 아크릴수지, 나일론 및 폴리아세탈수지와 같은 고분자를 에틸아세테이트(EA), 테트라하이드로퓨란(THF), 아세톤(acetone), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH), 1-프로판올(PrOH), 1-부탄올(BtOH), 1-펜탄올(PtOH)과 같은 유기용매에 혼합하여 고분자 용액을 제조한 후 이 고분자 용액을 멜트 블로운, 복합 방사, 분할 방사 및 전기 방사 등과 같이 나노섬유 부직포를 형성할 수 있는 방법을 통해 지지판 표면에 나노섬유를 제조한다.
Specifically, in step (a), the polymer such as polystyrene, vinyl chloride resin, acrylonitrile butadiene styrene resin, polyethylene, acrylic resin, nylon and polyacetal resin is dissolved in a solvent such as ethyl acetate (EA), tetrahydrofuran (THF) And then mixed with an organic solvent such as acetone, methanol (MeOH), ethanol (EtOH), 1-propanol (PrOH), 1-butanol (BtOH) or 1-pentanol (PtOH) The nanofibers are prepared on the surface of the support plate by a method capable of forming nanofiber nonwoven fabrics such as melt blown, composite spinning, split spinning, and electrospinning.

한편, 본 단계 (b)는, 상기 단계 (a)에서 제조한 고분자 나노섬유에 코팅할 2종 이상의 용액을 준비하는 과정으로서, 고분자 나노섬유에 코팅할 코팅물은 형광물질 포함 용액, 금속 산화물 나노입자 포함 용액 및 금속 나노입자 포함 용액으로 구성된다.The step (b) is a step of preparing two or more kinds of solutions to be coated on the polymeric nanofibers prepared in the step (a), wherein the coating to be coated on the polymeric nanofibers is a solution containing a fluorescent substance, Particle-containing solution and metal nanoparticle-containing solution.

또한, 형광물질 포함 용액은 형광이소시오시아네이트(isothiocyanate), 인도시아닌(indocyanine), 회흐스트(hoechst), 프로피디엄이오다이드(propidium iodide), 피코에리트린(phycoerythrin), 아크리딘오렌지(acridin orange), 악티노마이신(actinomycin), 텍사스 레드(Texas Red) 계 형광물질 및 로다민(rhodamine)계 형광물질로 구성되며 유기용매에 혼합된 뒤 고분자 나노섬유에 코팅한다.In addition, the fluorescent substance-containing solution is a solution in which the fluorescence is selected from the group consisting of isothiocyanate, indocyanine, hoechst, propidium iodide, phycoerythrin, It is composed of acridin orange, actinomycin, Texas red fluorescent material and rhodamine fluorescent material. It is mixed with organic solvent and coated on polymer nanofiber.

또한, 상기 금속 산화물 나노입자는 자외선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 이산화티타늄루타일(TiO2 rutile), 이산화티타늄아나타제(TiO2 anatase), 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3), 스트론튬티아네이트(SrTiO3), 황화카드뮴(CdS), 지르코늄디옥사이드(ZrO2), 산화주석(SnO2) 및 산화바나듐(V2O3) 및 몰리브데넘디셀레나이드(MoSe2)금속 산화물로 구성되는 나노입자를 형광물질이 코팅된 고분자 나노섬유에 코팅한다.In addition, the metal oxide nanoparticles are titanium dioxide rutile having a photocatalytic activity in the UV region one (TiO 2 rutile), titanium dioxide, anatase (TiO 2 anatase), zinc (ZnO), tungsten oxide (WO 3), strontium thiazol carbonate Which is composed of a metal oxide such as SrTiO 3 , cadmium sulfide (CdS), zirconium dioxide (ZrO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 3 ) and molybdenum diselenide (MoSe 2 ) The particles are coated on polymer nanofibers coated with a fluorescent substance.

또한, 상기 금속 나노입자는 가시광선 영역의 빛을 잘 흡수하는 금(Au) 또는 은(Ag) 으로 제조된 나노입자를 금속 산화물이 코팅된 고분자 나노섬유에 코팅한다.
In addition, the metal nanoparticles coat nanoparticles made of gold (Au) or silver (Ag), which absorb light in the visible light region, on the metal oxide coated polymer nanofibers.

한편, 상기 단계 (c)는, 고분자 나노섬유의 표면에 각각의 역할이 다른 물질을 순차적으로 코팅하는 단계이다.Meanwhile, the step (c) is a step of sequentially coating materials having different roles on the surface of the polymer nanofibers.

먼저, 상기 단계 (c)는, (ⅰ)고분자 나노섬유의 표면을 술폰화 시키는 단계, (ⅱ)상기 술폰화된 표면을 가지는 고분자 나노섬유를 상기 형광물질로 코팅하는 단계, (ⅲ)상기 형광물질로 코팅된 표면을 가지는 고분자 나노섬유를 상기 금속 산화물 나노입자로 코팅하는 단계 및 (ⅳ)상기 금속 산화물 나노입자로 코팅된 상기 고분자 나노섬유를 상기 금속입자로 코팅하는 단계로 진행된다.The step (c) comprises the steps of (i) sulfonating the surface of the polymer nanofiber, (ii) coating the polymer nanofiber having the sulfonated surface with the fluorescent material, (iii) Coating the polymer nanofibers having the material-coated surface with the metal oxide nanoparticles; and (iv) coating the polymer nanofibers coated with the metal oxide nanoparticles with the metal particles.

참고로, 고분자 나노섬유에 형광물질을 코팅하기 위해서는 고분자 표면을 술폰화(sulfonation) 시키는 과정이 필요한데, 본 발명은 제조된 고분자 나노섬유를 황산과 반응시킨 후 pH가 중성이 될 때까지 초순수로 세척하는 과정을 통해 고분자 나노섬유의 표면에 술폰기(-SO3H)를 도입하였다.In order to coat the polymer nanofiber with the fluorescent material, a process of sulfonating the surface of the polymer is required. In the present invention, the produced polymer nanofiber is reacted with sulfuric acid and then washed with ultrapure water until the pH becomes neutral. (-SO 3 H) was introduced on the surface of the polymer nanofiber.

한편, 형광물질은 폴리아릴아민염소산((poly)allylamine hydrochloride)과 형광이소시오시아네이트(fluorescine isothiocyanate), 인도시아닌(indocyanine), 회흐스트(hoechst), 프로피디엄이오다이드(propidium iodide), 피코에리트린(phycoerythrin), 아크리딘오렌지(acridin orange), 악티노마이신(actinomycin), 텍사스 레드(Texas Red) 계 형광물질 및 로다민(rhodamine)계 형광물질 중 선택되는 1종을 반응시킨 상기 형광물질 포함 용액을 상기 고분자 나노섬유에 코팅을 위해 사용할 수 있으며 이와 같은 형광물질을 고분자에 코팅하기 위해서 형광물질을 극성 유기 용매인 디메틸설폭사이드(DMSO)와 혼합한 용액에 폴리아릴아민염소산를 첨가하여 혼합 용액을 제조한다. On the other hand, the fluorescent material is composed of polyallylamine hydrochloride and fluorescence isothiocyanate, indocyanine, hoechst, propidium iodide, , Phycoerythrin, acridin orange, actinomycin, Texas red-based fluorescent material and rhodamine-based fluorescent material, The fluorescent substance-containing solution may be used for coating the polymer nanofibers. To coat the polymer with the fluorescent substance, a solution of polyarylamine chlorate in a solution in which a fluorescent substance is mixed with dimethyl sulfoxide (DMSO) To prepare a mixed solution.

상기의 방법으로 제조된 형광물질과 폴리아릴아민염소산 포함 혼합 용액(형광물질-PAH)과 제조된 금속 산화물 나노입자 포함 용액을 술폰화된 고분자 나노섬유에 코팅한다.A solution containing the fluorescent material prepared by the above method and a mixed solution (fluorescent material-PHA) containing polyarylamine hydrochloride and the prepared metal oxide nanoparticle-containing solution is coated on the sulfonated polymer nanofiber.

참고로, 폴리아릴아민염소산는 정전기적 상호인력을 이용해 자기조립 방법으로 술폰화된 고분자 나노섬유 표면에 매우 강하게 결합할 수 있어 고분자 나노입자 표면에 형광물질과 금속 산화물 나노입자를 순차적으로 코팅하여 형광물질-PAH-금속 산화물 나노입자를 술폰화된 고분자 나노입자 표면에 고정하여 접합 구조를 형성한다.For reference, polyarylamine hydrochloride can bind very strongly to the surface of sulfonated polymer nanofibers by self-assembly using electrostatic mutual attraction, so that fluorescent substance and metal oxide nanoparticles are sequentially coated on the surface of the polymer nanoparticles, -PAH- metal oxide nanoparticles are fixed on the surface of the sulfonated polymer nanoparticles to form a bonding structure.

또한, 상기 단계 (ⅲ)후, 상기 금속 산화물 나노입자를 상기 나노섬유에 고정하기 위해 폴리아릴아민염소산((poly)allylamine hydrochloride)를 코팅하는 단계를 더 포함하며 이 단계를 통해 2차 접합 구조를 가지는 형광물질-PAH-금속 산화물 나노입자가 고정된 고분자 나노입자 표면에 가지광선 영역의 빛을 잘 흡수하는 금 또는 은 나노입자를 코팅하는 것으로 본 발명에 따른 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유(형광물질-PAH-금속 산화물 나노입자-금 또는 은)를 제조하였다.Further, after the step (iii), the method further comprises coating polyarylamine hydrochloride to fix the metal oxide nanoparticles to the nanofibers, The polymer nanoparticles having the fluorescent substance -PAH-metal oxide nanoparticles are coated with gold or silver nanoparticles which absorb light in the branch ray region well on the surface of the polymer nanoparticles. The polymer nanoparticles having photocatalytic activity in the visible light region according to the present invention Fibers (phosphor-PAH-metal oxide nanoparticles-gold or silver).

또한, 상기 고분자 나노섬유는 고분자 나노섬유-형광물질-PAH-금속 산화물 나노입자-금 또는 은의 형태로 결합하여 2차 접합 구조를 가지며, 다양한 코팅물에 의해 복합 기능을 가져 자외선 및 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the polymer nanofiber may be bonded in the form of a polymer nanofiber-fluorescent substance -PAH-metal oxide nanoparticle-gold or silver to have a secondary bonding structure. The polymer nanofiber may have a complex function by various coatings, And has photocatalytic activity.

이하, 본 발명을 실시예 및 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments and drawings.

이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니다.
It is to be understood that these embodiments are provided so that the present invention may be understood more clearly and not for the purpose of limiting the scope of the present invention.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

(1) 폴리스티렌 나노섬유((1) Polystyrene nanofibers ( PolystylenePolystylene nanofibernanofiber ) 제작Production

폴리스티렌(polystylene, Mw=320,000g/mol)을 무수물인 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)용매에 용해시켜 12, 15, 18, 21 wt%의 용액을 제조한 후, 방사온도 20 ~ 25℃, 바늘 직경 0.584mm, 인가전압 13kV, 집전판 사이의 거리를 15cm 및 용액의 공급 속도 1.0 ㎖/hr로 하여 전기방사하는 방법을 이용해 폴리스티렌 고분자 나노섬유를 각각 4개 제조하였으며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기방사 방법을 모식적으로 나타내는 개념도이다.
The solution was prepared by dissolving polystyrene (Mw = 320,000 g / mol) in an anhydrous tetrahydrofuran solvent to prepare solutions of 12, 15, 18 and 21 wt% mm, an applied voltage of 13 kV, a distance between collector plates of 15 cm, and a solution feed rate of 1.0 ml / hr, respectively. Four polystyrene polymer nanofibers were prepared, Fig. 2 is a conceptual diagram schematically showing an electrospinning method according to the present invention.

(2) 형광물질 혼합용액을 제조((2) Preparation of fluorescent substance mixed solution PAHPAH -- FITCFITC 반응) reaction)

형광이소시아네이트 전구체(Fluorescein isothiocyanate isomer, FITC)를 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO) 용매에 10 ㎎/㎖ 비율로 첨가하여 혼합하고, 아릴라민하이드로클로라이드((poly)allylamine hydrochloride, PAH, Mw= 56,000 g/mol)를 초순수에 4 ㎎/㎖ 비율로 첨가한 후 pH 9가 될 때까지 수산화나트륨 용액을 첨가하여 혼합한 다음, FITC 용액 0.42 ㎖와 PAH 25 ㎖를 섞어주고 24시간 동안 천천히 교반시켜 PAH-FITC를 제조하였으며 도 3은 PAH-FITC의 화학적 구조를 보여주는 구조식이다.
The fluorescein isothiocyanate isomer (FITC) was added to a dimethylsulfoxide (DMSO) solvent at a concentration of 10 mg / ml, and the mixture was mixed with polyallyline hydrochloride (PAH, Mw = 56,000 g / mol) was added to ultrapure water at a ratio of 4 mg / ml. Then, sodium hydroxide solution was added until pH 9 was reached. Then, 0.42 ml of FITC solution and 25 ml of PAH were mixed and slowly stirred for 24 hours to obtain PAH- FITC was prepared. FIG. 3 is a structural formula showing the chemical structure of PAH-FITC.

(3) 이산화티탄((3) Titanium dioxide TiOTiO 22 ) 나노입자의 제조) Preparation of nanoparticles

본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 나노입자를 제조하기 위해서 먼저, 티타늄이소프로폭사이드(Titanium isopropoxide) 14.3㎖와 아세트산(Acetic acid) 28㎖을 혼합한 후 700℃ 이상에서 고온 가열(Calcine)하여 분말형태의 이산화티타늄(TiO2)을 제조한다.To prepare the metal oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention, 14.3 ml of titanium isopropoxide and 28 ml of acetic acid are mixed and calcined at 700 ° C. or higher To produce titanium dioxide (TiO 2 ) in powder form.

다음, Molar rate 비율을 1: 10: 300으로 하여 티타늄이소프로폭사이드(Titanium isopropoxide) 14.3㎖, 아세트산(Acetic acid) 28㎖, 초순수 253㎖를 넣고 5시간 교반한 후 이틀 동안 실온 상태에서 방치하여 겔 상태로 변하게 한다.Then, 14.3 ml of titanium isopropoxide, 28 ml of acetic acid and 253 ml of ultrapure water were added to the mixture at a molar ratio of 1: 10: 300, stirred for 5 hours, and left at room temperature for two days Gel state.

다음, 겔 상태로 변화된 생성물에 증발기를 사용하여 수분을 날려주고 진공오븐에서 100 ℃로 24시간 동안 건조시켜 파우더 상태로 변화된 수산화티타늄(TiO-OH) 생성물을 화로에서 500 ℃에서 5시간 동안 소성화(Calcination)시켜 이산화티탄아나타제(TiO2 anatase) 나노입자를 제조하였으며 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 나노입자인 TiO2 anatase를 제조하는 공정을 보여주는 공정도이다.
Next, the product changed into a gel state was evaporated using an evaporator and dried in a vacuum oven at 100 ° C for 24 hours to convert the powdered titanium hydroxide (TiO-OH) product to a calcined product at 500 ° C for 5 hours Calcination) was anatase titanium dioxide (TiO 2 anatase) 4 also were prepared nanoparticles of TiO 2 metal oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention Anatase is a process diagram showing a process for producing anatase.

(4) 금 나노입자의 제조(4) Preparation of gold nanoparticles

본 발명에 따른 가시광선영역의 빛을 흡수하는 금 나노입자를 제조하기 위해서는 사클로로금산(Ⅲ)수소 수화물(Hydorogen tetrachloroaurate(Ⅲ) hydrate)을 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP)과 반응시킨 후 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 첨가하여 금 나노입자를 제조하였다.
In order to produce gold nanoparticles capable of absorbing light in the visible light region according to the present invention, it is preferable to react hydorogen tetrachloroaurate (III) hydrate with polyvinylpyrrolidone (PVP) Gold nanoparticles were prepared by adding sodium borohydride (NaBH 4 ).

(5) 고분자 폴리스티렌 나노섬유 (5) polymeric polystyrene nanofiber 술폰화Sulfonation (( SulfonationSulfonation ) 반응) reaction

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유 표면을 술폰화하여 작용기가 술폰기(-SO3H)로 치환된 고분자 나노섬유 표면의 화학적 구조를 보여주는 구조식이다.FIG. 5 is a structural formula showing the chemical structure of a polymer nanofiber surface in which a functional group is substituted with a sulfone group (-SO 3 H) by sulfonating the surface of the polymer nanofiber according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따라 고분자 나노섬유를 표면을 술폰화 시키기 위해서는 제조된 폴리스티렌 나노섬유 2mg에 9.8㏖ 황산(Sulfuric acid) 10㎖을 60 ℃에서 1시간 동안 교반한 후에 고분자 폴리스티렌 나노섬유를 pH 7이 될 때까지 초순수로 씻어 내면 고분자 폴리스티렌 나노섬유를 술폰화(Sulfonation)시켰다.
In order to sulfonate the surface of the polymer nanofibers according to the embodiment of the present invention, 10 ml of 9.8 mol sulfuric acid was stirred in 2 mg of the prepared polystyrene nanofibers at 60 ° C for 1 hour, and the polymeric polystyrene nanofibers were adjusted to pH 7 The polymer polystyrene nanofibers were sulfonated by washing with ultrapure water.

(6) 고분자 나노섬유의 단계별 코팅((6) Stepwise Coating of Polymer Nanofibers PSPS PAHPAH -- FITCFITC // TiOTiO 22 // AuAu 제조) Produce)

먼저 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명에 따른 가시광선에서 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유를 제조하는 과정을 모식적으로 보여주는 개념도이다. Referring to FIG. 6, FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a process of manufacturing a polymer nanofiber having photocatalytic activity in a visible light according to the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유를 제조하기 위해서는 먼저, 제조된 PAH-FITC 용액과 이산화티탄아나타제(TiO2 anatase) 나노입자 용액을 각각 25㎖ 씩 혼합하고, 술폰화된 폴리스티렌 나노섬유를 각각의 준비된 용액에 30분씩 담가 두며, 이 과정을 3회 반복한 후 초순수로 3분간 세척하여 PS PAH-FITC/TiO2의 접합 구조를 가지는 나노섬유를 제조하였다. In order to prepare the polymer nanofibers according to the embodiments of the present invention, 25 ml of each of the prepared PAH-FITC solution and a solution of TiO 2 anatase nanoparticles were mixed in an amount of 25 ml each, and the sulfonated polystyrene nanofibers And then washed with ultrapure water for 3 minutes to prepare nanofibers having a PS PAH-FITC / TiO 2 bonding structure.

다음, 초순수에 폴리아릴아민염소산((Poly) allylamine hydrochloride, PAH)가 3 ㎎/㎖ 비율로 혼합된 용액에, 제조된 폴리스티렌 고분자 나노섬유를 20분간 반응시킨 후 꺼내어 초순수로 2번 세척하고, 1.71m㏖ 사클로로금산(Ⅲ)수소 수화물(hydorogen tetrachloroaurate(Ⅲ) hydrate) 10㎖에 6시간 동안 반응시키고 초순수로 2번 세척 후, 0.1㏖ 테트라히드로붕산나트륨(sodium borohydride) 30㎖에 담가 두면, 색변화가 관찰되는데 색깔이 노란색에서 레드와인색으로 변하면 3분간 초순수로 세척하여 PS PAH-FITC/TiO2/Au를 제조한다.
Next, the prepared polystyrene polymer nanofibers were reacted for 20 minutes in a solution prepared by mixing polyaniline hydrochloride (PAH) at a ratio of 3 mg / ml to ultrapure water, followed by taking out and washing twice with ultrapure water to obtain 1.71 The reaction was carried out for 6 hours in 10 ml of hydrazine tetrachloroaurate (III) hydrate, and the precipitate was washed twice with ultrapure water and immersed in 30 ml of 0.1 mol sodium borohydride. When the color changes from yellow to red burgundy, PS PAH-FITC / TiO 2 / Au is prepared by washing with ultrapure water for 3 minutes.

(7) 제조된 고분자 나노섬유((7) Polymer nanofibers prepared ( PSPS PAHPAH -- FITCFITC // TiOTiO 22 // AuAu )의 코팅 결과확인) Coating results

(a) (a) FTFT -- IRIR 분석 analysis

본 발명에 따른 가시광선에서 광분해 활성을 가지는 고분자 나노섬유의 술폰화(Sulfonation)된 구조 확인을 위하여 FT-IR 적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼 분석을 하였으며 그 결과가 도 7에 나타나 있다.  Spectral analysis was carried out using an FT-IR infrared spectroscope to confirm the sulfonated structure of the polymer nanofiber having photodegradation activity in the visible light according to the present invention, and the result is shown in FIG.

참고로 도 7은, 술폰화 전과 후를 나타낸 FT-IR 스펙트럼으로 술폰화됨에 따라 고분자 나노섬유에서 볼 수 없었던 3450cm-1 부근의 수산기(-OH) 신축 진동 특성 피크가 증가하며 1100 ~ 1130cm-1 부근과 1020cm-1에서 술폰기(SO3H) 특성 피크가 크게 증가하는 것으로 보아 고분자 나노섬유가 술폰화가 되었음을 확인할 수 있었다.7 shows that the peak of the hydroxyl (-OH) stretching vibration characteristic near 3450 cm -1 , which was not observed in the polymer nanofibers, increased with the sulfonation of the FT-IR spectrum before and after the sulfonation, and was 1100 to 1130 cm -1 (SO 3 H) characteristic peaks at 1020 cm -1 and near 1020 cm -1 , respectively. As a result, it was confirmed that the polymer nanofibers were sulfonated.

한편, 본 발명에 따른 광분해 활성을 가지는 고분자 나노섬유에 코팅된 PAH-FITC의 구조 확인을 위하여 FT-IR 적외선 분광기를 이용하여 스펙트럼 분석을 하였으며 그 결과를 도 8에 나타내었다. In order to confirm the structure of the PAH-FITC coated on the polymer nanofibers having photolytic activity according to the present invention, spectral analysis was performed using an FT-IR infrared spectroscope. The results are shown in FIG.

또한 도 8은, 본 발명에 따른 가시광선에서 광분해 활성을 가지는 고분자 나노섬유의 PAH-FITC와 TiO2, Au를 차례로 접합한 구조의 FT-IR 스펙트럼으로 고분자 나노섬유에서는 볼 수 없었던 3450cm- 1부근의 수산기(-OH) 신축 진동 특성 피크가 남아 있으며 1300 ~ 1000cm-1 부근에 C-O, 1680 ~ 1630cm-1 부근에 C=O, 1500cm-1에서 N-H 피크가 증가하는 것으로 보아 고분자 나노섬유에 PAH-FITC가 잘 코팅되어 접합 되었음을 확인할 수 있다.
In addition, Fig. 8 is not seen in the visible as FT-IR spectrum of a structure bonded to PAH-FITC and TiO 2, Au of polymeric nanofibers having a photolytic activity in turn polymer nanofibers according to the present invention 3450cm - near 1 to the hydroxyl group (-OH) stretching vibration and the peak characteristics that remain near 1300 ~ 1000cm -1 CO, 1680 ~ 1630cm -1 in the vicinity of C = O, the bore PAH- polymer nanofiber by the NH peak at 1500cm -1 increase It can be confirmed that FITC is well coated and bonded.

(b) (b) 접촉각Contact angle 측정 Measure

본 발명에 따른 가시광선에서 광분해 활성을 가지는 고분자 나노섬유는 술폰화되어 술폰기(-SO3H)를 포함하게 되는데, 이 술폰기는 친수성이기 때문에 이러한 술폰화 반응정도를 확인하기 위해서는 접촉각을 측정하며, 측정 결과 도 9에서 보는 바와 같이 접촉각이 감소하는 것을 확인할 수 있는데, 이를 통하여 술폰화됨에 따라 섬유에 친수성인 술폰기가 고분자 나노섬유에 코팅되었음을 확인할 수 있다.
In the visible light according to the present invention, the polymer nanofiber having a photocatalytic activity is sulfonated to contain a sulfone group (-SO 3 H). Since this sulfone group is hydrophilic, the contact angle is measured to confirm the degree of the sulfonation reaction As a result, it can be seen that the contact angle is decreased as shown in FIG. 9. As a result, it can be confirmed that the sulfone group, which is hydrophilic to the fibers, is coated on the polymer nanofibers.

(c) (c) 코팅막의Of the coating film OMOM (( OpticalOptical microscopemicroscope ) 분석) analysis

본 발명에 따른 고분자 나노섬유를 제조하기 위해 사용되는 전기 방사방법에서 나노섬유의 형상에 가장 큰 영향을 주는 인자 중의 하나는 농도인데, 농도의 변화로 인하여 고분자 용액의 점도, 전기 전도도, 표면장력 등 여러 가지 인자들에 대한 변화가 일어나기 때문에, 본 발명은 여러 고분자들의 농도 변화로 인해 발생하는 섬유형상의 변화에 대한 경향을 알아보고자 실험을 수행하였다. In the electrospinning method used to produce the polymer nanofibers according to the present invention, one of the factors that have the greatest influence on the shape of the nanofibers is the concentration. The viscosity, electrical conductivity, surface tension, etc. of the polymer solution As changes in various factors occur, the present invention has been conducted to investigate the tendency of changes in the fiber shape due to the concentration change of various polymers.

본 발명의 실시예에 따르면, 순수한 테트라하이드로퓨란(THF)에 중량비로 12wt%의 농도에서 21wt%까지 단계적으로 3wt%씩 증가하면서 실험을 수행하였으며, 점도가 낮은 경우 용액이 너무 묽어서 섬유가 형성되기 힘든 반면, 점도가 높을 경우 분사 팁에서의 용매의 증발로 실험에 사용된 실린지의 바늘을 통과하기 힘들게 되는데 이러한 고분자 용액에서 점도에 영향을 미치는 인자는 고분자의 분자량, 농도 그리고 용액의 온도이다. According to an embodiment of the present invention, experiments were performed in pure THF (tetrahydrofuran) at a concentration of 12 wt% to 21 wt% in increments of 3 wt%, and when the viscosity was too low, On the other hand, when the viscosity is high, evaporation of the solvent at the injection tip makes it difficult to pass through the needle of the syringe used in the experiment. The factors affecting the viscosity of the polymer solution are the molecular weight of the polymer, the concentration and the temperature of the solution.

즉, 고분자의 분자량이 증가할수록 점도는 증가하고 고분자의 농도가 증가 할수록 점도는 지수 함수적으로 증가하는 경향을 보이며, 도 10을 통해 관찰된 결과에 따르면, 비드형성은 점도가 증가함에 따라 섬유에서 비드는 줄어들게 되고 직경은 증가하는 경향을 보이고 어느 일정한 농도 이상에서는 비드가 없는 균일한 섬유가 형성이 된다.That is, as the molecular weight of the polymer increases, the viscosity increases. As the concentration of the polymer increases, the viscosity tends to increase exponentially. According to the results observed in FIG. 10, as the viscosity increases, The beads decrease and the diameter tends to increase. At a certain concentration or more, a uniform fiber without beads is formed.

또한, 도 10에서 (a)와 (b)에서는 비드가 많이 관찰이 되었으나 21wt% 이상에서는 비드의 형상이 거의 없어짐을 알 수 있으며, 섬유의 직경은 농도가 증가함에 따라 점점 증가함을 관찰할 수 있으며, 비드의 발생을 최소화하면서 2㎛ 크기의 섬유 직경을 방사 할 수 있는 최적의 농도 조건은 21 중량%임을 실험결과를 통해 확인할 수 있었다.
In FIG. 10 (a) and (b), more beads were observed, but at 21 wt% or more, the shape of the beads almost disappeared, and the diameter of the fibers gradually increased as the concentration increased Experimental results show that the optimal concentration condition for spinning the fiber diameter of 2 μm is 21 wt% while minimizing the occurrence of beads.

(d) (d) 전계방출형Field emission type 주사전자현미경 ( Scanning Electron Microscope ( FEFE -- SEMSEM ) 분석) analysis

본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유로부터 각 단계별로 코팅된 PS PAH-FITC/TiO2/Au의 형태를 보기 위해 순차적으로 FE-SEM과 나노섬유의 형광 이미지 분석을 실시한 결과를 도 11에 나타내었다. FIG. 11 shows the results of sequential FE-SEM and nanofiber image analysis of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au coated on polymer nanofibers according to the embodiment of the present invention. .

본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유는 전기방사 과정을 사용하여 만들었고 섬유 형태로 직경은 약 2㎛ 정도의 크기로 비드가 없는 형태를 가진다. (b) 술폰화된 표면은 SEM 이미지로 바뀐 모습을 찾아 볼 수 없지만 (c)에서 PAH-FITC를 접합시켰을 때 SEM 이미지에 나노 섬유 표면에 약간의 색 변화가 있음을 확인 할 수 있으며, 이를 형광 이미지로 보았을 때 FITC의 형광이 나노 섬유 표면에 고르게 접합 되어 형광을 내는 것을 확인할 수 있고, PS PAH-FITC와 (e), (f) PS PAH-FITC/ TiO2의 형태는 확연한 차이를 보여서, 나노섬유 표면에 TiO2 입자들이 각각의 섬유에 고르게 접합 되어 있고 모든 섬유 표면에 약 30nm로 균일하게 접합 되어 있는 모습을 확인할 수 있다. The polymer nanofibers according to the embodiment of the present invention are made by using an electrospinning process and have a diameter of about 2 mu m in the form of fibers and have no beads. (b) Sulfonated surface can not be changed to SEM image. (c) In case of PAH-FITC bonding, SEM image shows slight color change on the surface of nanofiber. In the case of PS PAH-FITC and (f) PS PAH-FITC / TiO 2, the morphology of PS PAH-FITC and (f) showed a remarkable difference, indicating that the fluorescence of FITC was uniformly bonded to the surface of the nanofiber, It can be seen that the TiO 2 particles are uniformly bonded to the respective fibers on the surface of the nanofibers and are uniformly bonded to the surfaces of all the fibers at about 30 nm.

또한, 표면이 거칠어지고 섬유의 직경이 약간 증가함을 하는 것과, (g), (h) PS PAH-FITC/TiO2 /Au의 SEM이미지는 이산화티타튬 표면에 약 10nm로 Au 나노입자가 접합되어 있음을 확인할 수 있다.
(G), (h) SEM image of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au shows that the Au nanoparticles were bonded at about 10 nm on the surface of titanium dioxide, and the surface roughness and the fiber diameter were slightly increased. .

(e) 투사전자현미경분석((e) Transmission electron microscopy ( TEMTEM ) 및 엑스레이회절분석() And X-ray diffraction analysis XRDXRD ))

본 발명의 실시예 따르면, XRD 패턴을 측정함으로써 이산화티타튬의 화학적 성분과 격자무늬를 알아낼 수 있으며, 도 12의 XRD 패턴을 보면 아나타제의 입자의 구조를 가진고 있는 것을 확인할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the chemical component and the lattice pattern of titanium dioxide can be determined by measuring the XRD pattern, and the XRD pattern of FIG. 12 shows that the structure has an anatase particle structure.

보통 이산화티타튬의 입자 구조는 소성화 온도 600 ℃에서 아나타제상에서 루타일상으로 전이가 일어나는 것으로 알려져 있으며, 이를 통해 소성화 온도를 500℃로 유지시킴으로써 아나타제상의 TiO2을 제조할 수 있다.It is known that the titanium dioxide (TiO2) particle structure is transformed from anatase to rutile phase at a calcination temperature of 600 ° C, whereby TiO 2 on an anatase phase can be produced by maintaining the calcination temperature at 500 ° C.

본 발명에 따른 실시예에서 고분자 나노섬유와 PS PAH-FITC/TiO2, PS PAH-FITC/TiO2/Au의 형태를 보기 위해 순차적으로 TEM 분석을 실시하였으며 결과를 도 13에 나타내었다. In order to examine the morphology of polymer nanofibers, PS PAH-FITC / TiO 2 , and PS PAH-FITC / TiO 2 / Au in the examples according to the present invention, sequential TEM analysis was performed and the results are shown in FIG.

도 13을 참조하면, 고분자 나노섬유는 섬유 형태로 표면에 아무런 입자들이 없는 걸 볼 수 있는 반면 (c),(d) 이미지에는 TiO2입자들이 표면에 고르게 접합 되어 있는 것을 확인할 수 있고, 그 크기는 약 30nm정도임을 알 수 있다. 13, it can be seen that the polymer nanofibers have no particles on the surface in the form of fibers, whereas (c) and (d) show that the TiO 2 particles are evenly bonded to the surface, Is about 30 nm.

또한, (e), (f) 이미지에서는 TiO2 표면에 10nm 크기의 Au 나노입자가 붙어 있음을 확인할 수 있으며, 이를 통해 나노섬유 표면에 TiO2와 Au 나노입자가 순차적으로 잘 접합되어 있음을 확인할 수 있다. Further, (e), (f) image, to check that the Au nanoparticles of 10nm size attached to the TiO 2 surface, to verify that it has this TiO 2 and the Au nanoparticles on the nanofiber surface through a well bonded sequentially .

이러한, TiO2과 Au가 접합된 나노섬유의 XRD 패턴을 측정함으로써 TiO2와 Au가 접합되어 있음을 증명할 수 있으며, 도 14의 XRD 패턴을 통해 TiO2 표면에 TiO2의 특정 피크를 관찰됨에 따라 TiO2의 접합 여부를 알고, PS PAH-FITC/TiO2/Au XRD 패턴을 통해 Au 특정피크가 관찰됨에 따라 Au 나노입자가 접합 되어 있음을 확인할 수 있다.
This, on TiO 2 surface through the XRD pattern of the TiO 2 and Au is by measuring the XRD pattern of the bonded nanofibers can prove that the TiO 2 and Au are bonded, FIG. 14 as observed specific peak of TiO 2 to know whether or not the joint TiO 2, through the PS PAH-FITC / TiO 2 / Au XRD pattern can be found that the Au particular peak is the Au nanoparticle bonded as observed.

(f) 열적특성분석((f) Thermal characterization ( ThermogravimetryThermogravimetry AnalysisAnalysis , , TGATGA ))

본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유에 PAH-FITC 와 TiO2, Au를 접합시키고 이에 따른 열적 특성 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 15에 나타내었다.PAH-FITC, TiO 2 , and Au were bonded to polymer nanofibers according to an embodiment of the present invention, and the thermal characteristics were analyzed. The results are shown in FIG.

도 15를 참조하면 고분자 나노섬유의 초기 열분해 온도가 340 ℃로 나타내었고, 폴리스티렌의 초기 열분해 온도가 340 ℃인 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 15, the initial thermal decomposition temperature of the polymer nanofibers is 340 ° C, and the initial thermal decomposition temperature of polystyrene is 340 ° C.

본 발명에 따른 고분자 나노섬유에 PAH- FITC를 접합하였을 때 초기 열분해 온도가 감소하는 경향을 보였고 PAH와 FITC가 각각 435 ℃ 와 560 ℃에서 초기 열분해가 일어나는 것을 볼 수 있으며, PS PAH-FITC/TiO2의 열적특성을 관찰했을 때, 약 600 ℃까지 폴리스티렌와 PAH-FITC가 모두 분해되고 남아있는 TiO2의 잔량이 약 24%정도 되는 것을 확인할 수 있다. The initial pyrolysis temperature tended to decrease when PAH-FITC was bonded to the polymer nanofibers according to the present invention, and the initial pyrolysis occurred at 435 ° C and 560 ° C for PAH and FITC, respectively. PS PAH-FITC / TiO 2 2, the polystyrene and PAH-FITC were all decomposed to about 600 ° C., and the remaining amount of TiO 2 was about 24%.

또한, PS PAH-FITC/TiO2/Au 열적 특성을 관찰했을 때 600 ℃까지 폴리스티렌와 PAH-FITC가 모두 분해되고 남아있는 TiO2과 Au의 잔량이 약 27% 되는 것 관찰하고 그 중 3%가 Au 나노입자인 것을 열적특성분석을 통해 확인할 수 있다.
In addition, when the thermal properties of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au were observed, it was observed that polystyrene and PAH-FITC were decomposed up to 600 ° C. and the remaining amount of TiO 2 and Au remained about 27% The nanoparticles can be identified by thermal characterization.

(g) 자외선흡수 분광기((g) Ultraviolet absorption spectroscope ( UVUV -- visvis spectrometryspectrometry ) 분석) analysis

본 발명에 따른 실시예에 따르면 도 16은 PAH-FITC, TiO2, Au 나노입자, PS PAH-FITC/TiO2/Au의 이중 접합구조의 흡수스펙트럼를 나타낸다. According to an embodiment of the present invention, FIG. 16 shows an absorption spectrum of a double bond structure of PAH-FITC, TiO 2 , Au nanoparticles, and PS PAH-FITC / TiO 2 / Au.

또한, 도 16에서 PAH-FITC는 자외선 영역과 가시광 영역에서의 빛의 흡수가 일어나고 최대로 488nm의 흡수를 보였으며, TiO2는 널리 알려진 아래 정보처럼 자외선영역에서만 흡수가 일어났다. In Fig. 16, PAH-FITC absorbs light in the ultraviolet region and the visible region, absorbing 488 nm at the maximum, and TiO 2 absorbed only in the ultraviolet region as well as the well-known information below.

반면에, Au 나노입자의 흡광도 스펙트럼을 보면 자외선영역에서 가시광 영역까지 넓은 빛의 흡수를 보이고 최대 흡수가 528nm 임을 관찰한 결과 Au 나노입자의 크기는 약 10nm정도일 것으로 예측할 수 있다. On the other hand, the absorbance spectrum of the Au nanoparticles shows absorption of broad light from the ultraviolet region to the visible region, and the maximum absorption is 528 nm. As a result, the size of the Au nanoparticles can be estimated to be about 10 nm.

또한, 고분자 나노섬유에 PAH-FITC와 TiO2, Au 나노입자를 이중 접합구조로 제작했을 때 흡광도 스펙트럼은 전반적인 모든 영역에서의 흡수 스펙트럼을 보이며, 자외선영역뿐만 아니라 가시광 전 영역에서도 흡수가 뛰어남을 확인할 수 있고, 가시광 영역에서의 강력한 광촉매 효율을 나타낼 것이라 확인할 수 있다.
When the PAH-FITC, TiO 2 , and Au nanoparticles were fabricated in a double-bonded structure on the polymer nanofiber, the absorbance spectrum showed an absorption spectrum in the entire region, and the absorption was excellent not only in the ultraviolet region but also in the entire visible region And can exhibit strong photocatalytic efficiency in the visible light region.

(8) 유기염료 분해를 통한 (8) Through organic dye decomposition 광효율Light efficiency 분석 analysis

(ⅰ) 가시광 영역에서의 (I) in the visible light region 광촉매Photocatalyst 효율 분석 Efficiency analysis

본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유의 이중 접합구조로 제조한 PS PAH-FITC/TiO2/Au와 현재 상용화되어 널리 사용되고 있는 P-25(Daggusa)를 가지고 가시광 영역에서의 광촉매 활성을 메틸렌블루(Methylene Blue)의 분해를 비교분석하였다. The photocatalytic activity in the visible light region was measured with methylene blue (PEG) using PS PAH-FITC / TiO 2 / Au prepared by the double junction structure of the polymer nanofiber according to the embodiment of the present invention and P-25 (Daggusa) (Methylene Blue).

또한, 비교분석 결과 가시광 영역 측정 시에는 메틸렌블루 0.5m㏖로 채워진 250㎖ 반응기에 제조된 PS PAH-FITC/ TiO2/Au 5mg 을 담근 후 300 와트(W)의 제논(Xe) 램프를 이용하여 반응기에 빛을 조사하였으며, 가시광 영역 측정 시에 빛은 적외선을 제거하기 위한 자외선 제거 폴리머 필터를 사용하여 420 nm 이상의 가시광 파장만을 이용하였다. As a result of the comparative analysis, 5 mg of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au prepared in a 250 ml reactor filled with 0.5 mmol of methylene blue was immersed in a visible light region and irradiated with a 300 watt Xe lamp The light was irradiated to the reactor, and only the visible light having a wavelength of 420 nm or more was used for the measurement of the visible light region using an ultraviolet ray removing polymer filter for removing infrared rays.

또한, 가시광 영역 측정 시에는 광촉매 반응에 의하여 메틸렌블루가 분해되어 메틸렌블루의 농도를 1시간 간격으로 6번씩, 총 6시간 동안 광촉매 활성을 분광광도계로 측정하였으며, 도 17은 광촉매 활성을 확인할 수 있는 반응기와 분광광도계의 개략도를 보여준다.In the measurement of the visible light region, the methylene blue was decomposed by the photocatalytic reaction, and the photocatalytic activity of the methylene blue was measured by the spectrophotometer for 6 hours in total at intervals of 1 hour by the spectrophotometer. FIG. 17 shows the photocatalytic activity Reactor and a spectrophotometer.

또한, PS PAH-FITC/TiO2/Au 이중 접합구조와 P25의 메틸렌블루를 분해한 효율을 도 18에 나타내었는데 1시간 간격으로 UV-Vis spectrophotometer를 측정한 결과 PS PAH-FITC/ TiO2/Au가 상업용으로 판매되는 P25보다 훨씬 좋은 광촉매 효율을 나타내었으며, 가시광영역 측정 시 PS PAH-FITC/ TiO2/Au의 이중접합 구조가 메틸렌블루를 6시간 동안 100% 가까이 분해한 반면, P25는 20%이하의 메틸렌블루의 분해능력을 보여 약 P25와 PS PAH-FITC/ TiO2/Au의 이중 접합구조가 유기화합물 분해에서 효율이 5배 이상 차이나는 효과를 확인할 수 있었다.
18 shows the decomposition efficiency of methylene blue decomposition of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au double bond structure and P25. The UV-Vis spectrophotometer was measured at intervals of 1 hour. As a result, PS PAH-FITC / TiO 2 / Au And the P25 / P25 was 20% higher than that of P25, which is commercially available. In the visible region, the double bond structure of PS PAH-FITC / TiO 2 / show the resolution of methylene blue greater than about P25 and PS PAH-FITC / TiO 2 / double junction structure is effective in decomposing the organic compounds of Au is more than 5-fold difference was confirmed the effect.

(ⅱ) 자연적 (Ii) natural 태양광sunlight 영역에서의  In the region 광촉매Photocatalyst 효율 분석 Efficiency analysis

한편, 이중 접합구조로 제조한 PS PAH-FITC/TiO2/Au와 현재 상용화되어 널리 사용되고 있는 P-25(Daggusa)를 자연적인 태양 빛 아래에서 광촉매 활성을 메틸렌블루의 분해를 통하여 비교 분석하였다. On the other hand, the photocatalytic activity of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au prepared by double bond structure and P-25 (Daggusa) which is widely used and widely used is analyzed by decomposition of methylene blue under natural sunlight.

또한, 자연적인 태양광에서 측정 시에는 메틸렌블루 0.5m㏖로 채워진 250㎖ 반응기에 제조된 PS PAH-FITC/TiO2/Au 5 mg 을 담근 후 분석이 이루어졌다. 메틸렌블루가 분해되어 메틸렌블루의 농도를 1시간 간격으로 6번씩, 총 6시간 동안 광촉매 활성을 UV-Vis spectrophotometer 로 측정하였다. 도 19는 광촉매 활성을 확인할 수 있는 반응기와 UV-Vis spectrophotometer의 개략도를 나타내었다.Also, in the measurement of natural sunlight, 5 mg of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au prepared in a 250 ml reactor filled with 0.5 mmol of methylene blue was immersed and analyzed. The methylene blue was decomposed and the photocatalytic activity was measured by UV-Vis spectrophotometer for six hours in total of methylene blue concentration at intervals of 1 hour. 19 shows a schematic view of a reactor capable of confirming photocatalytic activity and a UV-Vis spectrophotometer.

또한, PS PAH-FITC/TiO2/Au 이중 접합구조와 P25의 메틸렌블루를 분해한 효율을 도 20에 나타내었으며, 1시간 간격으로 UV-Vis spectrophotometer를 측정한 결과 PS PAH-FITC/ TiO2/Au가 상업용으로 판매되는 P25보다 훨씬 좋은 광촉매 효율을 나타내었고, 자연적인 태양광 아래에서 측정했을 때, PS PAH-FITC/TiO2/Au의 이중접합 구조가 메틸렌블루을 6시간 동안 100% 가까이 분해한 반면에 P25는 30%이하의 메틸렌블루의 분해를 보여 P25와 PS PAH-FITC/TiO2/Au의 이중 접합구조가 유기화합물 분해에서 효율이 3배 이상 차이가 나는 것을 확인할 수 있어, 자연적인 태양광 아래 자외선영역에서의 P25의 광촉매 활성이 일어남을 알 수 있으나 PS PAH-FITC/TiO2/Au 이중 접합구조가 자연적이 태양광 영역에서도 뛰어난 광촉매 효율을 보여준다.
20 shows the decomposition efficiency of methylene blue decomposition of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au double bond structure and P25. UV-Vis spectrophotometer was measured at intervals of 1 hour, and PS PAH-FITC / TiO 2 / Au exhibited much better photocatalytic efficiency than the commercially available P25 and the double bond structure of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au decomposed near 100% of methylene blue for 6 hours when measured under natural sunlight On the other hand, P25 shows decomposition of methylene blue of less than 30%, which shows that the double bond structure of P25 and PS PAH-FITC / TiO 2 / Au is three times more efficient than that of organic compound decomposition. It can be seen that the photocatalytic activity of P25 in the ultraviolet region below the light occurs, but the PS PAH-FITC / TiO 2 / Au double junction structure shows excellent photocatalytic efficiency even in the natural sunlight region.

(ⅲ) 가시광 영역에서의 (Iii) In the visible light region 광촉매Photocatalyst 효율 비교분석 Comparison of efficiency analysis

한편, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 나노섬유의 PS PAH-FITC/TiO2/Au인 이중 접합 구조가 아닌 PS PAH-FITC/TiO2 혹은 PS TiO2/Au를 가지고 가시광 영역에서의 광촉매 활성을 메틸렌블루의 분해를 통하여 평가하였다. Meanwhile, the photocatalytic activity of PS PAH-FITC / TiO 2 or PS TiO 2 / Au, which is not a PSA-FITC / TiO 2 / Au double bond structure of polymer nanofibers according to an embodiment of the present invention, Methylene blue. &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 실시예에 따라 가시광 영역 측정 시에는 메틸렌블루 0.5m㏖로 채워진 250㎖ 반응기에 제조된 각각의 PS PAH-FITC/TiO2, PS TiO2/Au 5mg 을 담근 후 300 와트(W)의 제논(Xe) 램프를 이용하여 반응기에 빛을 조사하였으며, 가시광 영역 측정 시에 빛은 적외선을 제거하기 위한 자외선 제거 폴리머 필터를 사용하여 420 nm 이상의 가시광 파장만을 이용하였고, 가시광 영역 측정 시에는 광촉매 반응에 의하여 메틸렌블루가 분해되어 메틸렌블루의 농도를 1시간 간격으로 6번씩, 총 6시간 동안 광촉매 활성을 UV-Vis spectrophotometer로 측정하였으며 PS PAH-FITC/TiO2 접합구조와 PS TiO2/Au의 메틸렌블루를 분해한 효율을 도 21에 나타내었다.According to an embodiment of the present invention, when measuring the visible light region, 5 mg of each of PS PAH-FITC / TiO 2 and PS TiO 2 / Au prepared in a 250 ml reactor filled with 0.5 mmol of methylene blue was immersed in a 300 watt The light was irradiated to the reactor using a xenon (Xe) lamp. The visible light region was irradiated with visible light having a wavelength of 420 nm or more using an ultraviolet removing polymer filter for removing infrared rays. In the visible region, The photocatalytic activity of methylene blue was measured by UV-Vis spectrophotometer for 6 hours in 6 hour intervals at 1 hour intervals. PS PAH-FITC / TiO 2 The efficiency of decomposition of methylene blue of the PS TiO 2 / Au bonding structure is shown in FIG.

또한, 1시간 간격으로 UV-Vis spectrophotometer를 측정한 결과 PS PAH-FITC/ TiO2가 이중 접합구조가 아닌 PS PAH-FITC/TiO2 혹은 PS TiO2/Au 보다 훨씬 좋은 광촉매 효율을 나타내었으며 가시광 영역 아래에서 측정했을 때, PS PAH-FITC/TiO2/Au의 이중접합 구조가 메틸렌블루을 6시간 동안 100% 가까이 분해한 반면에 PS PAH-FITC/TiO2, PS TiO2/Au 각각은 60%, 70%이하의 메틸렌블루의 분해를 보여 주며 100% 분해 하지 못해 PS PAH-FITC/TiO2, PS TiO2/Au와 PS PAH-FITC/ TiO2/Au의 이중 접합구조가 유기화합물 분해에서 효율이 2배 이상의 효과차이를 확인할 수 있었다.As a result of measuring UV-Vis spectrophotometer at 1 hour intervals, PS PAH-FITC / TiO 2 was not a double-bonded structure but PS PAH-FITC / TiO 2 Or PS TiO 2 / Au, and the double bond structure of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au decomposed near 100% of methylene blue for 6 hours when measured under the visible light region, whereas PS PAH-FITC / -FITC / TiO 2, TiO 2 PS / Au each of 60%, shows the degradation of methylene blue in 70% or less can not not decompose 100% PS PAH-FITC / TiO 2, PS TiO 2 / Au and the PAH-FITC PS / TiO 2 / Au double bond structure, the efficiency of the decomposition of organic compounds was more than 2 times.

이를 통해서, 가시광 영역 아래에서의 광촉매 활성이 일어남을 알 수 있으나 PS PAH-FITC/TiO2/Au 이중 접합구조가 가지는 유기물 분해 효율에는 미치지 못하는 결과를 확인할 수 있다.
It can be seen that the photocatalytic activity is observed under the visible light region, but the efficiency of decomposing the organic matter of the PS PAH-FITC / TiO 2 / Au double bond structure is insufficient.

(ⅳ)가시광선 영역에서의 (Iv) in the visible light region 광촉매Photocatalyst 효율 색 비교 Efficiency Color Comparison

한편, 본 발명의 실시예 따른 이중 접합구조로 제조한 PS PAH-FITC/TiO2/Au와 현재 상용화되어 널리 사용되고 있는 P-25(Daggusa)를 가시광 영역 아래에서 광촉매 활성을 메틸렌블루의 분해시간에 따라 채취한 것을 사진으로 찍어서 도 22에 나타내었으며, 육안으로 확인한 결과 직접 색의 비교가 쉬운 메틸렌블루의 파란색이 시간이 지남에 따라 확연한 차이를 나타나, 광촉매 기능이 6시간 지난 것을 위아래로 비교하면, P-25(Daggusa)는 파란색을 유지하는 반면 PS PAH-FITC /TiO2/Au는 무색 투명한 색을 가지는 것으로 확연한 광촉매 효율을 비교할 수 있다.
Meanwhile, the photocatalytic activity of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au prepared by the double bond structure according to an embodiment of the present invention and P-25 (Daggusa), which is currently widely used and widely used, The results are shown in FIG. 22. The blue color of methylene blue, which is easy to compare with the naked eye, shows a clear difference with time. When the photocatalytic function is compared with that of the upper half of 6 hours, P-25 (Daggusa) retains its blue color while PS PAH-FITC / TiO 2 / Au has a colorless transparent color.

(9) 유기화합물 분해 확인(9) Confirmation of organic compound decomposition

본 발명의 실시예에 따르면, 이중 접합구조로 제조한 PS PAH-FITC/TiO2/Au의 광촉매 활성을 분석할 때 쓰인 메틸렌블루 유기 화합물의 분해를 도 23에 나타내었는데, 광촉매 활성 시 유기화합물이 분해가 되기도 하며 흡착을 통한 유기물의 농도 변화를 보일 수 있기 때문에 메틸렌블루의 산화 환원에 따른 메카니즘과 자외선 영역 내에서의 흡수 스펙트럼을 보여준다. According to an embodiment of the present invention, the decomposition of the methylene blue organic compound used for analyzing the photocatalytic activity of PS PAH-FITC / TiO 2 / Au produced by the double bond structure is shown in FIG. 23, Decomposition and can show the change of concentration of organic matter through adsorption. Therefore, it shows mechanism due to redox of methylene blue and absorption spectrum in ultraviolet region.

더욱이, 광촉매 활성 6시간 후에 잔존하는 PS PAH-FITC/TiO2/Au를 꺼내어 메틸렌블루가 녹을 수 있는 용매에 2시간 가량 교반시켜 UV-Vis spectrophotometer를 측정한 결과 특정 메틸렌블루의 흡수 스펙트럼이 관찰되지 않았고, 제조한 PS PAH-FITC/TiO2/Au와 광촉매 활성 6시간 후에 남아있는 PS PAH-FITC/TiO2/Au를 이미지 사진으로 비교해 보아도 메틸렌블루가 표면에 흡착된 것을 확인할 수 없으며, 표면에 자외선 영역의 빛을 비추어 보아도 특정한 형광 이미지를 확일할 수 없어, 이를 바탕으로 PS PAH-FITC/TiO2/Au가 유기화합물을 흡착이 아닌 분해를 통한 광촉매 활성이 뛰어남을 알 수 있다.
Further, the PS PAH-FITC / TiO 2 / Au remaining after 6 hours of photocatalytic activity was taken out, stirred for about 2 hours in a solvent capable of dissolving methylene blue, and UV-Vis spectrophotometer was measured. As a result, the absorption spectrum of the specific methylene blue was not observed When the PS PAH-FITC / TiO 2 / Au produced and the remaining PS PAH-FITC / TiO 2 / Au after 6 hours of photocatalytic activity were compared by image photographs, methylene blue was not adsorbed on the surface. Based on this, it can be understood that PS PAH-FITC / TiO 2 / Au is excellent in photocatalytic activity through decomposition rather than adsorption of an organic compound, because a specific fluorescence image can not be obtained even when the light in the ultraviolet region is illuminated.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기 방사된 고분자 폴리스티렌 나노섬유 표면에 PAH-FITC, TiO2, Au 나노입자를 코팅하여 만들어진 다공성의 TiO2 나노섬유 광촉매의 향상된 광활성을 입증하기 위해 가시광 영역에서의 광촉매 효율과 자연적인 태양광 아래서의 광촉매 효율을 P25와 비교하여 분석한 결과, 각각의 실험에서 TiO2 이 도입된 고분자 나노섬유의 우수성을 확인할 수 있으며, 높은 광활성을 가지는 이유는, 다공성의 구조를 가지는 TiO2가 코팅된 고분자 나노섬유는 반응물의 흡착과 탈착에 용이하고, 입사된 빛을 산란시켜 더 많은 광자를 흡수할 수 있기 때문이다.According to the embodiment of the present invention, in order to demonstrate the enhanced photoactivity of the porous TiO 2 nanofiber photocatalyst made by coating PAH-FITC, TiO 2 , and Au nanoparticles on the surface of electrospun polymer polystyrene nanofibers, As a result of analyzing the efficiency and the photocatalytic efficiency under natural sunlight in comparison with P25, the superiority of the polymer nanofiber in which TiO 2 was introduced in each experiment can be confirmed, and the reason for having high photoactivity is that the porous structure TiO 2 -coated polymer nanofibers are easy to adsorb and desorb the reactants, and scatter incident light to absorb more photons.

또한, 가시광과 자연적인 태양광 아래서 PAH-FITC/TiO2/Au 이중 접합구조는 Au 가전자대와 TiO2 사이의 정공 이동과 염료의 전도대에서 TiO2로의 전자 이동에 의해 높은 광촉매 효율을 나타내어 TiO2의 전하의 재결합을 억제하며 광효율의 증가에 기여하기 때문이다.In addition, under the visible light and natural sunlight PAH-FITC / TiO 2 / Au double junction structure exhibits a high photocatalytic efficiency by electron migration to TiO 2 in the conduction band of the hole moving the dye between Au valence and TiO 2 TiO 2 The charge recombination is suppressed and the light efficiency is increased.

이러한 고분자를 지지체로 사용하는 전기방사 제조 방법은 견고한 다공성의 고분자 나노섬유를 만드는 빠르고 손쉬운 방법으로서, 6시간 동안 0.5m㏖의 메틸렌블루 용액을 100%가까이 분해능력을 보여 앞으로 가시광 영역에서 우수한 광촉매를 가지는 전기방사에 의해 제조된 TiO2 코팅된 고분자 나노섬유는 다양한 분야에 적용될 것이다.
The method of electrospinning using such a polymer as a support is a quick and easy method of producing a rigid porous polymer nanofiber, which is capable of decomposing about 0.5% of a methylene blue solution of 0.5 mmol in 6 hours, TiO 2 -coated polymer nanofibers prepared by electrospinning will be applied in various fields.

Claims (13)

(a) 고분자 나노섬유를 제조하는 단계;
(b) 상기 고분자 나노섬유를 코팅하기 위한 2종 이상의 용액을 준비하는 단계; 및
(c) 상기 용액으로 상기 고분자 나노섬유를 코팅하는 단계;를 포함하고,
상기 용액은 형광물질 포함 용액, 금속 산화물 나노입자 포함 용액 및 금속 나노입자 포함 용액으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.(a) preparing a polymer nanofiber;
(b) preparing two or more kinds of solutions for coating the polymer nanofibers; And
(c) coating the polymer nanofibers with the solution,
Wherein the solution comprises a solution containing a fluorescent substance, a solution containing a metal oxide nanoparticle, and a solution containing metal nanoparticles. 제 1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서, 고분자 나노섬유는 폴리스티렌, 염화비닐수지, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌수지, 폴리에틸렌, 아크릴수지, 나일론 및 폴리아세탈수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 고분자를 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.The method according to claim 1,
In the step (a), the polymer nanofiber may be prepared by using one kind of polymer selected from the group consisting of polystyrene, vinyl chloride resin, acrylonitrile butadiene styrene resin, polyethylene, acrylic resin, nylon and polyacetal resin Wherein the polymer nanofibers have a photocatalytic activity. 제 2항에 있어서,
상기 단계 (a)에서, 상기 고분자를 에틸아세테이트(EA), 테트라하이드로퓨란(THF), 아세톤(Acetone), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH), 1-프로판올(PrOH), 1-부탄올(BtOH), 1-펜탄올(PtOH)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 용매에 혼합하여 고분자 나노섬유를 제조하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.3. The method of claim 2,
In the step (a), the polymer is dissolved in a solvent such as ethyl acetate (EA), tetrahydrofuran (THF), acetone, methanol (MeOH), ethanol (EtOH), 1-propanol (PrOH) ), And 1-pentanol (PtOH) to prepare a polymer nanofiber. The method of producing a polymer nanofiber having photocatalytic activity according to claim 1, 제 1항에 있어서,
상기 단계 (a)는, 멜트 블로운, 복합 방사, 분할 방사 및 전기 방사 중 선택되는 1종의 방법을 이용하여 상기 고분자 나노섬유를 제조하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the polymer nanofibers are prepared using one of the methods selected from the group consisting of melt blown, composite spinning, split spinning, and electrospinning. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 형광물질은 이소시오시아네이트(Isothiocyanate), 인도시아닌(Indocyanine), 회흐스트(Hoechst), 프로피디엄이오다이드(Propidium iodide), 피코에리트린(Phycoerythrin), 아크리딘오렌지(Acridin orange), 악티노마이신(Actinomycin), 텍사스레드(Texas Red)계 형광물질 및 로다민(Rhodamine)계 형광물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.The method according to claim 1,
The fluorescent material may be selected from the group consisting of isothiocyanate, indocyanine, Hoechst, Propidium iodide, Phycoerythrin, Acridin orange, ), Actinomycin, Texas Red-based fluorescent material and Rhodamine-based fluorescent material. 2. The method according to claim 1, wherein the fluorescent nanoparticles are selected from the group consisting of actinomycin, Texas red fluorescent material and Rhodamine fluorescent material. 제 1항에 있어서,
상기 금속 산화물 나노입자는 이산화티타늄루타일(TiO2 rutile), 이산화티타늄아나타제(TiO2 anatase), 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3), 스트론튬티아네이트(SrTiO3), 황화카드뮴(CdS), 지르코늄디옥사이드(ZrO2), 산화주석(SnO2), 산화바나듐(V2O3) 및 몰리브데넘디셀레나이드(MoSe2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.The method according to claim 1,
The metal oxide nanoparticles of titanium dioxide rutile (TiO 2 rutile), titanium dioxide, anatase (TiO 2 anatase), zinc oxide (ZnO), tungsten oxide (WO 3), strontium thiazol carbonate (SrTiO 3), cadmium sulfide (CdS ), Zirconium dioxide (ZrO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 3 ) and molybdenum diselenide (MoSe 2 ) Wherein the polymer nanofibers have an activity. 제 1항에 있어서,
상기 금속 나노입자는 금(Au) 또는 은(Ag)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are made of gold (Au) or silver (Ag). 제 1항에 있어서,
상기 단계 (c)는,
(ⅰ) 상기 고분자 나노섬유의 표면을 술폰화 시키는 단계;
(ⅱ) 상기 술폰화된 표면을 가지는 고분자 나노섬유를 상기 형광물질로 코팅하는 단계;
(ⅲ) 상기 형광물질로 코팅된 표면을 가지는 고분자 나노섬유를 상기 금속 산화물 나노입자로 코팅하는 단계; 및
(ⅳ) 상기 금속 산화물 나노입자로 코팅된 상기 고분자 나노섬유를 상기 금속 나노입자로 코팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.The method according to claim 1,
The step (c)
(I) sulfonating the surface of the polymer nanofibers;
(Ii) coating the polymer nanofibers having the sulfonated surface with the fluorescent material;
(Iii) coating the polymer nanofibers having the surface coated with the fluorescent material with the metal oxide nanoparticles; And
(Iv) coating the polymer nanofibers coated with the metal oxide nanoparticles with the metal nanoparticles. &Lt; Desc / Clms Page number 19 &gt; 제 9항에 있어서,
상기 단계 (ⅱ)에서 사용되는 형광물질은, 폴리아릴아민염소산((Poly)allylamine hydrochloride)와 형광이소시오시아네이트(Fluorescine isothiocyanate), 인도시아닌(Indocyanine), 회흐스트(Hoechst), 프로피디엄이오다이드(Propidium iodide), 피코에리트린(Phycoerythrin), 아크리딘오렌지(Acridin orange), 악티노마이신(Actinomycin), 텍사스레드(Texas Red) 계 형광물질 및 로다민(Rhodamine)계 형광물질 중 선택되는 1종을 반응시킨 상기 형광물질 포함 용액을 상기 고분자 나노섬유에 코팅하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.10. The method of claim 9,
The fluorescent material used in the step (ii) may be selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride (polyallylamine hydrochloride) and fluorescent isothiocyanate, Indocyanine, Hoechst, Among the fluorescent materials such as Propidium iodide, Phycoerythrin, Acridin orange, Actinomycin, Texas Red, and Rhodamine fluorescent materials, Wherein the polymer nanofibers are coated with the fluorescent substance-containing solution reacted with the selected one kind of polymer nanofibers. 제 10항에 있어서,
상기 단계 (ⅲ)에서, 상기 금속 산화물 나노입자를 상기 나노섬유에 고정하기 위해 폴리아릴아민염소산((Poly)allylamine hydrochloride)를 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유 제조방법.11. The method of claim 10,
The method of claim 1, further comprising the step of coating poly (allylamine hydrochloride) to fix the metal oxide nanoparticles to the nanofibers in the step (iii) Gt; 제 1항 내지 제 4항 및 제 6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유.A polymer nanofiber having photocatalytic activity prepared by the method according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 11. 제 12항에 있어서,
상기 고분자 나노섬유는 자외선 영역 및 가시광선 영역에서 광촉매 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 광촉매 활성을 가지는 고분자 나노섬유.13. The method of claim 12,
Wherein the polymer nanofiber has a photocatalytic activity in an ultraviolet region and a visible light region.
KR1020140124789A 2014-09-19 2014-09-19 Macromolecular nanofiber having photocatalystic activity in visible light region and manufacturing method thereof KR101562254B1 (en)

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