KR101605042B1 - Manufacturing method of having visible light-responsive photocatalyst ability clay brick and clay brick thereof method - Google Patents

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KR101605042B1
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김영도
손세구
권은자
이명길
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코코세라믹 주식회사
권은자
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Abstract

The present invention relates to a clay brick having a visible light-responsive photocatalyst function and used largely as a brick for construction, and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a clay brick having a photocatalyst function. The clay brick uses a highly active photocatalyst agent showing a photocatalyst function even in the visible light region so that the function of a clay brick used for construction or interior decoration may be improved. In addition, the clay brick is one having excellent aesthetic properties by virtue of various colors to allow multi-color interior designs to be expressed. A ternary photocatalyst including copper-supported tungsten oxide and titanium peroxide is fixed to the surface of the clay brick as a photocatalyst agent has been issued recently and having a visible light-responsive function, and thus the clay brick has a decomposition function capable of adsorbing and decomposing harmful volatile organic compounds and enables removal of contaminants through redox reaction caused by the surface-exposed photocatalyst particles. The clay brick uses, as a binder, smectite prepared to have a composition similar to the composition of the starting materials of the clay brick and to show high transparency and higher viscosity as compared to natural clay. Thus, it is possible to maintain the functions of the clay brick itself, including far infrared ray emission and anion emission features.

Description

가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 제조방법 및 그 방법으로 제조된 점토벽돌{Manufacturing method of having visible light-responsive photocatalyst ability clay brick and clay brick thereof method}[0001] The present invention relates to a clay brick having a photocatalytic function of visible light response and a clay brick produced by the method. [0002]

본 발명은 주로 건축용 벽돌로 사용되는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 제조방법 및 그 방법으로 제조된 점토벽돌에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌로서, 광촉매 기능이 가시광 영역에서도 발현되는 고활성의 광촉매제에 의해서 건축이나 실내장식용으로 사용되는 점토벽돌의 기능이 향상되도록 하며, 다양한 색상의 점토벽돌에 의해서 다채색의 실내 디자인을 추구할 수 있는 심미성이 우수한 점토벽돌이며, 최근 이슈가 되고 있고 가시광 응답형 기능을 지니는 광촉매제로 구리가 담지된 산화텅스텐과 과산화티탄의 3성분계 광촉매를 점토벽돌 표면에 고정화함으로써 유해한 휘발성 유기화합물을 흡착 분해할 수 있는 분해기능과, 표면에 노출된 광촉매 입자에 의해서 오염물질을 산화환원반응에 의해서 제거하는 것이 가능하고, 점토벽돌의 출발원료와 유사한 조성을 띠며 투명도가 높고 바인더성능을 발현하는 점력이 천연점토에 비하여 우수하도록 고순도로 합성한 스맥타이트를 광촉매의 바인더로서 사용함으로써 점토벽돌 자체의 기능성인 원적외선 방사와 음이온 방출 등을 그대로 유지시킬 수 있고, 투명도에 의해서 빛의 흡수를 저해하지 않으면서 광촉매를 효율적으로 점토벽돌 표면에 고정화 할 수 있는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 제조방법 및 그 방법으로 제조된 점토벽돌에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a clay brick having a photocatalytic function, which is mainly used as a building brick, and a clay brick produced by the method. More particularly, the clay brick has a photocatalytic function. It is a clay brick with excellent aesthetics that can improve the function of clay bricks used for construction and interior decoration by the highly active photocatalyst and can pursue interior design of various colors by clay bricks of various colors. A photocatalyst that has become an issue and has a visible light responsive function, a decomposition function capable of adsorbing and decomposing harmful volatile organic compounds by immobilizing a three-component photocatalyst of tungsten oxide and titanium peroxide on a clay brick surface, The pollutants are removed by the redox reaction by the photocatalyst particles. It is possible to remove the clay brick by using the sparate as a binder of the photocatalyst so as to have a composition similar to that of the starting material of the clay brick and having a high transparency and exhibiting a binder performance superior to natural clay. A method and a method for producing a clay brick having a photocatalytic function capable of maintaining a visible light response on a surface of a clay brick without deteriorating the absorption of light by transparency without deterioration of far-infrared radiation and anion emission. To a clay brick.

점토벽돌의 기능은 조적 혹은 보도용 자재로서 건축물의 하중을 지탱하거나 조경용으로서 심미성 있는 경관을 연출하는 것으로부터 사람의 주거공간을 안정적으로 제공하며, 사람의 보행시 흙을 구워서 만든 것이기 때문에 심리적으로 편안한 안정감을 부여하는 친인간적인 포장소재로서 역할을 하고 있다. The function of clay bricks is to provide the residential space of people from the aspect of supporting the load of the building as the material of the building or the press, or the aesthetic view for the landscape, And serves as a human-friendly packaging material that gives a sense of stability.

지금까지의 이러한 점토벽돌들은 주로 구조적 역할과 시각적 역할을 담당하는 것으로 그 역할을 완수한 것으로 간주되곤 했지만, 문화가 바뀌고 사람들의 인식이 전환되면서 점토벽돌은 기능적 측면이 보다 중요시되게 되었다. 우리나라의 점토벽돌은 70년대 새마을 운동을 기점으로 기하급수적으로 늘어나 한 때는 가정용 주택이나 저층의 상가건물들은 대부분이 점토벽돌에 의해서 시공이 되기도 하였다. 지금까지의 점토벽돌이 시각적 측면에서 패턴과 조적방식등에 주안점을 두고 사용되어 왔다면, 최근에 가장 주목받고 있는 점토벽돌은 점토벽돌의 내에 탄소의 휘발을 인위적으로 억제하여 벽돌표면에 증착되도록 함으로써 얻어지는 환무늬를 나타내는 다채색의 점토벽돌과 각진 부분을 둥글게 다듬는 등의 가공으로 시각적 안정성을 주는 등의 변화를 추구하여 왔다. These clay bricks have traditionally been regarded as fulfilling their roles primarily as structural and visual roles, but as clusters have changed and people's perceptions have shifted, clay bricks have become more important in their functional aspects. The clay bricks of Korea increased exponentially from the Saemaul Movement in the 1970s, but most of the houses and low-rise buildings were constructed by clay bricks. If clay bricks so far have been used with a focus on patterns and masonry methods in terms of visual aspects, clay bricks, which have been most recently attracted attention, are obtained by artificially suppressing the volatilization of carbon in the clay bricks and depositing them on the brick surface And has been pursuing such changes as giving a visual stability by processing the colored clay bricks and the angled portions which are ring-shaped and rounded.

최근까지의 점토벽돌 시장은 기존의 시각적 기능과 보행성 등을 고려한 다양한 형태나 패턴 등이 주를 이루어 왔으나, 시멘트를 결합재로 사용한 시멘트 블록이 표면가공 등을 통하여 보다 편안한 느낌을 부여하는 디자인으로 포장재 시장을 잠식하여 현재에는 일부의 공원이나 아파트 등에서만 포장용 점토벽돌이 시공되고 있다. 또한 점토벽돌 또다른 사용은 건축물의 외벽 및 내벽에 기능적 측면이 외면된 상태에서 실내외 인테리어용으로 사용되어 왔으나, 최근에는 유약벽돌의 개발 및 제조방법 발전으로 다채색의 조적용 점토벽돌의 생산으로 가정용 및 저층용 상가등에서는 여전히 그 사용량은 유지되고 있다. Until recently, the clay brick market has been dominated by various shapes and patterns in consideration of the existing visual function and structural properties. However, the cement block using cement as a binder is designed to provide a more comfortable feel through surface processing. The market has been encroached, and currently clay bricks are being installed only in some parks and apartments. Another use of clay bricks has been used for interior and exterior interiors with the exterior facing the exterior and interior walls of buildings. However, recently, the development of glazed bricks and the development of manufacturing methods have led to the production of clay bricks with multi- And low-level commercial districts.

점토벽돌은 이와 같은 과도기와 전성기 및 하락기를 거쳐 오면서 점토벽돌 시장을 유지하기 위한 새로운 기능의 탑재에 대해 압박을 받아오고 있으며, 일부 연구자들에 의해서 광기능을 지니는 이산화티탄 광촉매를 적용한 특허들이 출시되었다.  Clay bricks have been under pressure for new functions to maintain the clay brick market through such transitions, prime and decay periods, and some researchers have introduced patents that use photocatalytic titanium dioxide photocatalysts by some researchers.

지금까지의 광기능이 탑재된 점토벽돌 소재는 태양광이나 자외선이 강한 경우에 사용이 가능하다는 문제가 있었다. 즉, 특허 제1070854호는 아파타이트가 표면에 코팅된 이산화티탄 광촉매를 점토제품에 코팅한 내외장재에 관한 것으로, 요약을 보면, 증류수 5000ml에 Na+ 213밀리몰(mM), K+ 7.5밀리몰(mM), Ca2 + 50밀리몰(mM), Mg2 + 1.5밀리몰(mM), Cl- 147.8밀리몰(mM), HCO3 - 6밀리몰(mM), HPO4 - 12밀리몰(mM), SO4 2- 0.75밀리몰(mM)을 용해한 다음 고속으로 교반시키면서 나노입자 상의 광촉매 TiO2 50g을 첨가하여 한 시간 교반하여 광촉매 TiO2 표면에 일정하게 아파타이트가 자리잡을 수 있도록 한 후, 교반을 멈춘 상태에서 24~48시간 정도 아파타이트를 성장시키고, 200~300℃의 온도로 30~90분동안 가열하여 안정화된 아파타이트가 표면에 코팅된 이산화티탄 광촉매를 얻고, 아파타이트가 표면에 결합된 이산화티탄 광촉매 1~19중량 %, 바인더 1~19중량 % 및 안정제 1~19중량%를 첨가하고 고속으로 교반하여 아파타이트가 표면에 결합된 이산화티탄 광촉매를 함유하는 수성도료를 얻고, 수성도료를 점토재로 이루어진 내외장재에 침지, 스프레이 코팅, 딥 코팅 또는 로울러 코팅을 적용하여 실내 및 실외 대기중의 유해한 유기화합물질 등을 흡착시키고 분해하여 실내 및 실외의 환경을 정화시키는 기능성 점토재 내외장재에 관한 것이 기재되어 있다. The clay brick material with the above-mentioned optical function has a problem that it can be used when the sunlight or ultraviolet ray is strong. That is, Patent No. 1070854 relates to an interior and exterior material coated with apatite-coated titanium dioxide photocatalyst on a clay product. In summary, Na + 213 mmol (mM), K + 7.5 mmol (mM) Ca 2 + 50 millimoles (mM), Mg 2 + 1.5 millimoles (mM), Cl - 147.8 millimoles (mM), HCO 3 - 6 millimoles (mM), HPO 4 - 12 millimoles (mM), SO 4 2- 0.75 mmol (mM) was dissolved, and 50 g of photocatalyst TiO 2 on the nanoparticles was added while stirring at high speed. The mixture was agitated for one hour so that the apatite could be uniformly positioned on the surface of the photocatalytic TiO 2. The mixture was stirred for 24 to 48 hours The obtained apatite was grown and heated at a temperature of 200 to 300 ° C for 30 to 90 minutes to obtain a titanium dioxide photocatalyst coated with stabilized apatite on its surface. A titanium dioxide photocatalyst having an apatite surface bonded to 1 to 19 wt% To 19% by weight of a stabilizer and 1 to 19% by weight of a stabilizer, In contrast, a water-based paint containing a titanium dioxide photocatalyst bonded to the surface of apatite is obtained, and a water-based paint is applied to the inside and the outside of the clay material by dipping, spray coating, dip coating or roller coating to remove harmful organic compounds And the like are adsorbed and decomposed to purify the indoor and outdoor environments.

그러나 이 기술은 이산화티탄 광촉매의 표면을 아파타이트가 코팅되어 있기 때문에 이산화티탄 광촉매의 광활성을 저해하는 문제와 더불어, 실내외로 표기되어 있지만, 실내에서는 광원이 약하기 때문에 가시광 응답형 광촉매가 아닌 이상 광촉매 작용을 할 수 없다는 문제점이 있다. 또한 실내에서는 광촉매 기능이 아닌 아파타이트에 의해서 유해가스 등을 흡착하는 것으로 제한되기 때문에 흡착 후 광분해 하지 않으면 흡착을 무한정으로 할 수 없어 일정 시간이 지난 후 기능을 상실하는 문제가 있다. However, since this technology is coated with apatite on the surface of the titanium dioxide photocatalyst, it is noted that the titanium dioxide photocatalyst is inhibited by the photocatalytic action of the photocatalyst rather than the visible light-responsive photocatalyst There is a problem that it can not be done. In addition, since indoor space is limited to adsorbing harmful gas by apatite rather than photocatalytic function, adsorption can not be made indefinite unless photodegradation occurs after adsorption, and there is a problem that the function is lost after a certain period of time.

일부에서는 이산화티탄 광촉매 분말을 점토제품의 제조과정에서 혼합하여 제품을 생산하였지만, 고온에서 성형하는 점토제품의 특성으로 인하여 이산화티탄이 광촉매로서의 기능을 거의 상실하여 단순한 안료의 기능 이상을 기대할 수 없는 제품이 되는 단점이 있었다. In some cases, titanium dioxide photocatalyst powder was mixed in the manufacturing process of the clay product to produce the product. However, due to the characteristics of the clay product formed at high temperature, the titanium dioxide hardly functions as a photocatalyst, .

특허 제1081908호는 점토 30∼60중량%, 백토 30∼65중량%, 장석 3∼8중량%, 산화망간 또는 산화철 2∼3중량%를 혼합하여 분쇄 혼합하여 혼합분말을 형성하는 혼합단계;       Japanese Patent No. 1081908 discloses a method for producing a mixed powder comprising mixing 30 to 60 wt% of clay, 30 to 65 wt% of clay, 3 to 8 wt% of feldspar, manganese oxide or iron oxide of 2 to 3 wt%

혼합분말에 수분함량 16∼18 중량%가 되도록 물을 첨가하여 반죽하는 혼련단계;A kneading step of adding water to the mixed powder so as to have a water content of 16 to 18% by weight and kneading;

혼련된 반죽을 토련기에 의해 압출성형하여 성형체를 형성하는 성형단계;A molding step of extruding the kneaded dough by a kneader to form a molded body;

점토유약 85~95중량%, 붕산 1∼5중량%, 패각분말 1∼5중량%, 산화티탄 졸 1∼5중량% 를 혼합하여 항균유약을 형성하는 항균유약 형성단계;Forming an antibacterial glaze by mixing 85 to 95% by weight of clay glaze, 1 to 5% by weight of boric acid, 1 to 5% by weight of shell powder, and 1 to 5% by weight of titanium oxide sol;

붕산, 산화티탄졸, 패각분말이 혼합된 항균유약을 성형체에 처리하는 항균처리단계;An antibacterial treatment step of treating the molded body with an antibacterial glaze mixed with boric acid, titanium oxide sol, and shell powder;

항균유약이 처리 또는 도포된 성형체를 20∼120℃에서 36∼48시간 건조시키는 건조단계;A drying step in which the molded article treated or applied with the antibacterial glaze is dried at 20 to 120 DEG C for 36 to 48 hours;

건조된 성형체를 자동터널가마에 넣고 30∼1250℃에서 30∼40시간 동안 소성시키는 소성단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균기능을 구비한 점토벽돌 제조방법에 관하여 기재하고 있다. And a sintering step of placing the dried formed body in an automatic tunnel kiln and sintering the sintered body at 30 to 1250 DEG C for 30 to 40 hours.

그러나 이 특허 기술에서의 문제점은 항균성을 나타내는 산화티탄 졸은 광촉매 기능을 발현하기 위해서는 아나타제라는 결정형을 띠었을 때 발현되는데, 산화티탄은 800℃ 이상의 온도에서 노출되면 결정형태가 아나타제형 산화티탄이 루틸형 산화티탄으로 결정전이가 일어나 안료로서의 기능밖에 발휘할 수 없는 문제가 있다.        However, the problem with this patented technique is that titanium oxide sol which exhibits antibacterial property is expressed when it is in the form of anatase to exhibit photocatalytic function. When titanium oxide is exposed at a temperature of 800 ° C or higher, anatase- There is a problem that only a function as a pigment can be exerted.

특허 제0410149호는 신소재인 초미립의 이산화티타늄(TiO2)의 특성인 태양빛에 노출되면 주변의 유해물질을 분해하는 성질을 이용하여 질소산화물(NOx)를 정화시키고 살균, 향균, 탈취의 효능과 오염물질을 분해시키고 자외선을 차단하는 효과가 있는 광촉매 물질인 이산화티타늄(TiO2)을 점토제품의 주원료에 혼합하여 환경 친화적인 건축용 벽돌 및 바닥벽돌로 만든 점토벽돌의 제조방법에 관한 것이다. 즉, 점토제품의 주원료 90∼98%에 광촉매물질인 이산화티타늄(TiO2)이 2∼10% 중량비로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매작용을 하는 점토벽돌과 점토제품의 주원료 90∼98%에 광촉매물질인 이산화티타늄(TiO2)의 파우더 (Powder)를 2∼10%중랑비로 첨가 혼합한후 진공사출기로 성형하여 50∼100℃의 온도에 50∼60시간 건조시킨 후 1,100∼1,160℃의 온도에 30∼40간 예열 및 소성냉각시켜서 된 광촉매 작용을 하는 점토벽돌의 제조방법에 관한 것이다. 상기 특허는 앞의 인용특허와 마찬가지로 이산화티타늄을 광촉매제로서 사용하고 있으며, 800℃ 이상의 고온에서 소성한 후에 광촉매 기능을 발현하는 점토벽돌로 설명하고 있으나 이산화티타늄은 고온에서 열변화에 의한 결정전이가 일어나기 때문에 광촉매 기능을 기대할 수 없으며, 이러한 사실은 과학 전반에 걸쳐 상식적으로 알려져 있는 지식으로써 해당 점토벽돌은 광촉매 기능을 발할 수 없는 제품임을 잘 알 수가 있다.Patent No. 0410149 uses nitrogen oxide (NOx) to purify nitrogen oxide (NOx) by decomposing surrounding harmful substances when exposed to sunlight, which is a characteristic of titanium dioxide (TiO 2 ) And a method for producing clay bricks made of environmentally friendly building bricks and floor bricks by mixing titanium dioxide (TiO 2 ), which is a photocatalyst material having an effect of decomposing pollutants and blocking ultraviolet rays, into the main raw materials of clay products. In other words, 90 to 98% of the main raw materials of the photocatalytic clay brick and clay products, which is characterized in that the titanium dioxide (TiO 2 ) as a photocatalyst material is contained at a weight ratio of 2 to 10% Powder of titanium dioxide (TiO 2 ), which is a photocatalyst material, is added at a blending ratio of 2 to 10%, molded by a vacuum injector, dried at a temperature of 50 to 100 ° C for 50 to 60 hours and then heated at a temperature of 1,100 to 1,160 ° C To 30 to 40 times a pre-heating and a sintering-cooling process. The above patent discloses a clay brick which uses titanium dioxide as a photocatalyst and fires at a high temperature of 800 ° C or higher and exhibits a photocatalytic function. However, since titanium dioxide has a crystal transition at a high temperature The photocatalytic function can not be expected because it happens, and this fact is a knowledge which is common knowledge in the whole science, and it is well known that the clay brick can not emit a photocatalytic function.

특허 제0840571호는 산화아연 광촉매를 이용하는 점토벽돌 제조방법 및 기능성 점토벽돌에 관한 것으로, 점토 30~60중량%, 백토 30~65중량%, 산화망간 또는 산화철 2~3중량%를 혼합하여 분쇄 혼합하여 혼합분말을 형성하는 혼합단계와, 상기 혼합분말에 수분함량 16∼18 중량%가 되도록 물을 첨가하여 반죽하는 혼련단계와, 상기 혼련된 반죽을 토련기에 의해 압출성형하여 성형체를 형성하는 예비성형단계로 이루어진 성형단계;Patent No. 0840571 relates to a clay brick manufacturing method and a functional clay brick using a zinc oxide photocatalyst, which comprises mixing 30 to 60 wt% of clay, 30 to 65 wt% of clay, 2 to 3 wt% of manganese oxide or iron oxide, A kneading step of adding water to the mixed powder so as to have a water content of 16 to 18% by weight and kneading the kneaded kneaded kneaded product; a preliminary molding step of extruding the kneaded kneaded product by a kneader to form a molded article; A molding step consisting of steps;

벤토나이트 100 중량부에 아연염 수용액 150∼400중량부가 혼합된 코팅혼합체를 생성하는 코팅혼합체 생성단계;Producing a coating mixture in which 150 to 400 parts by weight of a zinc salt aqueous solution is mixed with 100 parts by weight of bentonite;

상기 코팅혼합체를 성형된 성형체의 표면에 두께 1∼5㎛로 도포하여 코팅하는 코팅단계;A coating step of coating the coating mixture on the surface of the molded body to a thickness of 1 to 5 占 퐉 and coating the coating mixture;

상기 코팅혼합체가 코팅된 성형체를 커팅기에 의해 벽돌형상으로 커팅하는 커팅단계;A cutting step of cutting the molded body coated with the coating mixture into a brick shape by a cutting machine;

상기 커팅된 벽돌을 20~120℃에서 36~48시간 건조시키는 건조단계;Drying the cut brick at a temperature of 20 to 120 ° C for 36 to 48 hours;

상기 건조된 벽돌을 자동소성로에 넣고 700~900℃에서 5~15시간 예열하고 1100~1250℃로 24~36시간 소성시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 산화아연 광촉매를 이용하는 점토벽돌 제조방법에 관한 것이다. Wherein the dried bricks are placed in an automatic firing furnace and preheated at 700 to 900 DEG C for 5 to 15 hours and then fired at 1100 to 1250 DEG C for 24 to 36 hours to produce a clay brick using the zinc oxide photocatalyst will be.

상기 특허는 광촉매 기능을 나타낼 수 있는 여러 가지 산화물 중에서 ZnO(산화아연)을 광촉매 물질로서 사용한 것으로, 산화아연 광촉매는 이산화티탄 광촉매와 유사한 밴드갭을 나타내는 우수한 광촉매 소재의 하나이나 수분이나 물과 접촉시에는 용해되는 문제가 있어 사용에 제약을 받는다. 또한 산화아연이라는 산화물은 점토질 물질과 1,100℃ 이상의 고온에서 가열처리하게 되면 산화아연이 용융되면서 점토성분들 중의 하나인 SiO2와 반응소결하여 ZnSiO4 등의 스핀넬 물질로 전이되기 때문에 코팅하여 가열처리 시 소지물질과 반응하지 않는 낮은 온도(1,000℃이하)에서 제품을 제조하여야 한다. 반면에 점토벽돌은 높은 압축강도와 낮은 흡수율을 나타내기 위해서는 1,200℃ 가까이 열처리하여야 하는데, 낮은 온도에서의 소결은 이를 달성할 수 없는 문제가 있다. 상기 특허상의 내용은 세라믹 소결분야에 종사하는 사람들이 쉽게 알 수 있는 내용이다. 특히 인용 특허 제0602728호에는 점토질 광산찌꺼기에 산화아연을 첨가하게 되면 1000~1100의 온도에서 흡수율 1% 정도의 저흡수성을 띠는 점토소결체를 제조할 수 있으며, 이는 산화아연이 융제로서 작용하여 점토질의 광미를 액상 소결시키기 때문에 낮은 온도에서 소성 가능함을 시사하고 있다. 따라서 고온에서 산화아연은 점토광물들과 결합하기 때문에 광촉매로서의 기능을 상실하게 된다. The above patent uses ZnO (zinc oxide) as a photocatalyst material among various oxides capable of exhibiting a photocatalytic function, and zinc oxide photocatalyst is one of excellent photocatalytic materials exhibiting a band gap similar to titanium dioxide photocatalyst, but in contact with water or water There is a problem in that it is dissolved. Further heat treatment to the coating since the transition to the spinel materials such as oxides of zinc oxide is clay materials and as a zinc oxide melting When heat-treated at more than 1,100 ℃ hot clay components, one of SiO 2 and a reaction sintering ZnSiO 4 of The product shall be manufactured at a low temperature (below 1,000 ℃) that does not react with the viscous materials. On the other hand, clay bricks are required to be heat treated at about 1,200 ° C in order to exhibit high compressive strength and low water absorption, and sintering at low temperatures can not achieve this. The content of the patent is easily understood by those engaged in the field of ceramic sintering. Particularly, in Patent Document No. 0602728, when zinc oxide is added to clay mined mine residue, a clay sintered body having a low water absorption of about 1% at a temperature of 1000 to 1100 can be produced, and zinc oxide acts as a flux, The sludge can be sintered at a low temperature. Therefore, at high temperature, zinc oxide binds to clay minerals, and thus the photocatalytic function is lost.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 제품의 기능을 크게 개선시키고 제품의 성능을 보다 확대 및 향상시키는 것을 목적으로, 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 및 그 제조방법을 제공하고자 하며, 광촉매의 성능을 가시광 영역으로 향상시키기 위하여 금속이온을 담지한 산화텅스텐과 과산화티탄의 혼합물질을 광촉매제로서 이용하고, 광촉매의 효율적인 분산을 위하여 틱소트로피가 높은 투명한 인공점토를 바인더로서 사용하였고, 유기성의 분산제나 증점제 등을 사용하지 않아 광촉매의 광기능을 저해하지 않도록 하였으며, 점토벽돌 표면에 균일하게 분산 코팅하며, 점토벽돌은 환경적 측면과 에너지적 측면 및 경제성을 고려된 원료를 사용하였다. 즉, 모든 원료가 반경 30km 이내에서 수급되고 있어 운반비를 25,000원/ton 까지 지불하고 가져가는 타업체와는 차별성이 두드러지며, 현재 에너지 절약이 시급하고, 많은 양의 자원을 소비함에 따라 필연적으로 발생되고 있는 폐기물을 자원 재활용함으로써 천연의 자원소비를 줄이고 폐기물 자체에 포함되어 있는 탄소성분을 통하여 점토벽돌의 소성온도를 낮추는 점토벽돌 제조방법을 제공한다.In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light and a method of manufacturing the clay brick, In order to improve the visible light region, a mixed material of tungsten oxide and titanium peroxide with metal ions was used as a photocatalyst, and a transparent artificial clay having a high thixotropy was used as a binder for efficiently dispersing the photocatalyst. An organic dispersant or thickener The clay brick was coated with a uniformly dispersed coating on the surface of the clay brick. The clay brick was made of materials considering the environmental aspect, energy aspect, and economical efficiency. In other words, all raw materials are supplied within a radius of 30km, so it is distinguished from other companies paying transportation costs up to 25,000 won / ton, and current energy conservation is urgent and consumes a large amount of resources. Thereby reducing the natural resource consumption and lowering the firing temperature of the clay bricks through the carbon components contained in the waste itself.

본 발명에서는 점토와 고령토와 장석의 원료는 점토벽돌 총 중량에 대하여 60 중량%를 사용하며, 화력발전소로부터 발생된 석탄회를 40 중량%를 사용하였다. 화력발전소 건설 및 운전의 지속성은 원자력 발전의 여러 가지 문제와 국제 유가의 변동 및 경제발전에 따른 높은 에너지 소비문화 정착, 그리고 기후변화에 따른 이상기온 현상으로 말미암아 난방 및 냉방에 보다 많은 양의 에너지가 소비될 것으로 예상되기 때문에 앞으로도 이어질 것으로 사료되며, 열병합 발전소의 추가 건설도 예정되고 있어, 에너지의 절략과 더불어 발생되는 많은 폐기물들의 처리방안이 심각하게 고려되어야 할 시기가 도래할 것이다. 이에 본 발명은 막대한 양이 발생되고 있는 석탄회의 유효활용의 방안으로서, 점토와 유사한 화학성분을 지니는 석탄회는 점토벽돌의 부원료로서 사용하였으며, 더 나아가 미연탄소분의 열량이 2000kcal 전후 된다는 점이 벽돌 소성온도를 50~100℃ 낮출 수 있어 에너지와 자원의 소비절약 모두를 가능케 할 수 있을 것이다. 이러한 원료 등을 사용하여 제조된 점토벽돌은 준비된 금속이온이 담지된 산화텅스텐-과산화티탄이 분산된 인공점토(스맥타이트) 현탁액에 담지시키거나 이 현택액을 스프레이나 롤러 등을 이용하여 균일 도포하여 제조하는 가시광 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 제조방법을 제공한다.  In the present invention, 60% by weight of clay, kaolinite and feldspar are used as the raw material of clay bricks, and 40% by weight of fly ash generated from a thermal power plant is used. The sustainability of the construction and operation of the thermal power plant is due to the various problems of nuclear power generation, the change of international oil prices, the establishment of high energy consumption culture due to economic development, and the abnormal temperature phenomenon caused by climate change. This is expected to continue in the future as it is expected to be consumed, and additional construction of cogeneration power plants is scheduled. It will come time to consider seriously consideration of the waste treatment methods associated with energy shortage. Accordingly, the present invention is a method of effectively utilizing coal ash, which has an enormous amount, and the coal ash having a chemical composition similar to that of clay is used as an additive of clay bricks. Further, the heat of the unburned carbon is about 2000 kcal, 50 to 100 ° C lowering energy and resource consumption. The clay bricks produced by using these raw materials are supported on a suspension of artificial clay (slim tite) in which tungsten oxide-titanium peroxide on which metal ions are loaded is dispersed or the suspension is uniformly applied by using a spray or a roller The present invention provides a clay brick manufacturing method having a visible light photocatalytic function.

또한 광촉매 성능은 외부에서는 자동차나 공장 등에서 발생된 NOx, SOx 등을 비롯한 유기오염물과 비점오염원이 태양광하에 광촉매 산화환원 작용에 의해서 분해되도록 하였으며, 실내에서는 벽지나 가구 및 접착제 등으로부터 발생된 휘발성 유기화합물을 형광등 혹은 LED 등과 같은 실내조명을 이용하여 산화환원 작용에 의해서 분해되도록 기능을 부여한 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌을 제공함에 목적이 있다. The photocatalytic performance is such that organic pollutants such as NOx, SOx, and other non-point pollutants generated from automobiles and factories from the outside are decomposed by the photocatalytic oxidation and reduction action of sunlight under the sunlight. In the indoor environment, volatile organic compounds It is an object of the present invention to provide a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light, which has a function of decomposing a compound by redox action using fluorescent light or indoor illumination such as LED.

본 발명 가시광응답형 광촉매 기능을 지는 점토벽돌 제조방법은The clay brick manufacturing method having the photocatalytic function of the visible light response type of the present invention

(1) 산화구리가 담지된 산화텅스텐과 과산화티탄이 혼합된 광촉매제를 준비하는 단계;(1) preparing a photocatalyst mixed with tungsten oxide and titanium peroxide on which copper oxide is supported;

(2) 점토 20~40중량%, 고령토 10~20중량%, 장석 1~10중량%, 석탄회 40~50중량%를 혼합하는 단계;(2) mixing 20 to 40% by weight of clay, 10 to 20% by weight of kaolin, 1 to 10% by weight of feldspar, and 40 to 50% by weight of fly ash;

(3) 상기 혼합물에 물을 투입하여 수분함량 17~22%가 되도록 혼련하는 단계;(3) adding water to the mixture to knead the mixture so as to have a water content of 17 to 22%;

(4) 상기 혼련물을 벽돌형틀에서 압출 성형하는 단계;(4) extruding the kneaded material from a brick mold;

(5) 상기 성형물을 80~200℃의 온도에서 36~48시간 건조하는 단계;(5) drying the molded product at a temperature of 80 to 200 ° C for 36 to 48 hours;

(6) 상기 건조된 성형물을 1,100~1,200℃의 온도에서 24~36시간 소성 후 냉각하는 단계;(6) firing the dried shaped material at a temperature of 1,100 to 1,200 ° C for 24 to 36 hours and then cooling;

(7) 스맥타이트 1~5중량%를 물 95~99중량%에 분산하여 제조된 인공점토 바인더 90~99 중량%에 상기 광촉매제 1~10 중량%를 균일혼합기에 11,000rpm으로 10분간 혼합하여 코팅제를 제조하는 단계; (7) 90 to 99% by weight of artificial clay binder prepared by dispersing 1 to 5% by weight of Smackite in 95 to 99% by weight of water is mixed with 1-10% by weight of the photocatalyst in a homogenizer at 11,000 rpm for 10 minutes Preparing a coating agent;

(8) 상기 냉각된 성형물의 표면에 저압 스프레이로 상기 코팅제를 도포하는 단계;(8) applying the coating agent to the surface of the cooled mold with a low-pressure spray;

(9) 상기 코팅제가 도포된 성형물을 상온~250℃까지의 온도로 건조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.(9) drying the molded article coated with the coating agent at a temperature ranging from room temperature to 250 ° C.

그리고 또 다른 발명은 상술한 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention is a clay brick having a photocatalytic function in response to visible light, which is manufactured by the above-described method.

본 발명의 제조방법에 의해서 제조된 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌은 자외선 및 가시광의 영역에서 광촉매 기능을 발현하기 때문에 실내에서의 유해한 휘발성 유기화합물을 정화하는 것 뿐만 아니라 실외에서도 NOx, SOx 등의 유해가스 제거 및 오염물질을 분해 제거하는 것으로부터 셀프 크리링 작용을 하여 항상 깨끗한 제품을 제공할 수 있다.  The clay brick having the photocatalytic function of the visible light-responsive photocatalyst produced by the production method of the present invention exhibits photocatalytic function in the region of ultraviolet rays and visible light, so that not only the harmful volatile organic compounds in the room are purified, but also NOx, SOx It is possible to provide a clean product at all times by self-crying action from removing harmful gas and decomposing and removing pollutants.

도1은 본 발명에 따른 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 제조방법의 공정 흐름도
도2는 본 발명의 표1에 나타낸 UV-A하에서 메틸렌블루의 분해능력 측정치를 나타낸 그래프
도3은 본 발명의 표2에 나타낸 형광등(가시광)하에서 메틸렌블루의 분해능력 측정치를 나타낸 그래프
도4는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 광촉매의 전자현미경 사진을 나타낸 도면
도5는 본 발명의 표3에 나타낸 아세트알데히드 제거율 측정치를 나타낸 그래프
도6은 본 발명에 따른 가시광 응답형 광촉매 기능을 지는 점토벽돌 제조방법에 의해 제조된 바인더 액의 사진
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a process for producing a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light according to the present invention
Figure 2 is a graph showing the measurements of the degradability of methylene blue under UV-A shown in Table 1 of the present invention
3 is a graph showing measured values of decomposition ability of methylene blue under a fluorescent lamp (visible light) shown in Table 2 of the present invention
4 is an electron micrograph of a photocatalyst prepared according to Example 1 of the present invention
5 is a graph showing the acetaldehyde removal rate measurement values shown in Table 3 of the present invention
6 is a photograph of a binder solution prepared by the method of producing a clay brick having a photocatalytic function of visible light response according to the present invention

이하, 본 발명에 따른 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for producing a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도1은 본 발명에 따른 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법 공정 흐름도를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart illustrating a process for producing a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light according to the present invention.

도1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌은,As shown in FIG. 1, the clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light according to the present invention,

(1) 전이 금속산화물이 담지된 산화텅스텐과 과산화티탄이 혼합된 광촉매제를 준비하는 단계;(1) preparing a photocatalyst mixed with tungsten oxide and titanium peroxide on which a transition metal oxide is supported;

(2) 점토 20~40중량%, 고령토 10~20중량%, 장석 1~10중량%, 석탄회 40~50중량%를 혼합하는 단계;(2) mixing 20 to 40% by weight of clay, 10 to 20% by weight of kaolin, 1 to 10% by weight of feldspar, and 40 to 50% by weight of fly ash;

(3) 상기 혼합물에 물을 투입하여 수분함량 17~22%가 되도록 혼련하는 단계;(3) adding water to the mixture to knead the mixture so as to have a water content of 17 to 22%;

(4) 상기 혼련물을 벽돌형틀에서 압출 성형하는 단계;(4) extruding the kneaded material from a brick mold;

(5) 상기 성형물을 80~200℃의 온도에서 36~48시간 건조하는 단계;(5) drying the molded product at a temperature of 80 to 200 ° C for 36 to 48 hours;

(6) 상기 건조된 성형물을 1,100~1,200℃의 온도에서 24~36시간 소성 후 냉각하는 단계;(6) firing the dried shaped material at a temperature of 1,100 to 1,200 ° C for 24 to 36 hours and then cooling;

(7) 스맥타이트 1~5중량%를 물 95~99중량%에 분산하여 제조된 인공점토 바인더 90~99중량%에 상기 광촉매제 1~10 중량%를 균일혼합기에 11,000rpm으로 10분간 혼합하여 코팅제를 제조하는 단계; (7) 90 to 99% by weight of artificial clay binder prepared by dispersing 1 to 5% by weight of Smackite in 95 to 99% by weight of water is mixed with 1-10% by weight of the photocatalyst in a homogenizer at 11,000 rpm for 10 minutes Preparing a coating agent;

(8) 상기 냉각된 성형물의 표면에 저압 스프레이로 상기 코팅제를 도포하는 단계;(8) applying the coating agent to the surface of the cooled mold with a low-pressure spray;

(9) 상기 코팅제가 도포된 성형물을 상온~250℃까지의 온도로 건조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.(9) drying the molded article coated with the coating agent at a temperature ranging from room temperature to 250 ° C.

또한 상기 (1)단계는 옥시황산티탄 1.0M(몰), 염화텅스텐 1.0M(몰), 전이금속염 0.05M(몰), 암모늄카바메이트 2.5M(몰)이 되도록 각각 칭량한 후 각각 물 1L에 교반하여 용해하는 단계;(S10)In the step (1), titanium oxysulfate (1.0 mol), tungstic chloride (1.0 mol), transition metal salt (0.05 mol) and ammonium carbamate (2.5 mol) were weighed, Stirring and dissolving (S10)

상기 옥시황산티탄 수용액과 염화텅스텐 수용액을 각각 교반기에서 250rpm로 교반하고 가열하여 반응온도 80℃로 유지하는 단계;(S20)The titanium oxyhydroxide aqueous solution and the tungsten chloride aqueous solution are stirred at 250 rpm in a stirrer and heated to maintain the reaction temperature at 80 ° C.

반응기에서 상기 가열된 옥시황산티탄 수용액에 암모늄카바메이트를 주입하여 티탄전구체를 생성하는 단계;(S30)Injecting ammonium carbamate into the heated titanium oxysulfate aqueous solution to produce a titanium precursor (S30)

반응기에서 상기 가열된 염화텅스텐 수용액에 암모늄카바메이트를 주입하여 텅스텐 전구체를 생성시키되, 주입이 완료되는 시점에 연속해서 상기 전이금속염 수용액을 주입하여 텅스텐 전구체 입자 위와 주변에 전이금속 전구체를 생성하는 단계;(S40)Injecting ammonium carbamate into the heated tungsten chloride aqueous solution to form a tungsten precursor; injecting the transition metal salt solution continuously at the time of completion of the injection to form a transition metal precursor on and around the tungsten precursor particle; (S40)

상기 티탄전구체와 입자 위와 주변에 전이금속 전구체가 생성된 텅스텐 전구체를 여과한 후 암모니아수와 증류수로 수세하여 케이크상의 전이금속 담지 텅스텐 전구체 및 이산화티탄 전구체를 수득하는 단계;(S50)(S50) a step of obtaining a transition metal-supported tungsten precursor and a titanium dioxide precursor on the cake by filtering the titanium precursor and the tungsten precursor where the transition metal precursor is formed on and around the particle and then washing with ammonia water and distilled water;

상기 케이크 상의 전이금속 전구체가 담지된 텅스텐 전구체를 500℃에서 1시간 가열하여 산화물로 결정화하고, 케이크 상의 이산화티탄 전구체 수득물은 70℃에서 감압건조하여 분말을 수득하는 단계;(S60)Heating the tungsten precursor carrying the transition metal precursor on the cake to 500 ° C for 1 hour to crystallize it as an oxide and drying the resulting powder of titanium dioxide precursor on the cake under reduced pressure at 70 ° C to obtain a powder;

상기 전이 금속산화물이 담지된 산화텅스텐 5~95중량%와 이산화티탄 분말 5~95중량%인 분상혼합물 80~90중량%에 과산화수소 10~20중량%를 혼합 후 결정화하여 전이 금속산화물이 담지된 산화텅스텐 및 과산화티탄으로된 광촉매를 제조하는 단계;(S70)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The transition metal oxide-supported tungsten oxide is mixed with 5 to 95% by weight of tungsten oxide and 5 to 95% by weight of titanium dioxide powder with 80 to 90% by weight of hydrogen peroxide to 10 to 20% Tungsten, and titanium peroxide (step S70).

또한 상기 (S30)단계는 가열된 상기 옥시황산티탄 수용액에 암모늄카바메이트를 50ml/min의 주입속도로 고정된 위치에 주입하여 옥시황산티탄 수용액의 pH 값이 7.0이 되는 시점에 주입을 정지하는 것을 특징으로 한다.Further, in step (S30), ammonium carbamate is injected into the heated aqueous solution of titanium oxysulfate at a fixed position at an injection rate of 50 ml / min, and the injection is stopped when the pH value of the aqueous solution of titanium oxysulfate is 7.0 .

또한 상기 (S40)단계는 가열된 상기 염화텅스텐 수용액에 암모늄카바메이트를 50ml/min의 주입속도로 고정된 위치에 주입하여 염화텅스텐 수용액의 pH 값이 7.0이 되는 시점에 주입을 정지하여 텅스텐 전구체를 생성시키며 주입이 완료되는 시점에 연속해서 전이금속염 수용액을 50ml/min의 주입속도로 주입하는 것을 특징으로 한다.In step (S40), ammonium carbamate is injected into the heated aqueous tungsten chloride solution at a fixed rate of 50 ml / min. When the pH value of the aqueous tungsten chloride solution reaches 7.0, the injection is stopped to remove the tungsten precursor And continuously injecting the transition metal salt aqueous solution at an injection rate of 50 ml / min at the time when the injection is completed.

또한 상기 (S70)단계는 혼합물을 지르코니아 볼밀 용기에 넣은 후 하이에너지 스피드 볼밀의 회전수 1,100rpm하에 3시간 동안 5분 운행, 1분간 정지의 사이클로 분쇄, 혼합 및 결정화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (S70) is characterized in that the mixture is put into a zirconia ball-mill and then pulverized, mixed and crystallized in a cycle of running for 5 minutes at a rotation speed of 1,100 rpm for 3 hours and for 1 minute at a high energy speed ball mill.

또한 상기 이산화티탄 전구체는 비정질 이산화티탄, 아나타제 및 루틸 혼합상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the titanium dioxide precursor is characterized by being composed of an amorphous titanium dioxide, an anatase and a rutile mixed phase.

또한 상기 전이금속염은 Pt염, Au염, Ag염, Pd염, Fe염, Nb, Ru염, Ir염, Rh염, Co염, Bi염, Cu염 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.The transition metal salt may be at least one selected from the group consisting of Pt salt, Au salt, Ag salt, Pd salt, Fe salt, Nb, Ru salt, Ir salt, Rh salt, Co salt, Bi salt and Cu salt.

그리고 또 다른 본 발명은 상술한 방법으로 제조되는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention is a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light produced by the above-described method.

본 발명을 상세히 설명하기에 앞서 산화텅스텐에 담지되는 전이금속염은 상기 기재된 바와 같이 Pt염, Au염, Ag염, Pd염, Fe염, Nb, Ru염, Ir염, Rh염, Co염, Bi염, Cu염 중에서 선택된 어느 하나 이상의 금속염일 수 있으나, 상세한 설명의 전반에 걸쳐서는 Cu염을 대표적으로 한정하여 설명한다.Before describing the present invention in detail, the transition metal salt supported on tungsten oxide may be at least one selected from the group consisting of Pt salt, Au salt, Ag salt, Pd salt, Fe salt, Nb, Ru salt, Ir salt, Rh salt, A salt, and a Cu salt. However, throughout the description, the Cu salt will be limited to representatives.

더욱 상세하게는 점토벽돌은 점토와 고령토와 장석의 원료를 50~60 중량%, 화력발전소로부터 발생된 석탄회 40~50 중량%로 구성되며, 점토 벽돌 소지의 조성물을 특별히 제한하지는 않는다. 점토는 일반 가소성이 있는 점토, 목질점토, 와목점토, 적점토, 흑점토 등이 가능하며, 고령토는 점질의 고령토와 사질의 고령토가 사용될 수 있다. 또한 장석 역시 일반적으로 점토벽돌에서 사용하고 있는 어떠한 장석도 사용할 수 있다. 화력발전소로부터 발생된 석탄회는 2,000kcal 이상의 발열을 나타낼 수 있는 미연탄분이 10% 이상이 함유되어 있어야 하며, 일반적으로 시멘트 혼화재로서 사용하고 있는 미연탄분을 제거한 석탄회는 사용할 수 없다. More specifically, the clay brick is composed of 50 to 60 wt% of clay, kaolin and feldspar, and 40 to 50 wt% of coal fly ash produced from a thermal power plant. The composition of the clay brick is not particularly limited. The clay may be a general plastic clay, a woody clay, a clay clay, a red clay soil, a black clay soil, and kaolin may be a viscous kaolin and a kaolin kaolin. Feldspar can also be any feldspar used in clay bricks in general. Fly ash generated from a thermal power plant should contain at least 10% of the unburned coal that can generate heat of 2,000 kcal or more. Generally, coal fly ash which is used as cement admixture can not be used.

점토벽돌을 제조하는 과정은 중량%로 고령토 10~20중량%와 점토 20~40중량% 및 장석 1~10중량%를 석탄회 40~50중량%와 균일하게 혼합하는 단계; 상기 균일하게 혼합된 혼합물의 수분함량을 17~22%로 하여 진공사출성형기로 성형하는 단계; 상기 성형물을 80~200℃에서 36~48시간 건조 후, 1,100~1200℃의 온도에서 24~36시간 소성시킨 후 냉각하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. The process for producing clay bricks comprises uniformly mixing 10 to 20% by weight of kaolin, 20 to 40% by weight of clay and 1 to 10% by weight of feldspar with 40 to 50% by weight of fly ash in weight percent; Molding the uniformly mixed mixture into a vacuum injection molding machine at a moisture content of 17 to 22%; Drying the molded product at 80 to 200 ° C for 36 to 48 hours, then calcining the molded product at a temperature of 1,100 to 1,200 ° C for 24 to 36 hours, and cooling the molded product.

광촉매제와 바인더로 구성되는 코팅제는 산화구리가 담지된 산화텅스텐 복합물과 과산화티탄의 3성분계의 광촉매제와, 투명한 인공점토 바인더로서 구성된다. 구성 비율은 광촉매제 1 내지 10 중량%와 바인더 90 내지 99 중량%의 범위이다. 광촉매제가 이 범위 미만이 되면 광촉매로서의 효율이 떨어지고 과하게 되면 경제성이 떨어지고, 바인더로서의 작용이 저하하는 문제가 있다.         The coating agent composed of the photocatalyst agent and the binder is constituted as a transparent artificial clay binder and a three-component photocatalyst of copper oxide-supported tungsten oxide composite, titanium peroxide. The composition ratio ranges from 1 to 10% by weight of the photocatalyst and 90 to 99% by weight of the binder. When the photocatalyst is less than the above range, the efficiency as a photocatalyst is lowered, and if it exceeds this range, economical efficiency deteriorates and the function as a binder deteriorates.

산화구리가 담지된 산화텅스텐에 있어서 산화구리는 광촉매를 보조하는 부촉매로서 사용되었고, 광촉매제는 산화구리가 담지된 산화텅스텐 복합물을 기본 광촉매 원료로서 사용하였으며, 티탄화합물을 부원료로서 사용하였다. 특별히 사용원료를 주원료 부원료로 제한하지는 않으며, 실내의 조명상태에 따라서 주원료 및 부원료를 바꾸어 사용할 수도 있다. 산화구리가 담지된 산화텅스텐 복합물은 최근 가시광 영역에서 높은 광촉매 활성을 나타낸다는 연구결과에 기인하여 본 발명에서도 광촉매제의 주요원료로서 사용하였다. 또한 금속물질인 구리는 산화텅스텐의 광여기시의 전하재결합을 지연시킴으로써 산화환원효율을 높이는 역할로 사용하였다. 이와 같은 산화텅스텐 광촉매에 담지하는 부촉매용 금속염 물질은 구리염에 한정되는 것은 아니고, Pt염, Au염, Ag염, Pd염, Fe염, Nb염, Ru염, Ir염, Rh염, Co염, Bi염 등의 금속염, 더욱 바람직하게는 Cu염, Pt염, Au염, Pd염 등이 좋다.      In tungsten oxide supporting copper oxide, copper oxide was used as the auxiliary catalyst for supporting the photocatalyst. As the photocatalyst, a tungsten oxide composite containing copper oxide was used as a basic photocatalyst material, and a titanium compound was used as a subsidiary material. In particular, the raw material is not limited to the main raw material, and the raw material and the auxiliary raw material may be changed depending on the lighting condition of the room. The copper oxide-supported tungsten oxide composite has recently been shown to exhibit a high photocatalytic activity in the visible light region, and was also used as a main raw material for the photocatalyst in the present invention. Copper, which is a metal, was also used to increase the redox efficiency by retarding charge recombination at the time of photoexcitation of tungsten oxide. The metal salt material for the subsidiary catalyst supported on the tungsten oxide photocatalyst is not limited to the copper salt but may be selected from the group consisting of Pt salt, Au salt, Ag salt, Pd salt, Fe salt, Nb salt, Ru salt, Ir salt, , A Bi salt, and more preferably a Cu salt, a Pt salt, an Au salt, a Pd salt, or the like.

또한 티탄화합물 광촉매와 산화텅스텐 광촉매의 공존은 광여기시 전하분리효율(유효하게 정공을 산화티탄에 공급하는 것)을 높여 광촉매의 산화환원 극대화함으로서 가시광 영역에서도 초친수성을 발현하도록 하기 위함이다.         In addition, the coexistence of the titanium compound photocatalyst and the tungsten oxide photocatalyst is intended to enhance the charge separation efficiency (effectively supplying holes to titanium oxide) at the time of photoexcitation, thereby maximizing the redox potential of the photocatalyst, thereby exhibiting superhydrophilicity in the visible region.

상기 광촉매제의 사용량은 산화텅스텐 100 중량부에 대해서 구리 0.5 내지 5 중량부로 구성된 산화구리가 담지된 산화텅스텐 복합체 5내지 95중량%에 대하여 과산화티탄 5내지 95중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 사용범위를 벗어나게 되면 가시광 응답효율이 떨어지는 문제가 발생한다.         The photocatalyst is used in an amount of 5 to 95% by weight, based on 100 parts by weight of tungsten oxide, of titanium oxide per 5 to 95% by weight of copper oxide-supported tungsten oxide composite comprising 0.5 to 5 parts by weight of copper. If the use range is exceeded, there arises a problem that the visible light response efficiency is lowered.

광촉매제는 특별히 제한하지는 않으나 본 발명에서는 본 발명의 발명자들에 의해 합성한 원료들과 더불어 상용화 되어 시판하고 있는 시약급 원료를 사용할 수도 있다.      The photocatalyst is not particularly limited, but in the present invention, commercially available reagent grade raw materials may be used together with the raw materials synthesized by the inventors of the present invention.

먼저 합성에 의해서 사용된 광촉매제는 다음과 같은 방법에 의해서 제조하였다.       First, the photocatalyst used by the synthesis was prepared by the following method.

구리 금속이온이 포함된 구리화합물(질산구리, 염산구리, 황산구리,브롬화구리, 요오드화구리, 염화암모늄구리, 탄산구리, 구연산구리, 인산구리 등)과 텅스텐 금속이온이 포함된 텅스텐화합물(암모늄메타텅스텐, 파라텅스텐산암모늄, 텅스텐산, 텅스텐알콕시드, 염화텅스텐, 질화텅스텐, 황화텅스텐 등이 이용될 수 있다. 물에 녹는 것과 수세가 용이한 암모늄메타텅스텐을 사용하는 것이 바람직하다)을 각각 0.05M(mol/L)과 1.0M이 되도록 칭량하고 이를 증류수에 용해하여 준비하며, 침전제로서는 암모늄카바메이트를 사용하였으며, 역시 증류수에 용해하였다. 텅스텐 금속이온이 용해되어 있는 용액을 둥근바닥 광구 플라스크에 투입한 후, 프로펠러 교반기를 이용하여 250rpm의 속도로 교반하여 농도구배가 발생하지 않도록 하였다. 암모늄카바메이트와 같은 상온침전제의 농도는 침전하고자 하는 물질의 높은 수율을 위해서 1.3배 이상의 과농도를 사용하는 것이 바람직하므로 본원에서는 100%에 가까운 수율확보를 위하여 2.5M(mol/L)의 수용액을 제조하여 사용하였다. 상온침전제는 인젝션매소드법을 이용하여 50ml/min 의 등속도로 둥근바닥 광구 플라스크 내에 주입하였으며, 핵생성 원리는 불균일 핵생성이므로, 텅스텐 염이 상온침전제에 의해서 전구체를 형성한 후에, 구리염을 추가로 주입하여 텅스텐 전구체 위에 구리이온이 담지되도록 하였다. 침전 및 결정화 반응은 40 내지 100℃의 온도 범위하에서 진행하여 구리와 텅스텐이 혼합된 전구체를 얻었다. 얻어진 구리와 텅스텐 복합물의 전구체는 전기로에서 400내지 550℃의 산화분위기 로안에서 가열처리하여 산화구리 및 산화텅스텐으로 결정전이 하였다. 이를 광촉매제의 주원료로서 사용하였다. Tungsten compounds containing copper metal ions (copper nitrate, copper chloride, copper sulfate, copper bromide, copper iodide, copper ammonium chloride, copper carbonate, copper citrate, copper phosphate and the like) and tungsten metal ions , Tungstic acid, tungsten alkoxide, tungsten chloride, tungsten nitride, tungsten sulphide, etc. It is preferable to use ammonium metatungsten which is soluble in water and easily rinsed) (mol / L) and 1.0 M, and this was dissolved in distilled water. Ammonium carbamate was used as a precipitant and dissolved in distilled water. The solution in which tungsten metal ions were dissolved was introduced into a round bottom flask, and stirred at a speed of 250 rpm using a propeller stirrer to prevent a concentration gradient from occurring. The concentration of the precipitant at room temperature such as ammonium carbamate is preferably 1.3 times or more the over concentration for the high yield of the substance to be precipitated. Therefore, in order to obtain a yield close to 100%, 2.5M (mol / L) And used. The room temperature precipitant was injected into a round bottom flask at a constant rate of 50 ml / min using an injection method, and the nucleation principle was heterogeneous nucleation. Therefore, after the tungsten salt forms a precursor by a room temperature precipitant, To allow the copper ions to be supported on the tungsten precursor. Precipitation and crystallization proceeded in a temperature range of 40 to 100 캜 to obtain a precursor in which copper and tungsten were mixed. The precursor of the obtained copper and tungsten composite was subjected to heat treatment in an oxidizing atmosphere of 400 to 550 ° C in an electric furnace to form crystals of copper oxide and tungsten oxide. This was used as the main ingredient of the photocatalyst.

또한 상용화된 산화텅스텐과 구리 전구체를 하이에너지 스피드 볼밀을 이용하여 그라인딩 한 후, 전기로에서 500℃에서 열처리하여 산화구리가 담지된 산화텅스텐을 제조하여 사용할 수도 있다. 또한 산화텅스텐과 구리 전구체를 메탄올 등을 포함하는 수중에 분산하고 그것에 자외선이나 가시광을 조사하여 금속성분을 담지하는 것도 가능하다. 산화텅스텐의 광여기 가능한 파장의 광을 조사하는 경우에는 광여기에 의해서 생성한 전자에 의해서 전구체가 환원되고 금속으로서 산화텅스텐 입자의 표면에 담지된다. 그러나 바람직한 것은 전구체 단계에서 입자의 크기를 조절하고, 분쇄 및 활성화 과정에서 광활성을 높이기에 유리한 합성한 구리전구체를 텅스텐 전구체에 담지하고 이를 가열하여 얻는 것이 더욱 좋다.       In addition, tungsten oxide coated with copper oxide may be prepared by grinding commercialized tungsten oxide and copper precursor using a high energy speed ball mill, and then heat-treating the copper precursor at 500 ° C in an electric furnace. It is also possible to disperse the tungsten oxide and the copper precursor in water containing methanol or the like and irradiate ultraviolet rays or visible light thereto to carry the metal component. In the case of irradiating light of a wavelength that can be photoexcited by tungsten oxide, the precursor is reduced by electrons generated by photoexcitation and is supported on the surface of tungsten oxide particles as a metal. Preferably, however, it is better to carry a synthesized copper precursor on a tungsten precursor, which is advantageous for controlling the size of the particles in the precursor stage and for enhancing the photoactivity during the pulverization and activation process, and heating them.

이산화티탄의 전구체 제조는 앞서 설명한 상온침전법을 이용하였다. 이산화티탄을 제조하기 위해 사용한 티탄염은 옥시황산티탄, 사염화티탄, 옥시질산티탄, 티타늄테트라에톡시드, 티타늄테트라 n 부톡시드, 티타늄 테트라이소프로폭사이드 등을 물이나 알코올류, 산 등에 용해시켜서 제조한 것이며, 바람직하게는 옥시황산티탄을 물에 용해하여 사용하는 것이다. 옥시황산티탄은 황산기에 의해서 나노크기의 구형 이산화티탄을 얻을 수 있으며, 이산화티탄 전구체를 얻는 과정에서도 황산기를 제거하기 위한 공정이 염화물 하에 제조된 전구체로부터 염산기를 제거하는 것보다 용이하며, 원료를 컨트롤하는 과정에서도 염소가스 발생 등과 같은 유독성은 낮기 때문에 보다 바람직하다. 그러나 특별히 출발원료를 제한하지는 않는다.      The titanium dioxide precursor was prepared by the room temperature precipitation method described above. The titanium salt used for producing titanium dioxide is prepared by dissolving titanium oxysulfate, titanium tetrachloride, titanium oxynitrate, titanium tetraethoxide, titanium tetra n butoxide, titanium tetraisopropoxide, etc. in water, alcohols, , And titanium oxy sulfate is preferably dissolved in water to be used. Titanium oxysulfate can obtain spherical titanium dioxide nanosized by a sulfuric acid group, and it is easier to remove the sulfate group from the precursor produced under chloride than the process for removing the sulfate group in the process of obtaining the titanium dioxide precursor, The toxicity such as the generation of chlorine gas is low. However, it does not specifically restrict starting materials.

상온침전법에 의한 전구체 합성 공정은 여러 반응 인자가 존재하지만, 본 발명에서는 반응 온도만을 변화하여 수산화물과 결정성의 물질을 동시에 생성시킬 수 있는 반응온도 범위로 고정하여 합성조건을 결정하였다. 반응온도 40 내지 100℃의 범위로 변화시킴에 따라 비정질의 수산화물과 결정성의 산화티탄이 공존하는 형태의 전구체를 얻을 수 있었다. 특히 반응 온도가 80℃에서는 비정질의 수산화물의 생성량은 감소하였고, 아나타제와 루틸 혼합상의 결정성은 높게 나타났다. 실질적 광촉매 기능을 나타낼 수 있는 이산화티탄의 생성량은 증가하였으며, 이산화티탄의 광촉매 활성이 높기 위해서는 아나타제형의 결정과 루틸형의 결정이 혼합되어 있는 것이 바람직한데, 본 조건에서 원하는 결과를 얻을 수 있었다. 이와 같은 혼상의 전구체는 결정 전이에 요구되는 활성화 에너지의 높이를 감소시키기 때문에 수산화물이나 염 등의 결정화나 결함이나 치환 등의 2차 반응 유도시 용이하게 할 수가 있게 된다. 이는 지금까지의 이산화티탄 제조에서 알콕시드나 티타늄 염으로부터 합성하고, 결정화를 위해서 600℃ 이상에서 열처리하여 아나타제형 이산화티탄을 얻었던 결과와는 전혀 다른 것임을 확연히 알 수가 있는 것이다.In the present invention, the synthesis conditions are determined by fixing the precursor at a reaction temperature range in which a hydroxide and a crystalline material can be simultaneously produced by changing the reaction temperature only in the presence of various reaction factors in the synthesis process of the precursor by the room temperature precipitation method. A precursor in the form of amorphous hydroxide and crystalline titanium oxide coexisted was obtained by changing the reaction temperature in the range of 40 to 100 ° C. Especially, at the reaction temperature of 80 ℃, the amount of amorphous hydroxide was decreased, and the crystallinity of anatase and rutile mixed phase was high. The amount of titanium dioxide which can exhibit a substantial photocatalytic function has increased, and it is preferable that anatase-type crystals and rutile-type crystals are mixed in order to increase the photocatalytic activity of titanium dioxide. In this condition, desired results can be obtained. Since such a mixed phase precursor reduces the height of the activation energy required for the crystal transition, it becomes easy to induce secondary reactions such as crystallization, defects and substitution of hydroxides and salts. It can be clearly seen that this is completely different from the result obtained by synthesizing titanium dioxide from alkoxide or titanium salt in the conventional production of titanium dioxide and obtaining anatase-type titanium dioxide by heat treatment at 600 ° C or higher for crystallization.

즉, 아나타제와 루틸의 결정상과 비정질상의 혼상으로 구성된 이산화티탄 전구체가 600℃ 이상의 높은 온도에서 열처리과정을 진행하지 않고도 광촉매 활성을 나타내는 물질로 변화될 수 있음을 나타내는 것이다. 그러나 이러한 방법에 의해서 얻어진 아나타제와 루틸상의 결정화도는 600℃이상의 온도에서 열처리한 이산화티탄 보다 결정화도가 우수하지 않고, 비정질의 입자들이 여전히 존재하기 때문에 가시광 영역에서의 광촉매 활성 및 자외선 영역에서도 높은 광촉매 활성을 기대할 수는 없다. 따라서 이러한 높은 활성과 가시영역에서의 광촉매 기능을 나타내기 위해서는 결정화도를 높일 필요가 있다. 이에 본 발명에서는 상기 전구체의 결정화와 더불어 균일혼합 그리고 비표면적을 확대하기 위한 분쇄 기능이 한번에 가능한 하이 에너지 스피드 볼밀을 이용하여 이를 해결하고자 하였다. That is, the titanium dioxide precursor composed of the anatase and rutile crystal phase and the amorphous phase mixed phase can be changed to a material exhibiting photocatalytic activity at a high temperature of 600 ° C or higher without conducting a heat treatment process. However, since the crystallinity of anatase and rutile phase obtained by this method is not higher than that of titanium dioxide heat-treated at a temperature of 600 ° C or higher and amorphous particles still exist, the photocatalytic activity in the visible light region and the high photocatalytic activity in the ultraviolet region I can not expect it. Therefore, it is necessary to increase the degree of crystallinity in order to exhibit such high activity and photocatalytic function in the visible region. Accordingly, the present invention aims to solve this problem by using a high-energy speed ball mill capable of uniformly blending the precursor, and grinding to expand the specific surface area.

한편, 본 발명에서는 광촉매의 출발원료를 제한하지는 않는다. 합성 과산화티탄 광촉매의 소스원료로서 합성 이산화티탄을 이용하는 것 외에도 상용화되어 시판되고 있는 이산화티탄(아나타제 혹은 아나타제 루틸 혼상) 광촉매를 구입하여 사용할 수 있으며, 아나타제 단독 및 아나타제와 루틸 혼상의 이산화티탄을 구리가 담지된 산화텅스텐 등과 혼합하여 하이에너지 스피드 볼밀로 활성화하여 가시광하에 광촉매 기능을 발현할 수 있는 광촉매제를 제조하는 것도 가능하다.       On the other hand, the starting material of the photocatalyst is not limited in the present invention. In addition to using synthetic titanium dioxide as a source material for the synthetic titanium dioxide photocatalyst, commercially available titanium dioxide (anatase or anatase rutile mixed phase) photocatalyst can be purchased and used, and anatase alone and titanium dioxide in the form of anatase and rutile are mixed with copper It is also possible to produce a photocatalyst capable of exhibiting a photocatalytic function under visible light by mixing with supported tungsten oxide or the like and activating it with a high energy speed ball mill.

하이에너지 스피드 볼밀(Planetary Micro Mill(model: Pulverisette 7 premium line)은 1,100rpm의 고회전수가 가능한 것으로, 용기는 이산화지르코늄 재질로 된 80ml의 용량을 이용하였으며, 분쇄용 볼은 불순물의 침입을 막기 위해서 강도 및 경도가 높은 ZrO2 3mm 볼을 50g 첨가하였다. 사용된 용매는 무수알코올 및 과산화수소수를 사용하였다. 본 기기를 이용한 것은 기존 기기들이 갖는 한계, 즉 저회전수 문제를 탈피하기 위한 것이다. 일반적으로 사용되는 저회전수 볼밀들은 분쇄의 용도보다는 혼합에 목적으로 두기 때문에 300rpm 정도에서도 충분한 효과를 볼 수가 있고, 이보다 조금 더 회전수가 높은 것은 600rpm 정도인데, 이 또한 분쇄효율은 낮고 균일 혼합하는데 높은 효율을 보인다. 반면에 본 발명에서 사용하고 있는 하이에너지 스피드 볼밀은 1,100rpm까지 가능하고, 내부의 마찰과 충돌에 의해서 내부 온도가 100~150℃까지 상승하며, 습식혼합의 경우에는 5-10 기압정도 압력까지 생성된다. 이러한 기기의 특성은 이산화티탄의 수열합성과정(125℃, 증기압하에 3시간 가열에 의해서 비정질상이 아나타제로 결정전이됨)과 유사한 결과를 기대할 수 있다.A high energy speed ball mill (model: Pulverisette 7 premium line) is capable of high-speed rotation of 1,100 rpm. The container is made of zirconium dioxide and has a capacity of 80 ml. In order to prevent impurities from entering, And 50 g of a ZrO 2 3 mm ball having a high hardness were added to the reaction mixture, and anhydrous alcohol and hydrogen peroxide solution were used as the solvent used. Since the low-revolving ball mills to be used are intended for mixing rather than the purpose of grinding, 300 rpm can be sufficiently effective, and the higher the number of revolutions is 600 rpm, the lower the grinding efficiency and the higher the efficiency On the other hand, the high energy speed ball mill used in the present invention can be up to 1,100 rpm, The internal temperature rises up to 100 ~ 150 ℃ due to internal friction and collision, and up to 5 ~ 10 atm pressure in case of wet mixing. The characteristics of this device are the hydrothermal synthesis process of titanium dioxide (125 ℃, And the amorphous phase becomes an anatase crystal phase by heating for 3 hours).

산화구리가 담지된 산화텅스텐과 이산화티탄 전구체를 정해진 비율로 혼합하고 여기에 과산화수소수를 용매로서 사용하여 5분간 운행하고 1분간 정지하는 사이클로 3시간 동안 진행하였다. 3시간 동안 광촉매제의 분쇄 혼합하에 이산화티탄 전구체의 조성은 과산화수소와 반응하며 이산화티탄 전구체 내의 비정질 상과 아나타제 및 루틸 혼합상이 결정성의 페록시기가 포함된 과산화티탄으로 결정전이되며, 추가적으로 메카노케미스트리 이팩트에 의해서 구리가 담지된 산화텅스텐 및 과산화티탄의 입자크기는 50-100 나노입자크기를 갖는 가시광 응답형 광촉매 기능을 발현할 수 있는 광촉매제가 제조된다. 이러한 결과를 발현하는 것은 하이에너지 스피드 볼밀의 고속회전에 의해서 발생되는 150℃ 전후의 내부온도 상승과 이로부터 발생된 증기압에 기인하며, 비정질의 입자들을 결정으로 전이시키고 광촉매 원료들의 균일혼합 분쇄 및 광촉매 특성을 효율적으로 발현할 수 있도록 에너지를 제공하는 것이다. 산화티탄 자외선 광촉매 제조방법으로 널리 알려져 있는 수열합성의 원리와 유사한 효과를 부여하게 됨에 따른 것이다.        The copper oxide-carrying tungsten oxide and the titanium dioxide precursor were mixed at a predetermined ratio, and hydrogen peroxide solution was used as a solvent for 5 minutes, and the reaction was carried out for 3 hours in a cycle of stopping for 1 minute. The composition of the titanium dioxide precursor reacts with the hydrogen peroxide under the pulverization and mixing of the photocatalyst for 3 hours, and the amorphous phase and the anatase and rutile mixed phase in the titanium dioxide precursor undergo crystallization with titanium peroxide containing a peroxy group of crystallization, The photocatalytic agent capable of manifesting a visible light responsive photocatalytic function with a particle size of 50-100 nanoparticles of copper supported tungsten oxide and titanium peroxide is manufactured. These results are attributable to the internal temperature rise of about 150 ° C caused by the high-speed spinning of the high-energy speed ball mill and the vapor pressure generated therefrom, which transforms the amorphous particles into crystals and uniformly mixes and crushes the photocatalyst raw materials, And to provide energy so that the characteristics can be efficiently expressed. This is due to the similar effect to the principle of hydrothermal synthesis, which is widely known as titanium dioxide ultraviolet photocatalyst production method.

본 발명에서 광촉매제를 점토벽돌에 고정화하기 위해 사용한 바인더는 인공점토이다. 인공점토는 스맥타이트, 마이카, 카올리나이트 등이 가능하며, 더욱 바람직하게는 광촉매제와 혼합되었을 때 바인더는 투명도를 유지해야 하기 때문에 물에 분산하였을 때 투광도를 나타낼 수 있는 합성한 스맥타이트가 좋다. 점토바인더는 투광도와 더불어 틱소트로피(점토를 계속해서 물에 뭉개어 이기면 강도가 저하하지만 그대로 방치하면 강도가 회복되는 현상) 특성을 발현해야 하며, 천연의 점토류는 이러한 틱소트로피 현상은 발현되나 투명도나 투광도를 나타낼 수 없기 때문에 사용할 수 없다.       In the present invention, the binder used for fixing the photocatalyst to clay bricks is artificial clay. The artificial clay may be smacktite, mica, kaolinite or the like. More preferably, since the binder has to maintain transparency when mixed with the photocatalyst, it is preferable that the synthetic smacktite can exhibit the transparency when dispersed in water. Clay binders should exhibit thixotropy (a phenomenon in which the strength is lowered if the clay is continuously crushed into water, but the strength is restored if left untouched), and the thixotropic phenomenon is expressed in natural clays, It can not be used because it can not show the translucency.

투명도와 투광도를 확보해야하는 이유는 광촉매의 기능은 광촉매제와 바인더를 혼합하여 코팅하였을 때, 빛이 바인더를 투과하여 광촉매제에 도달하여야 산화와 환원 등의 반응이 일어나 유기물을 분해할 수가 있는데, 천연의 점토류는 투명도와 투광도를 확보할 수 없고 광촉매제에 코팅될 수 있어 광촉매 효율을 저해하는 문제가 있다. 반드시 바인더를 점토류로 사용해야 하는 것은 아니나 인공점토는 점토벽돌과 동일한 성분조성을 가지며, 물에 대한 친화성과 더불어 물의 스며드는 것을 어느정도 차단하는 것도 가능하다. 이는 천연의 벤토나이트를 Geosynthesis 분야에서 차수제로서 사용하는 원리와 동일하기 때문이다. 또한 층상구조로 이루어져 있으며, 유해가스 성분 등을 흡착하는 특성을 지녀 일부 투명한 무기질의 바인더(실리케이트질)와는 차별성을 지닌다. 무기질 바인더의 대표적인 것은 물유리라 표현되는 규산소다나 규산카리가 있으나 매우 고알칼리성을 지니며, 건조를 위해서는 120℃ 이상에서 장시간 건조하여야 하고, 물에 장시간 노출되면 용해되어 바인더로서의 기능을 상실하는 문제가 있다. 또한 알콕시드 등을 개질하여 제조하는 무기질 바인더는 가격이 매우 고가이기 때문에 점토벽돌과 같이 매우 범용적 제품에의 사용은 경제성이 맞지 않는 문제도 있다. The reason why transparency and transparency must be secured is that when the photocatalyst is mixed with a binder, the light reaches the photocatalyst through the binder to react with oxidation and reduction, Clms Page number 3 > of clay can not ensure transparency and transparency, and can be coated on a photocatalyst, thereby deteriorating photocatalytic efficiency. It is not necessary to use binders as clay materials, but artificial clay has the same composition as clay bricks. It is also possible to block water penetration in addition to water affinity. This is because the natural bentonite is the same as that used in the field of geosynthesis. It has a layered structure and has a characteristic of adsorbing noxious gas components and is different from some transparent inorganic binders (silicate). A representative example of the inorganic binder is sodium silicate or silicate, which is referred to as water glass. However, it has very high alkalinity. In order to dry it, it has to be dried at a temperature of 120 ° C or more for a long time. When it is exposed to water for a long time, have. In addition, inorganic binders prepared by modifying alkoxides and the like are very expensive and, therefore, there is a problem in that they are not economically suitable for use in very general products such as clay bricks.

상기 인공점토 바인더는 스맥타이트 1~5중량%를 물 95~99중량%에 분산하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 범위를 벗어나게 되면 바인더로서의 결합력이 떨어지거나 투광도를 잃게 되는 등의 문제점이 있다. 더욱 바람직한 스맥타이트의 사용은 2중량%를 사용하는 것이다. Preferably, the artificial clay binder is used by dispersing 1 to 5% by weight of smacktite in 95 to 99% by weight of water. Outside this range, there is a problem that the bonding force as a binder is lowered or the transmittance is lost. The use of more preferable smacktite is to use 2% by weight.

이하 상기와 같이 제조되는 본 발명의 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌 제조방법에 대한 실시예를 하기와 같이 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the clay brick manufacturing method having the photocatalytic function of the visible light response type photocatalyst according to the present invention will be described as follows.

[실시예 1][Example 1]

산화구리가 담지된 산화텅스텐과 과산화티탄 혼합 광촉매제 제조Copper-supported tungsten oxide and titanium peroxide mixed photocatalyst preparation

옥시황산티탄 1.0M(몰), 염화텅스텐 1.0M(몰), 염화구리 0.05M(몰), 암모늄카바메이트 2.5M(몰)이 되도록 각각 칭량한 후 각각 물 1L에 교반하여 용해하고,(Mol) of titanium oxysulfate, 1.0M (mol) of tungsten chloride, 0.05M (mol) of copper chloride, and 2.5M (mol) of ammonium carbamate were weighed out and dissolved in 1L of water,

상기 옥시황산티탄 수용액과 염화텅스텐 수용액을 각각 교반기에서 250rpm으로 교반하고 가열하여 반응온도 80℃로 유지토록하며, The aqueous solution of titanium oxysulfate and the aqueous solution of tungstic chloride were each stirred at 250 rpm in a stirrer and heated to maintain the reaction temperature at 80 ° C.,

반응기에서 상기 가열된 옥시황산티탄 수용액에 암모늄카바메이트를 50ml/min의 주입속도로 고정된 위치에 주입하여 옥시황산티탄 수용액의 pH 값이 7.0이 되는 시점에 주입을 정지하여 티탄전구체를 생성시키고, In the reactor, ammonium carbamate was injected into the heated aqueous solution of titanium oxysulfate at a fixed rate of 50 ml / min. When the pH of the aqueous solution of titanium oxysulfate was 7.0, the injection was stopped to generate a titanium precursor,

또 다른 반응기에서 80℃로 가열된 염화텅스텐 수용액에 암모늄카바메이트를 50ml/min의 주입속도로 고정된 위치에 주입하여 염화텅스텐 수용액의 pH 값이 7.0이 되는 시점에서 주입을 정지하여 텅스텐 전구체를 생성시키며, 연속해서 염화구리 수용액을 50ml/min의 주입속도로 주입하여 텅스텐 전구체 입자 위와 주변에 구리 전구체를 생성시키며, In another reactor, ammonium carbamate was injected into the aqueous solution of tungstic chloride heated to 80 ° C at a fixed rate of 50 ml / min and stopped at the point where the pH value of the aqueous tungstic chloride solution reached 7.0 to generate a tungsten precursor And continuously injecting a copper chloride aqueous solution at an injection rate of 50 ml / min to produce a copper precursor on and around the tungsten precursor particle,

티탄 전구체와 입자 위와 주변에 구리 전구체가 생성된 텅스텐 복합전구체를 각각 여과한 다음, 암모니아수와 증류수로 수세하여 염소이온과 황산이온이 검출되지 않는 시점까지 수세하여 케이크 상의 전구체(구리전구체 담지 텅스텐 전구체, 이산화티탄 전구체(비정질 이산화티탄, 아나타제 및 루틸 혼합상))를 수득하고, The titanium precursor and the tungsten complex precursor where the copper precursor was formed on and around the particle were respectively filtered and then washed with ammonia water and distilled water until the point where no chlorine ion and sulfate ion were detected to obtain a precursor on the cake (a copper precursor supporting tungsten precursor, Titanium dioxide precursors (amorphous titanium dioxide, anatase and rutile mixed phase)

상기 케이크 상의 구리 전구체가 담지된 텅스텐 전구체를 500℃에서 1시간 가열하여 산화물로 결정화하며, 케이크 상의 이산화티탄 전구체 수득물은 70℃에서 감압 건조하여 분말을 수득하며, The tungsten precursor carrying the copper precursor on the cake was heated at 500 ° C for 1 hour to crystallize it as an oxide and the resulting titanium dioxide precursor on the cake was dried under reduced pressure at 70 ° C to obtain a powder,

상기 산화구리가 담지된 산화텅스텐 95중량%와 케이크 상의 비정질 이산화티탄과 아나타제 루틸 혼합상의 이산화티탄 분말 5중량%로 구성된 분상혼합물 80중량%에 과산화수소 20중량%를 칭량하여, 지르코니아 볼밀 용기에 넣고, 부족한 수분은 무수알코올을 임의로 첨가한 후, 하이에너지 스피드 볼밀의 회전수 1,100rpm하에 3시간 동안 5분 운행, 1분간 정지의 사이클로, 해당 혼합물들을 분쇄, 혼합 및 결정화하여 산화구리가 담지된 산화텅스텐/과산화티탄 광촉매제를 제조한다. 20 wt% of hydrogen peroxide was weighed in a zirconia ball mill container to 80 wt% of a powder mixture composed of 95 wt% of copper oxide-supported tungsten oxide, 5 wt% of amorphous titanium dioxide on the cake and 5 wt% of titanium dioxide powder on the anatase rutile mixed phase, The insufficient water was added by adding anhydrous alcohol, followed by pulverizing, mixing and crystallizing the mixture at a cycle of running for 5 minutes at a revolution speed of 1,100 rpm of a high energy speed ball mill for 3 hours and stopping for 1 minute to obtain a tungsten oxide / Titanium peroxide photocatalyst.

점토벽돌 성형물 제조Manufacture of clay brick moldings

점토 20~40중량%, 고령토 10~20중량%, 장석 1~10중량%를 석탄회 40~50중량%에 투입하여 혼합하며,20 to 40% by weight of clay, 10 to 20% by weight of kaolin and 1 to 10% by weight of feldspar are added to and mixed with 40 to 50% by weight of fly ash,

상기 혼합물에 물을 투입하여 점토 혼합물의 수분함량이 17~22%가 되도록 혼련하고,Water is added to the mixture to knead the mixture so that the water content of the clay mixture becomes 17 to 22%

상기 혼련물을 진공 사출토련기를 이용하여 정형화된 벽돌형틀로 압출 성형하며,The kneaded material was extruded into a brick mold which had been shaped using a vacuum injection kneader,

상기 성형물을 80~200℃의 온도범위에서 36~48시간 건조하고,The molded product is dried at a temperature of 80 to 200 캜 for 36 to 48 hours,

상기 건조된 성형물을 1,100~1,200℃의 온도에서 24~36시간 소성 시킨후 냉각하여 점토벽돌 성형물을 제조한다.The dried shaped material is calcined at a temperature of 1,100 to 1,200 ° C. for 24 to 36 hours and then cooled to produce a clay brick molding.

인공점토 바인더 제조Manufacture of artificial clay binders

상기 광촉매제는 자체 결합력이 없기 때문에 결합재용 바인더를 사용하여야 하며, 점토벽돌의 원료와 유사한 소재를 사용하는 것이 점토벽돌 고유의 성질을 잃지 않고, 새로운 기능을 발현할 수 있다. 점토벽돌과 광촉매제의 결합재는 물에 분산하였을 때 투명도가 확보되는 인공점토를 사용하는 것이 바람직한 것으로 점토벽돌의 표면에 상기 제조된 광촉매제를 고정화시켜주기 위한 바인더는 합성된 스맥타이트(혹은 몬모릴로나이트로도 불림)를 함량 2 중량%가 되도록 물 98중량%에 분산하여 인공점토 바인더를 제조한다.Since the photocatalyst has no self-bonding force, it is necessary to use a binder for binder, and using a material similar to that of the clay brick can exhibit a new function without losing the inherent properties of the clay brick. The binder of the clay brick and the photocatalyst agent is preferably an artificial clay having transparency when it is dispersed in water. The binder for immobilizing the photocatalyst agent on the surface of the clay brick is a synthetic spha mate (or montmorillonite Is also dispersed in 98% by weight of water so as to have a content of 2% by weight to prepare an artificial clay binder.

가시광 응답형 광촉매 점토벽돌 제조Photocatalytic clay brick manufacture with visible light response

상기 제조된 광촉매제 5중량%를 상기 스맥타이트가 2% 분산되어 있는 인공점토 바인더 95 중량%에 혼합하고, 이를 균일혼합기(HOMO MIXER 11,000rpm)를 이용하여 10분간 분산 혼합하여 코팅제를 제조하고,5% by weight of the photocatalyst was mixed with 95% by weight of artificial clay binder having 2% dispersed therein, and the resulting mixture was dispersed and mixed for 10 minutes using a homogenizer (HOMO MIXER, 11,000 rpm)

상기 제조된 코팅제는 상기 점토벽돌 성형물 표면에 저압 스프레이 기기를 이용하여 도포하며, The coating agent is applied to the surface of the clay brick mold using a low-pressure sprayer,

상기 코팅제가 도포된 점토벽돌 성형물은 상온에서 자연건조 또는 250℃에서 건조 후 포장하여 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조를 완료한다.The clay brick molding coated with the coating agent is naturally dried at room temperature or dried at 250 ° C and then packed to complete the manufacture of a clay brick having a photocatalytic function as a visible light-responsive photocatalyst.

[실시예 2] [Example 2]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 산화구리가 담지된 산화텅스텐을 5중량%로, 이산화티탄을 95중량%가 되도록 변경하였다. In the same manner as in Example 1, 5 wt% of copper oxide-supported tungsten oxide and 95 wt% of titanium dioxide were changed.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 산화구리가 담지된 산화텅스텐을 50중량%로, 이산화티탄을 50중량%로 변경하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that tungsten oxide on which copper oxide was supported was changed to 50 wt% and titanium dioxide was changed to 50 wt%.

[실시예 4][Example 4]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 금속담지용 금속염을 Pd염으로 변경하였다.The procedure of Example 1 was followed except that the metal salt for gold nanoparticles was changed to Pd salt.

[실시예 5][Example 5]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 금속담지용 금속염을 Pt염으로 변경하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the metal salt for gold nanoparticles was changed to Pt salt.

[실시예 6][Example 6]

실시예 1에서 산화구리가 담지된 산화텅스텐 및 과산화티탄을 제조하는 과정을 생략하고, 상용되고 있는 산화구리와 산화텅스텐 및 이산화티탄으로 변경하였다. The process for preparing copper oxide-carrying tungsten oxide and titanium peroxide in Example 1 was omitted, and copper oxide, tungsten oxide, and titanium dioxide were changed to common copper.

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1에서 합성에 의해서 제조한 광촉매제를 배재하고, 대구사의 p-25 이산화티탄을 인공점토와 혼합하여 점토벽돌에 코팅하였다. 이는 본 발명에서 발명한 광촉매 조성물과 상용화 되어 있는 광촉매제와의 UV-A 및 가시광하에서의 광촉매 성능을 비교하기 위한 비교예이다. The photocatalyst prepared by the synthesis in Example 1 was discharged, and p-25 titanium dioxide of Daegu Company was mixed with artificial clay and coated on the clay brick. This is a comparative example for comparing the photocatalyst performance under UV-A and visible light with the photocatalyst composition of the present invention and the photocatalyst which is commercialized.

[비교예 2][Comparative Example 2]

실시예 1에 의해서 제조된 이산화티탄(비정질 이산화티탄 및 아나타제 루틸 혼합상이 포함되어 있는 전구체 이산화티탄)을 600℃에서 열처리하여 아나타제 및 루틸이 혼합된 이산화티탄을 합성하고 이를 인공점토와 혼합하여 점토벽돌에 코팅하여 광촉매 성능을 평가하였다.  Titanium dioxide (precursor titanium dioxide containing amorphous titanium dioxide and anatase rutile mixed phase) produced by Example 1 was heat-treated at 600 ° C to synthesize titanium dioxide mixed with anatase and rutile, and then mixed with artificial clay to obtain a clay brick To evaluate the photocatalytic performance.

[비교예 3][Comparative Example 3]

실시예 1과 동일하게 시행하되, 인공점토를 천연의 벤토나이트로 변경하였다. 도 6은 천연 벤토나이트와 합성 인공스맥타이트를 2% 분산한 바인더 액의 사진을 나타낸 것이다.  The same procedure as in Example 1 was carried out except that artificial clay was changed to natural bentonite. 6 is a photograph of a binder liquid in which 2% of natural bentonite and synthetic artificial smacktite are dispersed.

[표 1] [Table 1]

Figure 112015084069636-pat00001
Figure 112015084069636-pat00001

상기 표1은 실시예 1~6과 비교예 1~3에 의해서 제조된 점토벽돌을 UV-A(자외선조사)하에서 실시한 광촉매 성능시험결과를 표로 정리하여 나타낸 것이다. Table 1 summarizes the photocatalytic performance test results of the clay bricks produced in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 under UV-A (ultraviolet irradiation).

도 2 와 3은 상기 실시예 1~6에 의해서 제조된 광촉매제가 코팅된 점토벽돌과 상용화되고 있는 광촉매제를 인공점토에 분산하여 점토벽돌의 표면에 코팅한 비교예 1~3을 메틸렌블루 2ppm에 대해서 UV-A(도 2) 및 가시광 조사가 되는 형광등하(도 3)에서 15, 30, 60, 90, 120분 동안 분해 능력을 측정하여 정리하여 나타낸 그래프이고, 도 4는 실시예 1에 의해서 제조된 광촉매제의 전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 4에서 볼 수가 있듯이 산화구리가 담지된 산화텅스텐과 과산화티탄 광촉매제의 입자크기와 형태는 하이에너지 스피드 볼밀링에 의해서 50nm 전후의 크기임과 대체로 구형의 입자형태를 띠고 있음을 알 수가 있다. 2 and 3 show comparative examples 1 to 3 in which the photocatalyst-coated clay brick prepared in Examples 1 to 6 and the commercially available photocatalyst were dispersed in artificial clay and coated on the surface of the clay brick, 4 is a graph showing the decomposition ability measured for 15, 30, 60, 90 and 120 minutes under UV-A (FIG. 2) and fluorescent lamps under visible light irradiation (FIG. 3) Fig. 2 is an electron micrograph of the photocatalyst produced. As can be seen from FIG. 4, it can be seen that the particle size and shape of copper oxide-supported tungsten oxide and titanium peroxide photocatalyst are about 50 nm in size by high-energy speed ball milling and are generally spherical in shape.

상기 표 1에 나타낸 결과로부터 실시예 1~6에 의해서 제조된 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌과 비교예 1~3에 의해서 제조된 점토벽돌의 광촉매성능(메틸렌블루)이 비교예 1이 가장 우수하며, 비교예 2 역시 우수한 광촉매 성능을 발현함을 확인할 수가 있다. 반면에 실시예에 의해서 제조된 광촉매 특성을 보면 합성 광촉매와 유사한 결과를 보이고 있다. From the results shown in the above Table 1, the photocatalytic performance (methylene blue) of the clay bricks having the photocatalytic function of the visible light responsive photocatalytic function produced in Examples 1 to 6 and the clay bricks prepared in Comparative Examples 1 to 3 was comparable to that of Comparative Example 1 , And Comparative Example 2 also exhibits excellent photocatalytic performance. On the other hand, the photocatalytic properties of the photocatalyst prepared according to the present invention are similar to those of the synthetic photocatalyst.

[표 2][Table 2]

Figure 112015084069636-pat00002
Figure 112015084069636-pat00002

상기 표 2는 실시예 1~6과 비교예 1~3에 의해서 제조된 점토벽돌들을 형광등(가시광)하에서 메틸렌블루의 분해성능을 평가한 것이다. 실시예 1~6에 의해서 제조된 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌은 비교예 1~3에 의해서 제조된 상용 광촉매, 합성광촉매, 인공점토 대체 바인더의 변경에 의해서 제조된 점토벽돌에 비하여 가시광하에서의 광촉매 특성이 월등히 우수함을 확인할 수가 있다. Table 2 shows the results of evaluating the decomposition performance of methylene blue under a fluorescent lamp (visible light) of the clay bricks produced in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3. The clay bricks having the photocatalytic function of the visible light-responsive photocatalyst produced according to Examples 1 to 6 were superior to the clay bricks produced by the modification of the commercial photocatalyst, the synthetic photocatalyst and the artificial clay substitute binder manufactured by Comparative Examples 1 to 3, It can be confirmed that the photocatalytic property is remarkably excellent.

[표 3 ] [Table 3]

Figure 112015084069636-pat00003
Figure 112015084069636-pat00003

상기 표 3은 실시예 1(합성 광촉매제)과 실시예 6(상용 원료에 의해 제조한 광촉매제)에 의해서 제조된 점토벽돌의 형광등 하에서 아세트알데히드 제거율을 나타낸 것이다. Table 3 shows the acetaldehyde removal rates under the fluorescent lamps of clay bricks produced by Example 1 (synthetic photocatalyst) and Example 6 (photocatalyst manufactured by commercial raw material).

도 5는 표 3에 나타낸 아세트알데히드 제거율 측정치를 그래프로 나타낸 것이다. Fig. 5 is a graph showing measured values of acetaldehyde removal rate shown in Table 3. Fig.

이와 같은 본 발명에 따라 제조되는 점토벽돌은 자외선 및 가시광의 영역에서 광촉매 기능을 발현하기 때문에 실내에서의 유해한 휘발성 유기화합물을 정화하는 것 뿐만 아니라 실외에서도 NOx, SOx 등의 유해가스 제거 및 오염물질을 분해 제거하는 것으로부터 셀프 크리링 작용을 하여 항상 깨끗한 제품을 제공할 수 있다.  Since the clay brick produced according to the present invention exhibits a photocatalytic function in the region of ultraviolet light and visible light, it is possible not only to purify harmful volatile organic compounds in the room, but also to remove harmful gases such as NOx and SOx, Self-crying action is obtained by decomposing and removing, thereby providing a clean product at all times.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.Although the present invention having been described above has been described with reference to a limited number of embodiments, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art. Various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

Claims (8)

(1) 전이 금속산화물이 담지된 산화텅스텐과 과산화티탄이 혼합된 광촉매제를 준비하는 단계;
(2) 점토 20~40중량%, 고령토 10~20중량%, 장석 1~10중량%, 석탄회 40~50중량%를 혼합하는 단계;
(3) 상기 혼합물에 물을 투입하여 수분함량 17~22%가 되도록 혼련하는 단계;
(4) 상기 혼련물을 벽돌형틀에서 압출 성형하는 단계;
(5) 상기 성형물을 80~200℃의 온도에서 36~48시간 건조하는 단계;
(6) 상기 건조된 성형물을 1,100~1,200℃의 온도에서 24~36시간 소성 후 냉각하는 단계;
(7) 스맥타이트 1~5중량%를 물 95~99중량%에 분산하여 제조된 인공점토 바인더 90~99중량%에 상기 광촉매제 1~10 중량%를 균일혼합기에 11,000rpm으로 10분간 혼합하여 코팅제를 제조하는 단계;
(8) 상기 냉각된 성형물의 표면에 저압 스프레이로 상기 코팅제를 도포하는 단계;
(9) 상기 코팅제가 도포된 성형물을 상온~250℃까지의 온도로 건조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법.
(1) preparing a photocatalyst mixed with tungsten oxide and titanium peroxide on which a transition metal oxide is supported;
(2) mixing 20 to 40% by weight of clay, 10 to 20% by weight of kaolin, 1 to 10% by weight of feldspar, and 40 to 50% by weight of fly ash;
(3) adding water to the mixture to knead the mixture so as to have a water content of 17 to 22%;
(4) extruding the kneaded material from a brick mold;
(5) drying the molded product at a temperature of 80 to 200 ° C for 36 to 48 hours;
(6) firing the dried shaped material at a temperature of 1,100 to 1,200 ° C for 24 to 36 hours and then cooling;
(7) 90 to 99% by weight of artificial clay binder prepared by dispersing 1 to 5% by weight of Smackite in 95 to 99% by weight of water is mixed with 1-10% by weight of the photocatalyst in a homogenizer at 11,000 rpm for 10 minutes Preparing a coating agent;
(8) applying the coating agent to the surface of the cooled mold with a low-pressure spray;
(9) A method for producing a clay brick having a photocatalytic function in response to a visible light, which comprises drying a molded article coated with the coating agent at a temperature ranging from room temperature to 250 ° C.
청구항 1에 있어서,
상기 (1)단계는 옥시황산티탄 1.0M(몰), 염화텅스텐 1.0M(몰), 전이금속염 0.05M(몰), 암모늄카바메이트 2.5M(몰)이 되도록 각각 칭량한 후 각각 물 1L에 교반하여 용해하는 단계;(S10)
상기 옥시황산티탄 수용액과 염화텅스텐 수용액을 각각 교반기에서 250rpm로 교반하고 가열하여 반응온도 80℃로 유지하는 단계;(S20)
반응기에서 상기 가열된 옥시황산티탄 수용액에 암모늄카바메이트를 주입하여 티탄전구체를 생성하는 단계;(S30)
반응기에서 상기 가열된 염화텅스텐 수용액에 암모늄카바메이트를 주입하여 텅스텐 전구체를 생성시키되, 주입이 완료되는 시점에 연속해서 상기 전이금속염 수용액을 주입하여 텅스텐 전구체 입자 위와 주변에 전이금속 전구체를 생성하는 단계;(S40)
상기 티탄전구체와 입자 위와 주변에 전이금속 전구체가 생성된 텅스텐 전구체를 여과한 후 암모니아수와 증류수로 수세하여 케이크상의 전이금속 담지 텅스텐 전구체 및 이산화티탄 전구체를 수득하는 단계;(S50)
상기 케이크 상의 전이금속 전구체가 담지된 텅스텐 전구체를 500℃에서 1시간 가열하여 산화물로 결정화하고, 케이크 상의 이산화티탄 전구체 수득물은 70℃에서 감압건조하여 분말을 수득하는 단계;(S60)
상기 전이 금속산화물이 담지된 산화텅스텐 5~95중량%와 이산화티탄 분말 5~95중량%인 분상혼합물 80~90중량%에 과산화수소 10~20중량%를 혼합 후 결정화하여 전이 금속산화물이 담지된 산화텅스텐 및 과산화티탄으로된 광촉매를 제조하는 단계;(S70)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법.
The method according to claim 1,
The above step (1) was carried out by weighing 1.0 M (mol) of titanium oxysulfate, 1.0 M (mol) of the tungsten chloride, 0.05 M (mol) of the transition metal salt and 2.5 M (mol) of the ammonium carbamate, (S10)
The titanium oxyhydroxide aqueous solution and the tungsten chloride aqueous solution are stirred at 250 rpm in a stirrer and heated to maintain the reaction temperature at 80 ° C.
Injecting ammonium carbamate into the heated titanium oxysulfate aqueous solution to produce a titanium precursor (S30)
Injecting ammonium carbamate into the heated tungsten chloride aqueous solution to form a tungsten precursor; injecting the transition metal salt solution continuously at the time of completion of the injection to form a transition metal precursor on and around the tungsten precursor particle; (S40)
(S50) a step of obtaining a transition metal-supported tungsten precursor and a titanium dioxide precursor on the cake by filtering the titanium precursor and the tungsten precursor where the transition metal precursor is formed on and around the particle and then washing with ammonia water and distilled water;
Heating the tungsten precursor carrying the transition metal precursor on the cake to 500 ° C for 1 hour to crystallize it as an oxide and drying the resulting powder of titanium dioxide precursor on the cake under reduced pressure at 70 ° C to obtain a powder;
The transition metal oxide-supported tungsten oxide is mixed with 5 to 95% by weight of tungsten oxide and 5 to 95% by weight of titanium dioxide powder with 80 to 90% by weight of hydrogen peroxide to 10 to 20% A photocatalyst comprising tungsten and titanium peroxide; and (S70) a step of preparing a photocatalyst comprising tungsten and titanium peroxide.
청구항 2에 있어서,
상기 (S30)단계는 가열된 상기 옥시황산티탄 수용액에 암모늄카바메이트를 50ml/min의 주입속도로 고정된 위치에 주입하여 옥시황산티탄 수용액의 pH 값이 7.0이 되는 시점에 주입을 정지하는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법.
The method of claim 2,
In the step (S30), ammonium carbamate is injected into the heated aqueous titanium oxysulfate solution at a fixed rate of 50 ml / min, and the injection is stopped when the pH value of the aqueous solution of titanium oxysulfate is 7.0. And a photocatalytic function as a visible light responsive photocatalyst.
청구항 2에 있어서,
상기 (S40)단계는 가열된 상기 염화텅스텐 수용액에 암모늄카바메이트를 50ml/min의 주입속도로 고정된 위치에 주입하여 염화텅스텐 수용액의 pH 값이 7.0이 되는 시점에 주입을 정지하여 텅스텐 전구체를 생성시키며 주입이 완료되는 시점에 연속해서 전이금속염 수용액을 50ml/min의 주입속도로 주입하는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법.
The method of claim 2,
In step (S40), ammonium carbamate is injected into the heated aqueous tungstic chloride solution at a fixed rate of 50 ml / min to stop the injection at a time when the pH value of the tungstic chloride aqueous solution becomes 7.0 to generate a tungsten precursor And injecting the transition metal salt aqueous solution continuously at an injection rate of 50 ml / min at the time of completion of the injection, wherein the photocatalytic function is performed.
청구항 2에 있어서,
상기 (S70)단계는 혼합물을 지르코니아 볼밀 용기에 넣은 후 하이에너지 스피드 볼밀의 회전수 1,100rpm하에 3시간 동안 5분 운행, 1분간 정지의 사이클로 분쇄, 혼합 및 결정화하는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the step (S70) comprises pulverizing, mixing, and crystallizing the mixture in a zirconia ball mill container at a rotation speed of 1,100 rpm for 3 hours for 5 minutes, and for 1 minute at a rotation speed of a high energy speed ball mill. A method for producing a clay brick having a function.
청구항 2에 있어서,
상기 이산화티탄 전구체는 비정질 이산화티탄, 아나타제 및 루틸 혼합상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌의 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the titanium dioxide precursor is composed of an amorphous titanium dioxide, an anatase, and a rutile mixed phase.
청구항 2에 있어서,
상기 전이금속염은 Pt염, Au염, Ag염, Pd염, Fe염, Nb염, Ru염, Ir염, Rh염, Co염, Bi염, Cu염 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the transition metal salt is at least one selected from the group consisting of Pt salt, Au salt, Ag salt, Pd salt, Fe salt, Nb salt, Ru salt, Ir salt, Rh salt, Co salt, Bi salt and Cu salt. Type photocatalyst.
청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 가시광 응답형 광촉매 기능을 지니는 점토벽돌.A clay brick having a photocatalytic function in response to visible light, which is produced by the method of any one of claims 1 to 7.
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