KR101821165B1 - 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 기판; 및 광촉매 분말 및 반지름이 50~500nm인 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공을 포함하는, 광촉매 다공성 필름층;으로 이루어지고, 상기 나노-기공은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공과 반지름이 200~500nm인 매크로 기공을 포함하여 불규칙한 기공 배열을 갖는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 기판과, 광촉매 분말 및 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공을 포함하는 광촉매 필름층으로 이루어지고, 상기 나노 기공은 다른 크기의 기공이 혼합되어 불규칙하게 배열됨에 따라, 빛 산란도 및 통기성이 향상되어 보다 효과적인 탈취 및 살균작용을 나타낼 수 있는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체에 관한 것이다.
종래에는 환경오염에 따른 공해물질들을 제거하기 위하여 활성탄, 부직포 등의 흡착재를 갖는 공기 필터를 이용하였다.
상기 공기 필터의 경우 일반적으로 송풍장치에 의해 강제적으로 순화된 공기가 흡착재를 갖는 필터를 통과함으로써 상기 흡착재에 의해 오염물질이 여과 또는 흡착되어 정화되는 방식으로, 공기 중의 오염물질을 제거하는 것이 아니라 단순히 여과 또는 흡착함에 따라 공기정화에 한계가 있고, 상기 흡착재는 시간이 지남에 따라 흡착되는 오염물질이 상기 흡착재의 활성점을 덮음으로써 정화효율이 저하됨은 물론이고 흡착된 오염물질로 인한 2차 오염에 따른 문제점이 발생됨에 따라 상기 공기 필터의 경우 유지 및 관리에 시간과 비용이 많이 소요되었다.
이에, 최근에는 광촉매의 광분해법이 공해물질들을 제거하기 위한 방법으로 각광을 받고 있다.
광촉매의 광분해법에 의한 공기 정화는, TiO2(anatase 또는 rutile), ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3 등의 광촉매 물질이 빛을 흡수하여 많은 전자 및 정공들을 생성하고, 상기 생성된 정공이 광촉매 표면으로 이동하여 물 분자와 반응하여 높은 반응성을 갖는 수산기 라디칼(hydroxyl radical)을 생성함으로써, 상기 수산기 라디칼에 의해 오염물질을 산회시켜 분해함으로써 공기를 정화하는 방식이다.
특히 상기 광촉매 중 TiO2(anatase 또는 rutile)는, 반영구적으로 사용될 수 있고 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어남은 물론, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있고, 특히 NOx 및 SOx 또한 분해할 수 있어 공기정화를 위한 광촉매로써 대표적으로 사용되고 있다.
그러나, 상기 TiO2 광촉매를 이용한 공기 정화에 있어서 광촉매의 활성을 위해 상기 TiO2 광촉매의 입경을 나노 크기로 작게 하여 공기 정화에 적용함으로써 비표면적을 증가시켜 오염물질과의 반응 사이트를 증가시키는 경우, 상기 광촉매 입자의 크기가 작아짐에 따라 통기성이 좋지 않고, 표면상태수가 증가하여 전자-정공(electron-hole)간의 재결합 자리를 제공함에 따라 공기정화 효율이 저하되는 문제점이 발생함에 따라 공기 정화 시 사용되는 광촉매의 나노 입자 크기는 제어될 필요성이 있다.
또한, TiO2 광촉매를 이용한 공기 정화에 있어서 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 속이 꽉 찬 TiO2 나노입자(Solid TiO2 Nanoparticles)를 적층하여 다공성 구조를 갖는 필름 형태를 갖도록 하거나(도 1(a)) 또는 상기 광촉매를 금속, 세라믹, 고분자 등 다양한 재료에 코팅된 형태(도 1(b))로 하여 상기 속이 꽉 찬 TiO2 나노입자를 적층한 경우 보다 비표면적을 향상시키도록 하고 있으나, 이 경우 형성되는 기공 중 상기 광촉매의 입자 크기에 비해 현저히 작은 기공들(도 1(b))도 존재함에 따라 오염물질은 물론이고 정화된 물질의 이동도 또한 용이하지 않으며 광촉매에 의한 빛의 산란에도 한계가 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 점에 착안하여 안출한 것으로서, 기판 및 나노-기공을 포함하는 광촉매 다공성 필름층으로 이루어진 광촉매 복합체를 개발하고, 상기 개발된 광촉매 복합체가 서로 다른 크기의 기공을 포함하여 불규칙한 기공 배열을 갖는 나노-기공에 의해 빛 산란도가 극대화되고 통기성이 향상되어 보다 효과적으로 탈취 및 살균작용을 나타낼 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Ruey-an Doong 외 3, Preparation of highly ordered titanium dioxide porousfilms: Characterization and photocatalytic activity, Vol.58, pp.192-199(2007)
따라서 본 발명은 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
또한 본 발명은 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법을 제공하는 것을 다른 해결 과제로 한다.
또한 본 발명은 상기 광촉매 복합체를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치를 제공하는 것을 또 다른 해결과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면,
기판; 및
광촉매 분말 및 반지름이 50~500nm인 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공을 포함하는, 광촉매 다공성 필름층;으로 이루어지고,
상기 나노-기공은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공과 반지름이 200~500nm인 매크로 기공을 포함하여 불규칙한 기공 배열을 갖는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체가 제공된다.
또한 본 발명의 다른 과제를 해결하기 위하여, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법이 제공된다.
또한 본 발명의 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 상기 광촉매 복합체를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치가 제공된다.
본 발명에 따른 광촉매 복합체는, 기판에 광촉매 분말 및 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공을 포함하는 광촉매 다공성 필름층을 포함함에 따라 표면적을 증대시킨다.
또한 본 발명, 광촉매 복합체의 상기 나노-기공은 반지름의 크기가 50~500nm인 매크로 기공으로 이루어지고, 특히 상기 매크로 기공은 반지름의 크기가 50~100nm인 기공과 200~500nm인 기공이 혼합되어 불규칙적으로 배열되고, 상기 50~100nm의 매크로 기공은 200~500nm의 매크로 기공에 대해 20~30%로 포함됨에 따라, 상기 높은 표면적을 보다 효율적으로 이용할 수 있음은 물론이고, 상기 불규칙적인 기공 배열을 통해 입사되는 빛의 반사율을 증대시켜 기공으로 침투되는 오염물을 보다 용이하게 분해 및 정화할 수 있다.
더욱이 본 발명의 광촉매 복합체는, 상기와 같이 크기가 다른 매크로 기공이 혼합되어 존재함에 따라, 불규칙적인 기공 배열을 나타내게 되어 오염물의 침투는 물론이고 정화된 반응완료물의 배출 또한 용이하게 이루어져 통기성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 (a) 속이 꽉 찬 TiO2 나노입자(Solid TiO2 Nanoparticles)를 적층한 필름 및 (b) 광촉매를 금속, 세라믹 또는 고분자와 같은 다양한 재료에 코팅한 필름을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매 복합체의 (a) 빛의 산란성 및 (b) 통기성을 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 복합체의 나노-기공 크기 및 배열에 따른 빛의 이동경로와 산란도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 광촉매 복합체의 제조방법을 모식도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매 복합체의 (a) 빛의 산란성 및 (b) 통기성을 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 복합체의 나노-기공 크기 및 배열에 따른 빛의 이동경로와 산란도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 광촉매 복합체의 제조방법을 모식도로 나타낸 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 광촉매 복합체 및 그 제조방법에 대한 내용을 자세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명에 있어서 용어 "불규칙"은 규칙성이 없는 모든 경우, 즉, 무작위, 램덤(random)을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매 복합체의 (a) 빛의 산란성 및 (b) 통기성을 모식도로 나타낸 것이다.
이를 참고하면 본 발명의 광촉매 복합체는, 기판(10)과, 반지름이 50~500nm인 고분자 나노스피어로 형성된 매크로 나노-기공(30)을 포함하는 광촉매 다공성 필름층으로 이루어지고, 상기 매크로 나노-기공(30)은 반지름의 크기가 50~100nm인 매크로 기공(30a)과 반지름의 크기가 200~500nm인 매크로 기공(30b)을 포함하여 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 일 측면으로, 기판; 및 광촉매 분말 및 반지름이 50~500nm인 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공을 포함하는, 광촉매 다공성 필름층;으로 이루어지고, 상기 나노-기공은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공과 반지름이 200~500nm인 매크로 기공을 포함하여 불규칙한 기공 배열을 갖는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체를 제공한다.
상세하게는 본 발명에 있어서 기판(10)은 티타늄, 탄탈늄, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것으로서, 바람직하게는 상기 기판(10)은, 본 발명의 광촉매 물질인 이산화티타늄의 금속 원소, 티타늄으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이는 본 발명의 광촉매 복합체가 보다 효율적으로 오염물질을 정화함으로써 향상된 탈취 및 살균 효과를 나타낼 수 있도록 표면적을 증대시키기 위해, 상기 기판을 이루는 금속이 상기 광촉매 다공성 필름층을 형성하는 광촉매 물질, 이산화티타늄의 금속원소를 포함하도록 하는 것이다.
또한 본 발명에 있어서 상기 기판(10) 상에 형성되는 광촉매 다공성 필름층은, 광촉매 분말(20) 및 반지름이 50~500nm 크기인 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공(30)을 포함하는 것으로서, 0.1~50㎛의 두께 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
이는, 상기 광촉매 다공성 필름층에 오염된 공기와 같은 반응물이 용이하게 침투될 수 있도록 표면적을 확보함은 물론이고, 상기 침투한 반응물이 충분히 반응하여 용이하게 배출될 수 있도록 충분한 경로를 제공하기 위함이다.
또한 상기 광촉매 다공성 필름층에 있어서, 광촉매 분말(20)은 상술한 바와 같이 이산화티타늄으로, 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile)형태이고, 상기 나노-기공(30)을 형성하는 반지름이 50~500nm인 고분자 나노스피어는 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것으로, 바람직하게는 반지름의 크기가 50~500nm인 폴리스티렌(PS)인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 고분자 나노스피어에 의해 형성되는 상기 광촉매 다공성 필름층의 나노-기공(30)은, 반지름의 크기가 50~500nm인 매크로 기공으로, 상기 광촉매 다공성 필름층의 부피 100%에 대해 20~40%로 포함되는 것을 특징으로 한다. 이는, 상기 나노-기공(30)에 의해 빛의 산란도 및 통기성은 향상시키면서도 상기 광촉매 다공성 필름층의 우수한 강도(strength)는 유지될 수 있도록 하기 위한 것으로, 바람직하게는 상기 나노-기공(30)은 광촉매 다공성 필름층의 부피 100%에 대해 20~30%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 반지름의 크기가 50~500nm인 나노-기공(30)은, 빛의 산란도를 향상시키기 위하여 상기 기공 범위 내에서 서로 다른 매크로 기공이 혼합되어 불규칙한 배열을 갖는 것으로서, 상세하게는 상기 다공성 필름층의 면적 범위 내에서 반지름이 50~100nm인 매크로 기공(30a)과 반지름이 200~500nm인 매크로 기공(30b)이 불규칙하게 혼합되어 분포함으로써 불규칙한 기공 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 나노-기공(30)에 있어서 반지름이 50~100nm인 매크로 기공(30a)은 상기 반지름이 200~500nm인 기공(30b)에 비하여 비교적 작은 크기의 기공으로, 후방산란(backscattering)이 우수하고, 상기 반지름이 200~500nm(30b)인 거대 매크로 기공은 산란단면적(Scattering Cross Section)이 우수함에 따라, 상기 매크로 기공들을 포함하는 나노-기공(30)은 빛의 산란도를 향상시킬 수 있다.
또한 상기 나노-기공(30)은, 반지름이 50~100nm 및 200~500nm로 기공 크기 차를 갖는 매크로 기공들이 불규칙하게 혼합되어 분포됨에 따라 상기 나노-기공은 불규칙한 기공 배열을 나타내게 되어 빛의 산란도 효율을 보다 향상시킬 수 있고, 이때 바람직하게는 상기 반지름이 50~100nm인 매크로 기공(30a)은, 상기 반지름이 200~500nm인 매크로 기공(30b)에 대해 20~30%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
도 3은 나노-기공의 크기 및 배열에 따른 빛의 산란 효율 및 빛의 이동경로를 모식화하여 나타낸 것이다. 이를 참고하면, 본 발명과 같이 크기가 다른 기공이 혼합되어 불규칙한 배열을 갖는 나노-기공(도 3(c))은, 단일 크기의 기공만으로 이루어진 나노-기공(도 3(a))과 크기가 다른 기공이 혼합되나 규칙적으로 배열된 나노-기공(도 3(b))과 비교하여, 빛이 특정 경로가 아닌 여러 경로로 이동됨에 따라 빛의 산란 정도가 현저히 향상된다.
이와 같이 상기 본 발명의 광촉매 다공성 필름층은, 광촉매 분말(20)과 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공(30)을 포함하여 0.1~50㎛두께를 가지며, 이때 상기 나노-기공은 반지름이 50~100nm 및 200~500nm인 매크로 기공이 혼합되어 불규칙한 배열을 나타냄에 따라, 도 2의 본 발명에 따른 광촉매 복합체에 대한 (a) 빛의 산란도 및 (b) 통기성을 나타낸 모식도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 광촉매 다공성 필름층의 표면적이 증대되고, 빛의 산란도 효율이 극대화됨은 물론, 상기 나노-기공에 의한 물질 이동이 용이하게 되어 통기성이 향상되게 된다.
즉, 상기 광촉매 다공성 필름층은 오염된 공기와 같은 반응물이 침투할 수 있는 충분한 표면적을 가짐에 따라, 반응물을 상기 다공성 필름 표면 및 나노-기공 층으로 용이하게 침투 시킬 수 있고, 상기 나노-기공은 크기가 다른 기공이 혼합되어 불규칙한 기공 배열을 가짐에 따라 빛의 산란도를 극대화시킴은 물론이고 빛의 이동 경로를 확대함에 따라 상기 침투된 반응물을 산란된 유효한 빛에 의해 용이하게 분해 및 정화할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 정화된 반응물 또는 반응완료물은 상기 나노-기공의 향상된 통기성에 의해 용이하게 유동 및 배출될 수 있다.
이에 따라, 기판 및 상기 광촉매 다공성 필름층으로 이루어지는 본 발명, 광촉매 복합체는 표면적이 증대되고 유효한 빛의 산란이 증대됨과 함께 통기성이 확보됨에 따라 향상된 탈취 및 살균 효과를 나타낼 수 있게 된다.
본 발명은 다른 측면으로, (a) 광촉매 분말과 반지름의 크기가 50~500nm인 고분자 나노 스피어를 혼합하여, 고분자 나노 스피어를 포함하는 광촉매 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 기판 상에 상기 제조한 혼합물을 도포하여 소결함으로써, 나노-기공을 갖는 광촉매 다공성 필름층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 나노-기공은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공 및 반지름이 200~500nm인 매크로 기공이 혼합되어 불규칙하게 배열되는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법을 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 광촉매 복합체의 제조방법을 모식화하여 나타낸 것이다.
이를 참고하면, 본 발명 광촉매 복합체의 제조방법에서는, 먼저 고분자 나노 스피어를 포함하는 광촉매 혼합물을 제조한다.
이는 도 4(a)에 해당하는 것으로서, 광촉매 분말(20)과 반지름의 크기가 50~500nm인 고분자 나노 스피어(30")를 혼합함으로써, 고분자 나노스피어를 포함하는 광촉매 혼합물을 제조하는 단계로, 이때 상기 광촉매 분말(20)은 이산화티타늄으로 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile)형태이고, 상기 고분자 나노스피어(30")는 반지름의 크기가 50~500nm인 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로 부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 상기 고분자 나노스피어(30")는 반지름이 50~500nm의 폴리스티렌(PS)인 것을 특징으로 한다.
다음은, 기판(10) 상에 상기 제조한 혼합물을 도포하여 소결함으로써, 나노-기공(30)을 갖는 광촉매 다공성 필름층을 형성하는 단계로, 이는 도 4(b) 및 도 4(c)에 해당하며 상세하게는 상기 고분자 나노스피어를 포함하는 광촉매 혼합물 슬러리를 기판에 코팅(도 4(b))한 후, 400 ~ 600℃에서 소결함으로써 상기 고분자 나노스피어(30")에 의해 형성되는 나노-기공(30)을 포함한 광촉매 다공성 필름층을 형성(도 4(c))하는 것이다.
이에 따라 형성된 상기 다공성 필름층은, 상기 광촉매 다공성 필름층의 부피 100%에 대해 상기 나노-기공(30)을 20~40%로 포함하고, 0.1 ~ 50㎛의 두께 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 이때 제조된 상기 나노-기공(30)은 고분자 나노스피어(30")의 소결에 의해 형성된 것임에 따라 상기 고분자 나노스피어의 입자 크기에 의존하는 바, 상기 나노-기공은 반지름이 50~500nm인 매크로 나노-기공인 것을 특징으로 한다.
상세하게는 상기 매크로 나노-기공(30)은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공(30a) 및 반지름이 200~500nm인 매크로 기공(30b)이 혼합되어 불규칙하게 배열되는 것으로서, 보다 상세하게는, 상기 반지름이 50~100nm인 매크로 기공(30a)은, 상기 반지름이 200~500nm인 매크로 기공(30b)에 대해 20~30%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 상기 나노-기공(30)은 크기가 다른 기공이 혼합되어 불규칙한 배열을 가짐에 따라 빛의 산란도가 극대화됨은 물론, 통기성이 향상됨에 따라, 상기 나노-기공으로 반응물이 침투될 시, 산란된 유용한 빛에 의해 용이하게 반응물이 분해 및 정화될 수 있음은 물론이고, 반응이 끝난 정화된 반응물 또는 반응완료물은 상기 나노-기공을 통해 이동되어 용이하게 배출될 수 있다.
또한 이때의 상기 기판(10)은 티타늄, 탄탈늄, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것으로 하고 바람직하게는 상기 기판(10)은, 기판 상에 도포되어 광촉매 다공성 필름층을 형성하는 광촉매 분말과 동일한 금속 원소, 즉 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이는 상기 기판이 도포되는 광촉매 분말과 동일한 금속 원소로 이루어지도록 하여, 형성되는 광촉매 다공성 필름층의 비표면적을 확대함으로써 보다 효율적으로 반응물을 침투 및 배출시키고 반응면적을 증대시키기 위함이다.
상기와 같이 본 발명 광촉매 복합체의 제조방법에 따르면, 기판 상에 나노-기공을 갖는 두께가 0.1~50㎛인 광촉매 다공성 필름층을 형성함으로써, 충분한 표면적을 확보할 수 있고, 상기 나노-기공은 반지름이 50~100nm 및 200~500nm인 매크로 기공이 혼합되어 불규칙한 배열을 가짐에 따라 빛의 산란도 효율이 극대화됨은 물론, 상기 나노-기공에 의한 물질 이동이 용이하게 되어 통기성이 향상되게 된다.
이에 따라 상기 제조방법에 의해 형성된 광촉매 복합체는 용이하게 오염물질을 상기 광촉매 다공성 필름으로 침투시켜 빛에 의한 산란으로 상기 오염물질을 용이하게 분해 및 정화하여 상기 광촉매 다공성 필름 밖으로 배출 할 수 있는 바, 본 발명은 또 다른 측면으로 상기 광촉매 복합체를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기정화장치를 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 광촉매 복합체 및 그 제조방법에 관하여 한정된 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로 부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 도면에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허 청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 기판
20: 광촉매(이산화티타늄)
30: 고분자 나노스피어에 의해 형성된 나노-기공
30a: 반지름 크기가 50~100nm인 매크로 나노-기공
30b: 반지름의 크기가 200~500nm인 매크로 나노-기공
30": 고분자 나노스피어
20: 광촉매(이산화티타늄)
30: 고분자 나노스피어에 의해 형성된 나노-기공
30a: 반지름 크기가 50~100nm인 매크로 나노-기공
30b: 반지름의 크기가 200~500nm인 매크로 나노-기공
30": 고분자 나노스피어
Claims (13)
- 티타늄 기판; 및
광촉매 분말 및 반지름이 50~400nm인 고분자 나노스피어로 형성된 나노-기공을 포함하는, 광촉매 다공성 필름층;으로 이루어지고,
상기 나노-기공은, 상기 광촉매 다공성 필름층의 부피 100%에 대해 20~40%로 포함되고,
상기 나노-기공은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공과 반지름이 200~400nm인 매크로 기공을 포함하여 불규칙한 기공 배열을 가지며, 상기 반지름이 50~100nm인 매크로 기공은, 상기 반지름이 200~400nm인 매크로 기공에 대해 20~30%로 포함되고,
상기 불규칙한 기공 배열을 통해 입사되는 빛을 산란시켜 빛의 이동거리 및 반사율을 증대시키는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 광촉매 분말은 이산화티타늄으로, 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile)형태인 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체. - 제 1 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로 부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체. - 제 1 항에 있어서,
상기 광촉매 다공성 필름층은 0.1 ~ 50㎛의 두께 범위를 갖는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체. - (a) 광촉매 분말과 반지름의 크기가 50~400nm인 고분자 나노 스피어를 혼합하여, 고분자 나노 스피어를 포함하는 광촉매 혼합물을 제조하는 단계; 및
(b) 기판 상에 상기 제조한 혼합물을 도포하여 소결함으로써, 나노-기공을 갖는 광촉매 다공성 필름층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 나노-기공은, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공 및 반지름이 200~400nm인 매크로 기공이 혼합되어 불규칙하게 배열되며,
상기 불규칙하게 배열된 나노-기공을 통해 입사되는 빛을 산란시켜 빛의 이동거리 및 반사율을 증대시키는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 나노-기공은, 광촉매 다공성 필름층의 부피 100%에 대해 20~40%로 포함되고,
상기 나노-기공에 있어서, 반지름이 50~100nm인 매크로 기공은 반지름이 200~400nm인 매크로 기공에 대해 20~30%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 광촉매 분말은 이산화티타늄으로, 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile)형태인 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군으로 부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 기판은 티타늄, 탄탈늄, 지르코늄, 니오븀, 텅스텐 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 광촉매 다공성 필름층은 0.1 ~ 50㎛의 두께 범위를 갖는 것을 특징으로 하는, 불규칙하게 배열된 기공을 갖는 광촉매 복합체의 제조방법. - 제 1 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 광촉매 복합체를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 공기정화장치.
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|---|---|
| KR (1) | KR101821165B1 (ko) |
-
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- 2015-11-30 KR KR1020150169113A patent/KR101821165B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ruey-an Doong 외 3, Preparation of highly ordered titanium dioxide porous films: Characterization and photocatalytic activity, Vol.58, pp.192-199(2007) |
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| KR20170063114A (ko) | 2017-06-08 |
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