KR102081740B1 - Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 - Google Patents
Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102081740B1 KR102081740B1 KR1020190150908A KR20190150908A KR102081740B1 KR 102081740 B1 KR102081740 B1 KR 102081740B1 KR 1020190150908 A KR1020190150908 A KR 1020190150908A KR 20190150908 A KR20190150908 A KR 20190150908A KR 102081740 B1 KR102081740 B1 KR 102081740B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mixture
- plasmonics
- weight
- parts
- preparing
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title 1
- 229910021649 silver-doped titanium dioxide Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000004887 air purification Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 47
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 17
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 8
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 8
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 6
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 5
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 claims description 5
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 5
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FUSNOPLQVRUIIM-UHFFFAOYSA-N 4-amino-2-(4,4-dimethyl-2-oxoimidazolidin-1-yl)-n-[3-(trifluoromethyl)phenyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1NC(C)(C)CN1C(N=C1N)=NC=C1C(=O)NC1=CC=CC(C(F)(F)F)=C1 FUSNOPLQVRUIIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012493 hydrazine sulfate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000377 hydrazine sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 4
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- OCLXJTCGWSSVOE-UHFFFAOYSA-N ethanol etoh Chemical compound CCO.CCO OCLXJTCGWSSVOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- CXRFDZFCGOPDTD-UHFFFAOYSA-M Cetrimide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C CXRFDZFCGOPDTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- XJWSAJYUBXQQDR-UHFFFAOYSA-M dodecyltrimethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C XJWSAJYUBXQQDR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 208000030533 eye disease Diseases 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
- B01D46/0028—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions provided with antibacterial or antifungal means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/08—Radiation
- A61L2/088—Radiation using a photocatalyst or photosensitiser
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
- A61L2/23—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets
- A61L2/238—Metals or alloys, e.g. oligodynamic metals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
- A61L9/18—Radiation
- A61L9/20—Ultraviolet radiation
- A61L9/205—Ultraviolet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/0001—Making filtering elements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L2209/10—Apparatus features
- A61L2209/14—Filtering means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0471—Surface coating material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/10—Filtering material manufacturing
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 도포된 공기정화용 필터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 지지체에 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 도포된 공기정화용 필터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하여 공기 중의 VOCs, 세균 및 바이러스 등 각종 유해물질을 제거 할 수 있는 Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 도포된 공기정화용 필터에 관한 것이다.
급속도로 발전하는 사회 환경에 의해 대기오염이 심각해지고 있고, 실내 공간에 머무르는 시간이 증가하면서 실내 공기질 개선에 대한 요구가 증가되고 있는 상황이다. 특히, 황사와 더불어 유해 중금속을 포함하는 미세먼지와 초미세먼지로 인한 호흡기, 안구, 피부 질환 등이 급증하고 있으며, 전염성이 높은 세균 및 바이러스의 출현에 따른 질병에 대한 위험성도 동시에 증가하고 있다.
이에 따라, 공기 내의 유기 및 무기 오염물질을 흡착하고 살균/분해시키는 기술이 연구 및 개발되고 있으며, 이중 광촉매는 경제적이면서도 친환경적인 이유로 특히 주목받고 있다.
하지만 기존의 TiO2 기반의 광촉매는 자외선 광원을 이용한 방식으로, 항균 및 살균 특성을 발현하기 위해서는 많은 양의 자외선을 조사하여야 한다. 즉, 자외선 광원은 가시광원에 비해 전력소비가 높을뿐만 아니라, 수명이 짧고, 게다가 수증기와 반응하여 오존을 발생시키는 단점도 있다.
공기 정화를 위한 필터와 모듈에 자외선 광원을 사용하게 되면 오히려 환경을 저해하는 요소를 발생시키는 원인이 되고, 광원이 외부로 유출시 인체에도 유해할 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인체에 무해하면서도 항균 및 살균 효과가 우수한 플라즈모닉스(Plasmonics) 기반의 공기정화용 필터 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 공기정화용 필터의 제조방법은 다공성 지지체에 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 공기정화용 필터의 제조방법에서, 상기 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은 나노크기의 Ag/TiO2 코어쉘 구조인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 공기정화용 필터의 제조방법에서, 상기 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은, 증류수와 양이온성 계면활성제를 혼합하여 제1 혼합물을 준비하는 제1 단계; 제1 혼합물에 히드라진(Hydrazine), 디이미드(Diimide), 히드라진황산염(Hydrazine sulfate) 및 히드라진 수화물(Hydrazine hydrate) 중 어느 하나와, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 및 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone) 중 어느 하나를 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제2 단계; 제2 혼합물에 질산은(Silver nitrate)을 첨가하여 제3 혼합물을 준비하는 제3 단계; 제3 혼합물에 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 또는 티타늄 에톡사이드(Titanium Ethoxide)와, 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 또는 에탄올(Ethanol)를 첨가하여 제4 혼합물을 준비하는 제4 단계; 제4 혼합물을 농축하여 농축물을 수득하는 제 5단계; 농축물을 건조하는 제6 단계; 및 건조한 농축물을 하소하는 제7 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 공기정화용 필터의 제조방법에서, 상기 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현층은, 증류수 90 내지 92 중량부와 브롬화세틸트리메틸암모늄(Cetyl trimethyl ammonium bromide) 0.15 내지 0.25 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 준비하는 제1 단계; 제1 혼합물에 히드라진(Hydrazine) 2.3 내지 2.7 중량부와, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol) 0.45 내지 0.55 중량부를 혼합한 후, 20 내지 40분간 450 내지 550rpm으로 교반하여 제2 혼합물을 준비하는 제2 단계; 제2 혼합물에 질산은(Silver nitrate) 2.4 내지 2.6 중량부를 첨가한 후 20 내지 40분간 350 내지 450rpm으로 교반하여 제3 혼합물을 준비하는 제3 단계; 제3 혼합물에 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 0.025 내지 0.035 중량부와 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 2.9 내지 3.1 중량부를 첨가한 후, 50 내지 70분간 350 내지 450rpm으로 교반하여 제4 혼합물을 준비하는 제4 단계; 제4 혼합물을 농축하여 농축물을 수득하는 제 5단계; 농축물을 190℃ 내지 210℃에서 50분 내지 70분간 건조하는 제6 단계; 및 건조한 농축물을 400℃ 내지 500℃에서 50분 내지 70분간 하소하는 제7 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은, 항균 및 살균효과가 탁월하다는 장점이 있다.
또한 Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 다공성 담체에 도포할 경우 공기 중에 포함되어 있는 각종 유해 물질을 효과적으로 제거 및 억제할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 항균/살균 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 항균/살균 결과이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 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.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 본 발명에 따른 공기정화용 필터의 제조방법에 관하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 공기정화용 필터는 다공성 지지체에 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 코팅 또는 도포하여 제조된다.
여기서, 다공성 지지체는 소정의 두께를 갖는 부직포 타입의 여재일 수 있으나, 공기 정화를 목적으로 사용하는 다공성 지지체라면 특별히 제한하지 않는다.
또한 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은 공지의 코팅 수단이나 도포 수단을 통해 다공성 지지체에 부착되며, 이때 다공성 지지체의 외부 표면이나 기공내 표면에도 부착 고정될 수 있다.
한편, 플라즈모닉스(Plasmonics) 기술에 관해 간단히 설명하면, 광촉매에 적용되는 플라즈모닉스 기술은 나노구조를 기반으로 하는 유전체와 귀금속 표면사이에 발생되는 전기장을 이용하며, 기존의 자외선 광원에서 얻는 활성화 에너지를 가시광으로도 발현될 수 있도록 해주며, 전환 에너지는 오히려 자외선보다 높은 효율을 갖는다.
표면 플라즈모닉스 현상은 크게 두 가지로 분류되는데, 하나는 약 10∼200 nm두께의 매끄러운 평판 형태의 귀금속과 유전체 계면에서 관찰되는 전파형 플라즈몬(propagating plasmons)과, 다른 하나는 10∼200 nm 크기의 귀금속 나노입자(또는 나노소재) 등에서 관찰되는 국부적 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance, LSPR) 현상이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면서, 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 제조방법에 관해 설명하면, 상기 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은, 증류수와 양이온성 계면활성제를 혼합하여 제1 혼합물을 준비하는 제1 단계, 제1 혼합물에 히드라진(Hydrazine), 디이미드(Diimide), 히드라진황산염(Hydrazine sulfate) 및 히드라진 수화물(Hydrazine hydrate) 중 어느 하나와, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 및 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone) 중 어느 하나를 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제2 단계, 제2 혼합물에 질산은(Silver nitrate)을 첨가하여 제3 혼합물을 준비하는 제3 단계, 제3 혼합물에 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 또는 티타늄 에톡사이드(Titanium Ethoxide)와, 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 또는 에탄올(Ethanol)를 첨가하여 제4 혼합물을 준비하는 제4 단계, 제4 혼합물을 농축하여 농축물을 수득하는 제 5단계, 농축물을 건조하는 제6 단계, 및 건조한 농축물을 하소하는 제7 단계를 포함하여 제조된다.
각 단계를 보다 상세하게 설명하면, 제1 혼합물을 준비하는 제1 단계는 용매로서의 역할과 함께 이산화티탄(TiO2) 산화에 관여하는 증류수 86 내지 94 중량부와, 암모늄(Ammonium)과 브로마이드(Bromide)를 동시에 포함하는 양이온성 계면활성제인 브롬화세틸트리메틸암모늄(Cetyl trimethyl ammonium bromide), 브롬화 도데실트리메틸암모늄(Dodecyl Trimethyl Ammonium Bromide) 또는 브롬화 테트라데실트리메틸암모늄(Tetradecyl trimethyl ammonium bromide) 0.1 내지 0.4 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 준비하는 단계이다.
브롬화세틸트리메틸암모늄(Cetyl trimethyl ammonium bromide) 등의 양이온성 계면활성제는 질산은(AgNO3)이 은(Ag)으로 환원된 후 이들 은 입자들이 다시 뭉치는 것을 방지하며, 0.1 중량부 미만으로 포함되면 은 입자가 의 어글로머(agglomer)를 형성하게 되고 반대로 0.4 중량부를 초과하면 후술할 티탄공급원과의 반응을 방해하기 때문에, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또 증류수가 86 중량부 미만이면 나노코어쉘의 성장이 부족하고 반대로 94 중량부를 초과하면 어글로머(agglomer)를 형성하기 때문에 증류수는 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
제2 혼합물을 준비하는 제2 단계는, 질산은(AgNO3)을 은(Ag)으로 환원시키기 위한 환원제, 구체적으로 히드라진(Hydrazine), 디이미드(Diimide), 히드라진황산염(Hydrazine sulfate) 및 히드라진 수화물(Hydrazine hydrate) 중 어느 하나를 1.8 내지 3.2 중량부, 그리고 Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조가 형성된 후 어글로머(agglomer) 되는 것을 방지할 목적으로 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 또는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone) 중 어느 하나를 0.3 내지 1.0 중량부로 제1 혼합물에 혼합한 뒤, 20 내지 40분간 450 내지 550rpm으로 교반하는 단계이다.
여기서, 상기 환원제가 1.8 중량부 미만으로 포함되면 질산은(AgNO3)의 환원 반응이 부족하고, 반대로 3.2 중량부를 초과하면 어글로머(agglomer)를 형성하기 때문에, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol) 등이 0.3 중량부 미만으로 포함되면 생성물의 어글로머(agglomer)가 형성되고, 반대로 1.0 중량부를 초과하면 나노코어셀의 성장이 부족하기 때문에, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
제3 혼합물을 준비하는 제3 단계는, 제2 혼합물에 은(Ag)의 전구체인 질산은(Silver nitrate)을 첨가한 뒤, 20 내지 40분간 350 내지 450rpm으로 교반하는 단계이다.
이때, 질산은(Silver nitrate)은 1.8 내지 3.2 중량부 범위로 첨가되는 것이 바람직한데, 1.8 중량부 미만이면 나노코어쉘의 성장이 부족하고 반대로 3.2 중량부를 초과하면 은이 너무 많아 어글로머(agglomer)가 형성되기 때문이다.
제4 혼합물을 준비하는 제4 단계는, 이산화티탄(TiO2)이 형성될 수 있도록 티타늄 공급원, 예를 들어 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 또는 티타늄 에톡사이드(Titanium Ethoxide)를 제3 혼합물에 첨가한 후, 50 내지 70분간 350 내지 450rpm으로 교반하는 단계이다.
이때, 티타늄 공급원의 희석용매로서 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 또는 에탄올(Ethanol)을 함께 첨가하는 것이 바람직한데, 이는 티타늄 공급원이 급격하게 반응하는 것을 억제함으로써 이산화티탄(TiO2)이 은(Ag)을 고르게 감쌀 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 티타늄 공급원이 0.01 중량부 미만이면 은(Ag) 표면에 이산화티탄(TiO2)의 형성이 미흡하고, 반대로 0.05 중량부를 초과하면 나노코어쉘이 어글로머(agglomer)를 형성하기 때문에, 티타늄 공급원은 0.01 중량부 내지 0.05 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또 희석용매가 2.5 중량부 미만이면 이산화티탄(TiO2)의 단독 어글로머(agglomer)가 형성되고, 반대로 3.5 중량부를 초과하면 전체적인 반응 속도가 저하되기 때문에 희석용매는 2.5 중량부 내지 3.5 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
제5 단계는 상기 단계를 통해 얻어진 제4 혼합물을 농축하여 증류수와 희석용매 등을 제거하는 단계이다. 여기서, 증류수와 용매 등을 제거할 수 있다면 특별히 제한하지 않으며, 일례로 감압농축방법을 적용할 수 있다.
농축물을 건조하는 제6 단계는 190℃ 내지 210℃에서 50분 내지 70분간 수행될 수 있다.
마지막으로, 제7 단계는 건조한 농축물을 400℃ 내지 500℃에서 50분 내지 70분간 하소하는 단계이며, 최종 물질로서 나노크기의 Ag/TiO2 코어쉘 구조를 갖는 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질이 얻어진다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예
증류수 91.3 중량부에 브롬화세틸트리메틸암모늄(Cetyl trimethyl ammonium bromide) 0.2 중량부와 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol) 0.5 중량부를 넣고 30분간 500rpm으로 교반하였다.
이후, 질산은(Silver nitrate) 2.5 중량부를 첨가하고 30분간 400rpm으로 추가로 교반하였다. 교반이 완료된 혼합물에 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 2.97 중량부와 티타늄 이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 0.03 중량부를 첨가하고 1시간 동안 400rpm으로 교반하였다.
그리고 나서 농축과정을 통해 용매 등을 제거하고, 농축 후 남은 물질을 200℃에서 1시간 동안 건조 후 450℃에서 1시간 동안 하소하여 나노 크기의 Ag/TiO2 코어쉘 구조를 갖는 플라즈모닉스 발현물질을 제조하였다.
실험예
플라즈모닉스 발현물질의 효과를 확인하기 위하여 상용화된 세라믹 바인더에 0.6~1.0 부피%의 비율로 플라즈모닉스 발현물질을 첨가 후 3T Glass plate 상에 5±2㎛ 두께로 스핀코팅(spin Coating)하였고, 컨벡션오븐(convection oven)에서 200℃를 유지하면서 1시간 동안 경화하였다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이다. TEM(Transmission Electron Microscope)으로 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 관찰한 결과, 15~20nm 정도의 크기임을 확인할 수 있고, 또 은(Ag) 입자를 이산화티탄(TiO2)이 감싸고 있는 형태임을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질의 항균/살균 결과이다. 도 3에서 확인할 수 있듯이, 대장균 배양 시험 결과 93.7~98.4% 범위의 항균 효과가 있음을 알 수 있다.
특히, 플라즈모닉스 발현물질이 0.8 부피%의 비율로 첨가된 경우, 항균 효과가 가장 높은(99.9%) 것으로 조사되었다. 이는 플라즈모닉스 발현물질의 함유량이 적으면 충분한 표면적을 얻기 어렵고 반대로 너무 많이 포함되면 서로 밀착함으로 인해 오히려 표면적이 감소한 결과인 것으로 예측된다.
한편, 항균/살균력 실험에서는 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 Glass plate상에 대장균을 5일간 배양하여 배양 전, 후 균수를 측정하였다.
이상과 같이 본 발명의 플라즈모닉스 발현물질을 다공성 지지체에 코팅 또는 도포하면 항균력이 우수한 공기정화용 필터를 제공하는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
- 다공성 지지체에 나노크기의 Ag/TiO2 코어쉘 구조인 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 코팅하는 단계를 포함하되,
상기 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은,
증류수와 양이온성 계면활성제를 혼합하여 제1 혼합물을 준비하는 제1 단계;
제1 혼합물에 히드라진(Hydrazine), 디이미드(Diimide), 히드라진황산염(Hydrazine sulfate) 및 히드라진 수화물(Hydrazine hydrate) 중 어느 하나와, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 및 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone) 중 어느 하나를 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제2 단계;
제2 혼합물에 질산은(Silver nitrate)을 첨가하여 제3 혼합물을 준비하는 제3 단계;
제3 혼합물에 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 또는 티타늄 에톡사이드(Titanium Ethoxide)와, 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 또는 에탄올(Ethanol)를 첨가하여 제4 혼합물을 준비하는 제4 단계;
제4 혼합물을 농축하여 농축물을 수득하는 제 5단계;
농축물을 건조하는 제6 단계; 및
건조한 농축물을 하소하는 제7 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터의 제조방법.
- 다공성 지지체에 나노크기의 Ag/TiO2 코어쉘 구조인 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질을 코팅하는 단계를 포함하되,
상기 플라즈모닉스(Plasmonics) 발현물질은,
증류수 90 내지 92 중량부와 브롬화세틸트리메틸암모늄(Cetyl trimethyl ammonium bromide) 0.15 내지 0.25 중량부를 혼합하여 제1 혼합물을 준비하는 제1 단계;
제1 혼합물에 히드라진(Hydrazine) 2.3 내지 2.7 중량부와, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol) 0.45 내지 0.55 중량부를 혼합한 후, 20 내지 40분간 450 내지 550rpm으로 교반하여 제2 혼합물을 준비하는 제2 단계;
제2 혼합물에 질산은(Silver nitrate) 2.4 내지 2.6 중량부를 첨가한 후 20 내지 40분간 350 내지 450rpm으로 교반하여 제3 혼합물을 준비하는 제3 단계;
제3 혼합물에 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide) 0.025 내지 0.035 중량부와 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol) 2.9 내지 3.1 중량부를 첨가한 후, 50 내지 70분간 350 내지 450rpm으로 교반하여 제4 혼합물을 준비하는 제4 단계;
제4 혼합물을 농축하여 농축물을 수득하는 제 5단계;
농축물을 190℃ 내지 210℃에서 50분 내지 70분간 건조하는 제6 단계; 및
건조한 농축물을 400℃ 내지 500℃에서 50분 내지 70분간 하소하는 제7 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기정화용 필터의 제조방법. - 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190150908A KR102081740B1 (ko) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190150908A KR102081740B1 (ko) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102081740B1 true KR102081740B1 (ko) | 2020-05-15 |
Family
ID=70678585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190150908A KR102081740B1 (ko) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102081740B1 (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102267827B1 (ko) * | 2020-12-18 | 2021-06-24 | (주)필스톤 | Ag-Cu/TiO2 바이메탈릭 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 |
KR102635572B1 (ko) * | 2023-10-13 | 2024-02-13 | (주)필스톤 | 절연 및 방열 기능을 갖는 필름 코팅용 조성물 및 그 제조방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101950735B1 (ko) | 2018-08-10 | 2019-02-21 | 주식회사 제씨콤 | 플라즈모닉스 발현층의 제조방법 및 그가 적용된 플라즈모닉스 항균/살균 필터 |
-
2019
- 2019-11-22 KR KR1020190150908A patent/KR102081740B1/ko active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101950735B1 (ko) | 2018-08-10 | 2019-02-21 | 주식회사 제씨콤 | 플라즈모닉스 발현층의 제조방법 및 그가 적용된 플라즈모닉스 항균/살균 필터 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102267827B1 (ko) * | 2020-12-18 | 2021-06-24 | (주)필스톤 | Ag-Cu/TiO2 바이메탈릭 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 |
KR102635572B1 (ko) * | 2023-10-13 | 2024-02-13 | (주)필스톤 | 절연 및 방열 기능을 갖는 필름 코팅용 조성물 및 그 제조방법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Preparation and photocatalytic activity of magnetic Fe3O4/SiO2/TiO2 composites | |
Ramesh et al. | Sonochemical deposition and characterization of nanophasic amorphous nickel on silica microspheres | |
Othman et al. | Dispersion and stabilization of photocatalytic TiO2 nanoparticles in aqueous suspension for coatings applications | |
Gupta et al. | Photocatalytic antibacterial performance of TiO2 and Ag-doped TiO2 against S. aureus. P. aeruginosa and E. coli | |
CN1331400C (zh) | 复合光触媒抗菌剂的制备方法 | |
Huang et al. | Synthesis of Neutral SiO2/TiO2 Hydrosol and Its Application as Antireflective Self‐Cleaning Thin Film | |
Baek et al. | Antibacterial effects of graphene-and carbon-nanotube-based nanohybrids on Escherichia coli: Implications for treating multidrug-resistant bacteria | |
Cheng et al. | Anatase nanocrystals coating on silica-coated magnetite: role of polyacrylic acid treatment and its photocatalytic properties | |
KR102081740B1 (ko) | Ag/TiO2 나노 코어쉘 구조의 플라즈모닉스 발현물질이 코팅된 공기정화용 필터의 제조방법 | |
KR101265781B1 (ko) | 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 | |
Romero-Moran et al. | Influence of selected reactive oxygen species on the photocatalytic activity of TiO2/SiO2 composite coatings processed at low temperature | |
Alem et al. | The effect of silver doping on photocatalytic properties of titania multilayer membranes | |
WO2014141812A1 (ja) | 抗菌抗ウイルス性光触媒酸化チタン、及び中性領域で分散した抗菌抗ウイルス性光触媒酸化チタンスラリー並びにそれらの製造方法 | |
Tseng et al. | Mesoporous Fe3O4@ Ag@ TiO2 nanocomposite particles for magnetically recyclable photocatalysis and bactericide | |
Ma et al. | Facile synthesis of novel Fe3O4@ SiO2@ mSiO2@ TiO2 core-shell microspheres with mesoporous structure and their photocatalytic performance | |
Wongaree et al. | Photocatalytic improvement under visible light in TiO2 nanoparticles by carbon nanotube incorporation | |
Koli et al. | Photoinactivation of bacteria by using Fe-doped TiO 2-MWCNTs nanocomposites | |
Pham et al. | Photocatalytic comparison of Cu-and Ag-doped TiO2/GF for bioaerosol disinfection under visible light | |
Lee et al. | Photocatalytic coatings of silver–TiO2 nanocomposites on foamed waste-glass prepared by sonochemical process | |
Gomathi Devi et al. | Disinfection of E scherichia coli gram negative bacteria using surface modified TiO2: Optimization of Ag metallization and depiction of charge transfer mechanism | |
CN109174075A (zh) | 一种用于光催化降解VOCs的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料及其制备方法 | |
Miao et al. | Recent advances in the disinfection of water using nanoscale antimicrobial materials | |
TW200827024A (en) | Photocatalyst composite and fabrication method thereof | |
Chen et al. | Characterizations of TiO2/SiO2/Ni–Cu–Zn ferrite composite for magnetic photocatalysts | |
Mahmood et al. | Simple microwave synthesis of TiO2/NiS2 nanocomposite and TiO2/NiS2/Cu nanocomposite as an efficient visible driven photocatalyst |