KR102223735B1 - Trash can having photocatalyst filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 탈취와 항균이 가능한 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에 관한 것이다.The present invention relates to a trash bin equipped with a photocatalytic filter, and more particularly, to a trash bin equipped with a photocatalytic filter capable of deodorizing and antibacterial.
광촉매는 광조사에 의해서 촉매 활성을 나타내는 물질을 총칭하는 것으로 광촉매에 의한 광촉매 반응은 탈취, 항균 등의 효과를 가지고 있다. 예를 들어, 광촉매가 코팅된 광촉매필터가 구비되고 광촉매필터에 빛을 조사하여 광촉매 반응이 일어나도록 한 후 오염된 공기가 광촉매필터를 통과하도록 하는 방식에 의해 공기를 정화시킬 수 있다.Photocatalyst is a generic term for substances that exhibit catalytic activity by light irradiation, and photocatalytic reaction by photocatalyst has effects such as deodorization and antibacterial. For example, a photocatalytic filter coated with a photocatalyst is provided, and the photocatalyst filter is irradiated with light to cause a photocatalytic reaction, and then contaminated air may pass through the photocatalytic filter to purify the air.
선행문헌인 아래 특허문헌을 참조하면, 광촉매인 이산화티탄(TiO2)이 코팅된 거름망(31)과 UV램프부(40)를 음식물 쓰레기통에 설치하여 음식물 쓰레기를 살균하도록 마련된다. 하지만, 종래 기술인 상기 특허문헌에 기재된 음식물 쓰레기통의 경우 공기가 순환되지 않으므로 공기가 정체되고, 이에 의해 살균 효과가 떨어지는 문제점이 있다.Referring to the following patent literature, which is a prior literature, a strainer 31 and a UV lamp part 40 coated with titanium dioxide (TiO 2 ) as a photocatalyst are installed in a food waste bin to sterilize food waste. However, in the case of the food waste bin described in the patent document, which is a prior art, since air is not circulated, there is a problem that air is stagnant, and thus the sterilization effect is deteriorated.
또한, 단순 공기청정 필터 부착이나 외부 덕트를 이용하는 경우 공기 순환량이 충분하지 않거나 외부에 덕트가 노출되어 매우 많은 부피를 차지하게 되는 문제점도 있다.In addition, when a simple air cleaning filter is attached or an external duct is used, there is a problem in that the amount of air circulation is insufficient or the duct is exposed to the outside and thus occupies very large volume.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고효율의 탈취와 항균 뿐만 아니라 고농도의 유해 휘발성 유기 화합물을 원천적으로 제거할 수 있는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a trash bin equipped with a photocatalytic filter capable of fundamentally removing high-concentration harmful volatile organic compounds as well as highly efficient deodorization and antibacterial.
본 발명의 일 측면에 따르면, 쓰레기가 인입되는 내측본체; 상기 내측본체가 삽입되며, 공기가 유입되어 이동후 유출되는 유로가 형성된 외측본체; 상기 외측본체의 상기 유로에서 상기 공기를 이동시키는 송풍부재; 상기 외측본체의 유로에 설치된 광촉매필터; 및 상기 광촉매필터를 향해 빛을 조사하도록 상기 광촉매필터에 대응되는 위치에서 상기 외측본체의 유로에 설치된 광조사부재를 포함하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the inner body into which trash is introduced; An outer body into which the inner body is inserted, and a flow path through which air flows in and out after movement is formed; A blowing member for moving the air in the flow path of the outer body; A photocatalytic filter installed in the flow path of the outer body; And a light irradiating member installed in a flow path of the outer body at a position corresponding to the photocatalytic filter so as to irradiate light toward the photocatalytic filter.
또한, 상기 외측본체는, 유입구 및 유출구가 형성되고, 상기 유입구에 연결된 제1 유로가 마련된 제1 하우징; 및 상기 제1 하우징과의 사이에 이격된 공간에 의한 제2 유로가 마련되도록 상기 제1 하우징을 감싸는 제2 하우징을 포함할 수 있다.In addition, the outer body includes: a first housing having an inlet and an outlet, and having a first flow path connected to the inlet; And a second housing surrounding the first housing such that a second flow path is provided by a space spaced apart from the first housing.
그리고, 상기 광촉매필터와 상기 광조사부재는 상기 제1 하우징의 제1 유로에 설치될 수 있다.In addition, the photocatalytic filter and the light irradiation member may be installed in the first flow path of the first housing.
또한, 상기 제1 유로는 상기 제1 하우징의 측면으로부터 돌출되고 내부는 중공이며, 일측이 상기 유입구에 연결되고, 타측에 개구가 형성될 수 있다.In addition, the first flow path may protrude from a side surface of the first housing and have a hollow inside, one side may be connected to the inlet, and an opening may be formed at the other side.
그리고, 상기 개구에는 지지로드가 형성될 수 있다.In addition, a support rod may be formed in the opening.
또한, 상기 지지로드에 의해 지지되도록 상기 제1 유로에 설치되고, 상기 공기가 유입되는 필터박스를 더 포함하며, 상기 광촉매필터와 상기 광조사부재는 서로 마주보도록 상기 필터박스에 설치될 수 있다.In addition, the filter box is installed in the first flow path so as to be supported by the support rod, and further includes a filter box through which the air is introduced, and the photocatalytic filter and the light irradiating member may be installed in the filter box so as to face each other.
그리고, 상기 필터박스에는 복수의 연결 플레이트가 설치되며, 상기 복수의 연결 플레이트 각각에는 상기 공기가 통과할 수 있는 관통공이 형성되고, 어느 하나의 연결 플레이트의 관통공과, 이웃하는 다른 하나의 연결 플레이트의 관통공은 서로 반대 방향에 형성될 수 있다.In addition, a plurality of connection plates are installed in the filter box, and a through hole through which the air can pass is formed in each of the plurality of connection plates. The through holes may be formed in opposite directions to each other.
또한, 상기 복수의 연결 플레이트는 미리 설정된 간격으로 이격되어 상하 방향으로 배치되며, 어느 하나의 연결 플레이트의 좌측에 관통공이 형성되고, 상기 어느 하나의 연결 플레이트의 상측 또는 하측에 배치된 이웃하는 연결 플레이트에는 우측에 관통공이 형성될 수 있다.In addition, the plurality of connection plates are spaced apart at predetermined intervals and disposed in the vertical direction, a through hole is formed on the left side of any one connection plate, and neighboring connection plates disposed above or below any one connection plate A through hole may be formed on the right side.
그리고, 상기 필터박스는 상기 제1 하우징에 착탈가능하게 설치될 수 있다.In addition, the filter box may be detachably installed in the first housing.
또한, 상기 광촉매필터는 상기 필터박스에 착탈가능하게 설치될 수 있다.In addition, the photocatalytic filter may be detachably installed in the filter box.
그리고, 상기 제1 하우징의 하측에는 상기 공기가 이동하는 채널이 형성될 수 있다.In addition, a channel through which the air moves may be formed under the first housing.
또한, 상기 공기가 이동하는 공간이 유지되도록 상기 채널을 덮는 덮개부를 더 포함하며, 상기 덮개부에는 상기 송풍부재가 삽입되는 삽입구멍이 형성될 수 있다.In addition, a cover portion covering the channel may be further included to maintain a space in which the air moves, and an insertion hole into which the blowing member is inserted may be formed in the cover portion.
그리고, 상기 제1 하우징에 2개의 유출구가 형성되며, 상기 유입구를 통해 상기 하우징의 상기 제1 유로를 지나면서 광촉매필터를 거치고 상기 송풍부재를 통과하여 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 사이에 형성된 제2 유로를 통해 상기 2개의 유출구로 유출되도록 마련될 수 있다.In addition, two outlets are formed in the first housing, passing through the first flow path of the housing through the inlet, passing through a photocatalytic filter, passing through the blowing member, and being formed between the first housing and the second housing. It may be provided to flow out to the two outlets through the second flow path.
또한, 상기 광촉매필터는 이산화티탄 및 염화이산화티탄 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 염화이산화티탄은 이산화티탄(TiO2)에 염소(Cl)가 도핑되어 있으며, 상기 염화이산화티탄은 1차 입자가 응집되어 형성된 2차 입자의 형태를 갖고, 상기 2차 입자는 내부에 복수의 기공이 형성되어 있으며, 상기 기공은 직경이 10nm 미만인 극초미세 기공, 기공의 직경이 10nm 이상 20nm 미만인 초미세 기공 및 기공의 직경이 20nm 이상인 미세 기공을 포함할 수 있다.In addition, the photocatalytic filter includes at least one of titanium dioxide and chlorinated titanium dioxide, the titanium chloride dioxide is doped with chlorine (Cl) in titanium dioxide (TiO 2 ), and the titanium chloride dioxide is agglomerated with primary particles. The secondary particles have a form of secondary particles, and the secondary particles have a plurality of pores formed therein, and the pores are ultra-fine pores having a diameter of less than 10 nm, ultra-fine pores and pores having a diameter of 10 nm or more and less than 20 nm. It may include fine pores having a diameter of 20 nm or more.
그리고, 상기 염화이산화티탄은 Ag/AgCl 나노 입자가 도입되어 있으며, 상기 Ag/AgCl 나노 입자는 Ag와 AgCl은 단순 혼합상이거나 Ag 입자 표면을 AgCl이 감싸고 있는 형태를 가질 수 있다.In addition, the titanium chloride dioxide has Ag/AgCl nanoparticles introduced therein, and the Ag/AgCl nanoparticles may have a form in which Ag and AgCl are a simple mixed phase, or AgCl surrounds the surface of the Ag particles.
또한, 상기 Ag/AgCl 입자는 입경이 5nm 내지 30nm일 수 있다.In addition, the Ag/AgCl particles may have a particle diameter of 5 nm to 30 nm.
따라서, 본 발명의 실시예들은, 공기가 유로를 이동하면서 고효율의 공기 탈취와 항균 뿐만 아니라 공기 중에 포함된 고농도의 유해 휘발성 유기 화합물의 원천적 제거가 가능한 효과가 있다.Accordingly, embodiments of the present invention have the effect of enabling high-efficiency air deodorization and antibacterial as well as the original removal of high-concentration harmful volatile organic compounds contained in the air while the air moves through the flow path.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통의 전체 외관 사시도이다.
도 2은 도 1에서 A-A'을 따라 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1에서 B-B'을 따라 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에서 제1 하우징의 측면의 분리 사시도이다.
도 6은 도 5의 제1 하우징에서 개구와 지지로드를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에서 제1 하우징의 하측의 분리 사시도이다.
도 8은 도 7의 제1 하우징의 하측의 결합 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에 광조사부재가 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통의 필터박스의 단면도이다.
도 11은 도 9에 광촉매필터가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통의 상측에서 바라본 유체 해석 이미지이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에서 광촉매필터에 사용되는 광촉매 물질 중 은(Ag) 소스로 AgNO3를 사용한 염화이산화티탄(h-TiO2) 및 Ag/AgCl 나노 입자가 도입된 염화이산화티탄(Ag/AgCl@h-TiO2)의 제조 공정을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 14는 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 결정구조를 PXRD를 통하여 구조 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 15 내지 도 18은 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 입자 모양 및 표면구조를 SEM을 통하여 분석한 이미지를 나타낸 것이다.
도 19는 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2를 TEM 을 통해 분석한 이미지를 나타낸 것이다.
도 20은 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2의 원소 분포도를 EDS mapping 분석을 통하여 확인한 결과이다.
도 21은 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 BET 및 BJH 분석을 통해 비표면적 및 평균 기공크기를 분석한 결과이다.
도 22는 실시예 1에서 제조된 h-TiO2의 티타늄(Ti), 산소(O) 그리고 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2의 티타늄(Ti), 산소(O), 은(Ag), 염소(Cl)의 표면분석 및 원소의 화학적 특성을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 23은 LED (405 nm) 조사를 통해 기존 TiO2 광촉매 및 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 광촉매 염료(Rhodamine 6G) 분해 성능을 평가한 분석결과를 나타낸 것이다.
도 24는 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2의 광촉매 분해 효과 실험전 염료(Rhodamine B, 10ppm) 및 실험 후 염료의 이미지를 나타낸 것이다. 1 is an overall external perspective view of a trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 1.
4 is an exploded perspective view of FIG. 1.
5 is an exploded perspective view of a side of a first housing in a trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an opening and a support rod in the first housing of FIG. 5.
7 is an exploded perspective view of a lower side of a first housing in a trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention.
8 is a combined perspective view of the lower side of the first housing of FIG. 7.
9 is a view showing a state in which a light irradiation member is installed in a trash can equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a filter box of a trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a photocatalytic filter coupled to FIG. 9.
12 is a fluid analysis image viewed from an upper side of a trash can equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention.
13 shows titanium chloride (h-TiO 2 ) and Ag/AgCl nanoparticles using AgNO 3 as a source of silver (Ag) among the photocatalytic materials used in the photocatalytic filter in the trash bin equipped with the photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram schematically showing a manufacturing process of the chlorinated titanium dioxide (Ag/AgCl@h-TiO 2) into which particles are introduced.
14 shows the results of structural analysis of the crystal structures of h-TiO 2 and Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Examples 1 and 2 through PXRD.
15 to 18 show images analyzed through SEM of the particle shape and surface structure of h-TiO 2 and Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Examples 1 and 2.
19 shows images analyzed by TEM of h-TiO 2 and Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Examples 1 and 2.
20 is a result of confirming the elemental distribution of Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Example 2 through EDS mapping analysis.
21 is a result of analyzing the specific surface area and average pore size through BET and BJH analysis of h-TiO 2 and Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Examples 1 and 2.
22 shows titanium (Ti), oxygen (O) of h-TiO 2 prepared in Example 1 and titanium (Ti), oxygen (O), silver of Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Example 2 It shows the results of surface analysis of (Ag) and chlorine (Cl) and analysis of the chemical properties of the elements.
23 is an evaluation of the decomposition performance of the conventional TiO 2 photocatalyst and the photocatalyst dye (
24 shows images of the photocatalytic decomposition effect of Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Example 2 before the experiment (Rhodamine B, 10ppm) and the dye after the experiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail according to a preferred embodiment of the present invention. The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his or her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention on the basis of the principle that there is. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each component or a specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. Therefore, the size of each component does not fully reflect the actual size. If it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, such a description will be omitted.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.The term'coupling' or'connection' as used herein is not only when one member and another member are directly coupled or directly connected, but also when one member is indirectly coupled to another member through a joint member, or indirectly It also includes cases connected to.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통의 전체 외관 사시도이고, 도 2은 도 1에서 A-A'을 따라 바라본 단면도이며, 도 3은 도 1에서 B-B'을 따라 바라본 단면도이고, 도 4는 도 1의 분리 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에서 제1 하우징의 측면의 분리 사시도이고, 도 6은 도 5의 제1 하우징에서 개구와 지지로드를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에서 제1 하우징의 하측의 분리 사시도이고, 도 8은 도 7의 제1 하우징의 하측의 결합 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통에 광조사부재가 설치된 모습을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통의 필터박스의 단면도이며, 도 11은 도 9에 광촉매필터가 결합된 모습을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통의 상측에서 바라본 유체 해석 이미지이다.1 is an overall external perspective view of a trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG. 1, and FIG. 3 is a view taken along line B-B' in FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 5 is an exploded perspective view of a side of a first housing in a trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a view showing the opening and the support rod in the housing, Figure 7 is an exploded perspective view of the lower side of the first housing in the trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is the first housing of Figure 7 Is a combined perspective view of the lower side of, and FIG. 9 is a view showing a state in which a light irradiation member is installed in a trash can equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view of the filter box of the trash bin equipped with, FIG. 11 is a view showing a state in which the photocatalytic filter is combined in FIG. 9, and FIG. 12 is a view from the top of the trash bin equipped with a photocatalytic filter according to an embodiment of the present invention. This is a fluid analysis image.
본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통(10)은 가정용 쓰레기통 뿐만 아니라 병원, 연구실, 폐기물 처리소, 각종 창고 또는 자동차에도 사용될 수 있다.The
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통(10)은, 내측본체(100)와, 외측본체(200)와, 송풍부재(300)와, 광촉매필터(400)와, 광조사부재(500)를 포함한다.Referring to the drawings, the
내측본체(100)는 쓰레기가 인입되도록 마련된다. 내측본체(100)는 쓰레기가 투입되는 통상의 쓰레기통으로 마련될 수 있으며, 일반 쓰레기와, 음식물 쓰레기와, 병원 또는 연구실에서의 화학 배출 물질 등이 내측본체(100)에 인입될 수 있다. 다만, 내측본체(100)에 인입되는 쓰레기의 종류는 이에 한정되지 않는다.The
내측본체(100)는 외측본체(200)에 삽입되며, 내측본체(100)에 인입된 쓰레기에 의해 오염된 공기가 외측본체(200)를 순환하면서 외측본체(200)에 설치된 광촉매필터(400)에 의해 냄새와 세균이 제거된다.The
외측본체(200)에는 내측본체(100)가 삽입된다. 그리고, 외측본체(200)에는 공기가 유입되어 이동후 유출되는 유로가 형성된다. The
도 1 내지 도 4를 참조하면, 외측본체(200)는 제1 하우징(210)과, 제2 하우징(220)을 포함할 수 있다. 1 to 4, the
제1 하우징(210)에는 유입구(211)와 유출구(212)가 형성되고, 유입구(211)에 연결된 제1 유로(213)가 마련된다. 그리고, 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에는 광촉매필터(400)와 광조사부재(500)가 설치될 수 있다. 즉, 공기는 유입구(211)를 통해 제1 유로(213)로 유입된 후 제1 유로(213)를 통해 이동하면서 광촉매필터(400)에 의해 정화될 수 있다. An
도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 유로(213)는 제1 하우징(210)의 측면으로부터 돌출될 수 있다. 다만, 제1 유로(213)가 반드시 돌출되어야하는 것은 아니며, 제1 하우징(210)의 측면에 유로가 결합될 수도 있고, 또는 제1 하우징(210)의 측면에 형성된 내측홈이 유로로 사용될 수도 있다. 또한, 제1 유로(213)는 제1 하우징(2210)의 측면이 아니라 다양한 위치에 형성될 수도 있다.2 and 4, the
제1 유로(213)의 내부에는 중공(214)이 형성되며, 공기는 제1 유로(213)의 중공(214)을 통해 이동한다. 그리고, 제1 유로(213)의 일측이 유입구(211)에 연결되고, 타측에는 개구(215, 도 6 참조)가 형성될 수 있다. 그리고, 개구(215)에는 필터박스(600)를 지지하는 지지로드(216)가 형성될 수 있다. A hollow 214 is formed inside the
예를 들어, 도 6에서와 같이 제1 유로(213)의 하측에 개구(215)가 형성되고, 개구(215) 사이에 복수의 지지로드(216)가 형성되며, 도 4 및 도 5에서와 같이 필터박스(600)가 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에 삽입되어 지지로드(216)에 의해 지지되도록 마련될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 개구(215)의 위치, 지지로드(216)의 개수 등은 다양할 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, an
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 하우징(210)의 일측, 예를 들어, 제1 하우징(210)의 하측에는 공기가 이동하는 채널(217)이 형성될 수 있다. 그리고, 덮개부(218)는 채널(217)을 통해 이동하는 공기의 이동 공간이 유지되도록 채널(217)을 덮도록 제1 하우징(210)에 결합된다.7 and 8, a
그리고, 덮개부(218)에는 송풍부재(300)가 삽입되는 삽입구멍(219)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서와 같이, 송풍부재(300)가 덮개부(218)의 삽입구멍(219)에 삽입되고 덮개부(218)가 채널(217)을 덮도록 제1 하우징(210)에 결합될 수 있다. 여기서, 송풍부재(300)가 작동하면 채널(217)을 통해 이동하는 공기가 송풍부재(300)로 유입된 후 송풍구(310)를 통해 유출된다.In addition, an
도 3을 참조하면, 제2 하우징(220)은 제1 하우징(210)과의 사이에 이격된 공간이 생기도록 제1 하우징(210)을 감싼다. 그리고, 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220) 사이의 이격된 공간에 제2 유로(221)가 마련되어 유출구(212)에 연통된다. 예를 들어, 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)를 통해 이동하면서 광촉매필터(400)에 의해 정화된 공기는 도 3에서와 같이, 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220) 사이의 제2 유로(221)를 통해 이동하여 유출구(212)를 통해 유출된다(도 2 및 도 3의 화살표 참조).Referring to FIG. 3, the
예를 들어, 도 5에서와 같이, 제1 하우징(210)에 2개의 유출구(212)가 형성될 수 있으며, 공기가 유입구(211)를 통해 하우징의 제1 유로(213)를 지나고 광촉매필터(400)를 거치면서 정화된 후 송풍부재(300)를 통과하여 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220) 사이에 형성된 제2 유로(221)를 통해 2개의 유출구(212)로 유출되도록 마련될 수 있다.For example, as shown in FIG. 5, two
도 12를 참조하면, 유출구(212)로 유출되는 공기보다 많은 양의 공기가 유입구(211)로 유입된다. 도 12에서 색깔의 변화는 공기에 의한 압력 정도를 나타낸 것으로 붉은색으로 갈수록 높은 압력을 의미한다. 도 12를 참조하면, 유입구(211)측에 붉은색 영역이 많은데 이로부터 공기의 흐름에 의해 유입구(211)측에 상대적으로 높은 압력이 작용하고, 유출구(212)측에 상대적으로 낮은 압력이 작용함을 알 수 있다. Referring to FIG. 12, a larger amount of air is introduced into the
즉, 유입구(211)로 유입되는 공기에 비해 유출구(212)로부터 유출되는 공기는 낮은 압력을 가지며, 또한, 유입구(211)로 유입되는 공기에 비해 적은 양의 공기가 유출구(212)로부터 유출된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통(10)의 경우 유출구(212)를 통해 공기가 부드럽게 유출되므로 사용자가 정화된 공기의 유출을 거의 느끼지 못하도록 설계되어 있다.That is, the air flowing out from the
필터박스(600)는 개구(215)에 형성된 지지로드(216)에 의해 지지되도록 제1 유로(213)에 설치된다. 예를 들어, 도 4 및 도 5를 참조하면, 필터박스(600)가 제1 유로(213)에 삽입되어 지지로드(216)에 의해 지지될 수 있다. 그리고, 제1 유로(213)를 통해 이동하는 공기가 필터박스(600)로 유입되어 이동한다. 여기서, 도 2를 참조하면, 광촉매필터(400)와 광조사부재(500)는 서로 마주보도록 필터박스(600)에 설치될 수 있다.The
도 9 및 도 10을 참조하면, 필터박스(600)에는 복수의 연결 플레이트(610a, 610b)가 설치될 수 있다. 여기서, 복수의 연결 플레이트(610a, 610b) 각각에는 공기가 통과할 수 있는 관통공(611a, 611b)이 형성될 수 있다. 그리고, 어느 하나의 연결 플레이트(610)의 관통공(611a)과, 이웃하는 다른 하나의 연결 플레이트(610)의 관통공(611b)은 서로 반대 방향에 형성될 수 있다.9 and 10, a plurality of
예를 들어, 도 10에서와 같이, 복수의 연결 플레이트(610a, 610b)는 미리 설정된 간격으로 이격되어 상하 방향으로 배치되고, 어느 하나의 연결 플레이트(610a)의 우측에 관통공(611a)이 형성되면, 어느 하나의 연결 플레이트(610a)의 상측 또는 하측에 배치된 이웃하는 연결 플레이트(610b)에는 좌측에 관통공(611b)이 형성된다. For example, as shown in FIG. 10, a plurality of
이와 같이, 복수의 연결 플레이트(610a, 610b) 각각의 관통공(611a, 611b)이 지그재그로 형성되면 공기가 상측으로부터 필터박스(600)에 유입되어 하측으로 이동할 때 느리게 이동한다. 즉, 좌측의 관통공(611b)을 통해 하측으로 이동한 공기가 연결 플레이트(610a, 610b)를 따라 우측으로 이동 후 우측의 관통공(611a)을 통해 하측으로 이동하며, 연결 플레이트(610a, 610b)를 따라 좌측으로 이동한다. In this way, when the through-
즉, 복수의 연결 플레이트(610a, 610b)에 의해 공기가 좌측과 우측으로 여러번 왔다갔다하면서 이동하므로 공기의 이동 경로가 길어져 공기가 필터박스(600)에 머무는 시간이 길어진다. 이에 의해, 공기는 필터박스(600)에 설치된 광촉매필터(400)에 최대한 많이 노출되며, 따라서 공기 정화 효과가 상승한다.That is, since the air moves back and forth to the left and right several times by the plurality of
도면에서는 연결 플레이트(610)가 가상의 수평선에 평행한 좌우 방향, 즉, 가로 방향으로 배치되어 있지만, 연결 플레이트(610)는 가상의 수평선에 대해 기울어지도록 배치될 수도 있고, 또는 가상의 수평선에 평행한 상하 방향, 즉, 세로 방향으로 배치될 수도 있다.In the drawing, the
필터박스(600)는 제1 하우징(210), 예를 들어, 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에 다양한 방식으로 착탈가능하게 설치될 수 있다. 사용자는 필터박스(600)를 제1 하우징(210)으로부터 분리 후 필터박스(600)에 설치된 광조사부재(500)를 교체하거나, 또는 광촉매필터(400)를 교체할 수 있다. 또는, 필터박스(600)는 제1 하우징(210)에 고정되고 광촉매필터(400)가 필터박스(600)에 착탈가능하도록 마련될 수도 있다. 즉, 제1 하우징(210)에 고정된 필터박스(600)를 개방하여 광촉매필터(400)만 교체할 수도 있다.The
송풍부재(300)는 외측본체(200)의 유로에서 공기를 이동시키도록 마련된다. 송풍부재(300)는 전술한 바와 같이 덮개부(218)의 삽입구멍(219)에 삽입되며, 도 2 및 도 3의 화살표를 참조하면, 제1 유로(213)를 통해 이동하는 공기가 송풍부재(300)를 통과하여 제2 유로(221)를 통해 유출되도록 공기를 순환시킨다. 다만, 송풍부재(300)가 반드시 덮개부(218)의 삽입구멍(219)에 삽입되어야 하는 것은 아니며, 공기가 광촉매필터(400)를 지나면서 순환가능하다면 송풍부재(300)의 설치 위치는 다양할 수 있다.The blowing
송풍부재(300)는 다양한 종류의 송풍팬으로 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 팬이 구비되어 있지 않으면서 공기를 이동시킬 수 있는 구성도 가능하다.The blowing
도 2 및 도 11을 참조하면, 광촉매필터(400)는 외측본체(200)의 유로, 예를 들어, 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에 설치된다. 보다 구체적으로, 광촉매필터(400)는 제1 유로(213)에 삽입된 필터박스(600)에 설치될 수 있다. 다만, 광촉매필터(400)는 필터박스(600)가 구비되지 않은 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에 설치될 수도 있다.2 and 11, the
광촉매필터(400)는 다양할 수 있다. 예를 들어, 광촉매 물질이 코팅된 격자 모양의 필터일 수 있다. 그리고, 광촉매필터(400)는 예를 들어, 이산화티탄(TiO2) 또는 염화이산화티탄(h-TiO2)을 포함할 수 있다. 광촉매 물질 중 염화이산화티탄(h-TiO2)에 대해서는 후술한다.The
광조사부재(500)는 광촉매필터(400)를 향해 빛을 조사하도록 광촉매필터(400)에 대응되는 위치에서 외측본체(200)의 유로에 설치된다. 도 2를 참조하면, 예를 들어, 광조사부재(500)는 광촉매필터(400)와 서로 마주보도록 필터박스(600)에 설치될 수 있다. 다만, 광촉매필터(400)는 필터박스(600)가 구비되지 않은 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에 설치되는 경우 광조사부재(500)도 필터박스(600)가 아닌 제1 하우징(210)의 제1 유로(213)에 직접 설치될 수 있다.The
광조사부재는 다양한 광원을 포함하며, 다양한 종류의 LED, 예를 들어, UV LED로 마련될 수 있다. 다만, 광원이 LED에 한정되는 것은 아니다.The light irradiation member includes various light sources, and may be provided with various types of LEDs, for example, UV LEDs. However, the light source is not limited to the LED.
이와 같은 구조를 통해 본 발명의 실시예들은, 공기가 유로를 이동하면서 고효율의 공기 탈취와 항균 뿐만 아니라 공기 중에 포함된 고농도의 유해 휘발성 유기 화합물의 원천적 제거가 가능한 효과가 있다.Through this structure, the embodiments of the present invention have the effect of enabling high-efficiency air deodorization and antibacterial as well as the original removal of high-concentration harmful volatile organic compounds contained in the air while the air moves through the flow path.
또한, 본 발명의 실시예들은, 효과적인 내부 공기 순환 시스템이 도입될 수 있으므로, 외부 덕트를 이용한 공기 순환 방식에 비해 적은 부피를 차지하면서도 효율적으로 내부 공기를 순환시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, embodiments of the present invention, since an effective internal air circulation system can be introduced, there is an effect of efficiently circulating internal air while occupying a small volume compared to an air circulation method using an external duct.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매필터가 구비된 쓰레기통(10)에서 광촉매필터(400)에 사용되는 광촉매 물질 중 은(Ag) 소스로 AgNO3를 사용한 염화이산화티탄(h-TiO2) 및 Ag/AgCl 나노 입자가 도입된 염화이산화티탄(Ag/AgCl@h-TiO2)의 제조 공정을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 14는 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 결정구조를 PXRD를 통하여 구조 분석한 결과를 나타낸 것이며, 도 15 내지 도 18은 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 입자 모양 및 표면구조를 SEM을 통하여 분석한 이미지를 나타낸 것이고, 도 19는 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2를 TEM 을 통해 분석한 이미지를 나타낸 것이며, 도 20은 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2의 원소 분포도를 EDS mapping 분석을 통하여 확인한 결과이고, 도 21은 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 BET 및 BJH 분석을 통해 비표면적 및 평균 기공크기를 분석한 결과이며, 도 22는 실시예 1에서 제조된 h-TiO2의 티타늄(Ti), 산소(O) 그리고 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2의 티타늄(Ti), 산소(O), 은(Ag), 염소(Cl)의 표면분석 및 원소의 화학적 특성을 분석한 결과를 나타낸 것이고, 도 23은 LED (405 nm) 조사를 통해 기존 TiO2 광촉매 및 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 h-TiO2 및 Ag/AgCl@h-TiO2의 광촉매 염료(Rhodamine 6G) 분해 성능을 평가한 분석결과를 나타낸 것이며, 도 24는 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2의 광촉매 분해 효과 실험전 염료(Rhodamine B, 10ppm) 및 실험 후 염료의 이미지를 나타낸 것이다. 13 shows titanium chloride (h-TiO 2 ) using AgNO 3 as a source of silver (Ag) among photocatalytic materials used in the
이하에서는, 광촉매 물질 중 개선된 광촉매 성능을 갖는 다공성 이산화티탄 및 이의 제조 방법에 대해서는 설명한다.Hereinafter, among the photocatalytic materials, a porous titanium dioxide having improved photocatalytic performance and a method of manufacturing the same will be described.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 「포함한다(include(s), comprise(s)」고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the entire specification of the present application, when a part ``includes (s), comprise(s)'' a certain component, this does not exclude other components, but includes other components unless specifically stated to the contrary. It means that it can contain more.
또한, 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 「약」, 「실질적으로」 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로서 사용되고 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, the terms "about" and "substantially" used throughout the present specification are used as meanings at or close to the numerical values when manufacturing and material tolerances inherent to the stated meanings are presented to aid understanding of the present application. In order to avoid unreasonable use by unscrupulous infringers of the stated disclosures, either exact or absolute figures are used.
본원 명세서 전체에서, 「A 및/또는 B」의 기재는 「A 또는 B 또는 이들 모두」를 의미한다.In the entire specification of the present application, the description of "A and/or B" means "A or B or both".
본원 명세서 전체에서 특별히 지시하지 않는 한 온도 단위는 섭씨온도(℃)사용하며, 함량 또는 함량비는 중량을 기준으로 한다. In the entire specification of the present application, unless otherwise indicated, the temperature unit is used in degrees Celsius (°C), and the content or content ratio is based on weight.
이어지는 발명의 상세한 설명에서 사용된 특정한 용어는 설명 및 이해의 편의를 위한 것이지 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 용어들은 위에서 열거된 단어들, 그 파생어 및 유사한 의미의 단어들을 포함한다. Certain terms used in the detailed description of the invention that follow are for convenience of description and understanding, and do not limit the scope of the invention. These terms include the words listed above, their derivatives, and words of similar meaning.
본 발명은 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자에 대한 것이다. 상기 h-TiO2은 광원에 감응하여 촉매 활성을 나타내는 광촉매로 사용될 수 있는 것이다. The present invention relates to chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles. The h-TiO 2 can be used as a photocatalyst that exhibits catalytic activity in response to a light source.
본 발명에 있어서, 상기 h-TiO2가 감응할 수 있는 광원은 파장(λ) 100nm 내지 450nm일 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 광원은 자외선(UV)일 수 있으며, 특히 UV-A, UV-B 및 UV-C 중 하나 이상일 수 있다. In the present invention, the light source that the h-TiO 2 can sense is The wavelength (λ) may be 100nm to 450nm. In one embodiment of the present invention, the light source may be ultraviolet (UV), in particular, at least one of UV-A, UV-B and UV-C.
본 발명에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자는 입자 내부에 복수의 기공을 갖는 다공성 구조를 갖는다. 상기 입자 중 기공의 직경은 0nm 초과 100㎛ 이하, 또는 0nm 초과 10㎛ 이하일 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 입자의 기공의 평균 직경은 30nm 내지 80nm의 범위를 가질 수 있다. 상기 입자에서 기공은 상기 범위 중 다양한 직경 범위에 걸쳐 분포할 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자는 극초미세 기공, 초미세 기공 및 미세 기공 중 둘 이상의 범위 속하는 기공을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 입자는 극초미세 기공, 초미세 기공 및 미세 기공을 모두 포함한다. 본 명세서에서 극초미세 기공은 기공의 직경이 10nm 미만인 것을 의미하며, 초미세 기공은 기공의 직경이 10nm 이상 20nm 미만인 것을 의미하고, 미세 기공은 기공의 직경이 20nm 이상인 것을 의미한다. 이와 같이 입자 중 기공 직경이 광범위한 분포를 가짐으로써 입자의 BET 표면적을 향상시킬 수 있으며 이에 따라 반응물이 입자 내부로 유입되는 속도가 향상되며 및 반응물의 유입량이 증가될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2)입자가 기공을 포함하는 다공성 구조를 갖는 것은 h-TiO2 의 1차 입자들이 응집되어 2차 입자형태를 형성하는데에서 기인한 것일 수 있다. 본 명세서에서 1차 입자는 유리된 형태의 단독 입자일 수 있으며, 2차 입자는 이러한 유리된 단독 입자들이 물리적 및/또는 화학적으로 응집되어 단체를 형성한 것을 의미한다. 도 13은 본 발명의 일 실시양태에 따른 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자 구조를 도식화하여 나타낸 것이다. 이를 참조하면 h-TiO2 입자는 1차 입자들이 모여 2차 입자 형태를 나타내고 있다. In the present invention, the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles have a porous structure having a plurality of pores inside the particles. The pores of the particles may have a diameter of more than 0 nm and less than or equal to 100 μm, or greater than or equal to or greater than 0 nm and less than or equal to 10 μm. In addition, in the present invention, the average diameter of the pores of the particles may have a range of 30nm to 80nm. The pores in the particles may be distributed over various diameter ranges of the above range. In one embodiment of the present invention, the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles may include pores belonging to two or more of ultra-fine pores, ultra-fine pores, and fine pores. Preferably, the particles include both ultra-fine pores, ultra-fine pores, and fine pores. In the present specification, ultra-fine pores mean that the diameter of the pores is less than 10 nm, ultra-fine pores mean that the diameter of the pores is 10 nm or more and less than 20 nm, and micro pores mean that the diameter of the pores is 20 nm or more. As described above, by having a wide distribution of pore diameters among particles, the BET surface area of the particles can be improved, and accordingly, the rate at which the reactants flow into the particles is improved, and the inflow amount of the reactants can be increased. In the present invention, the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles have a porous structure including pores of h-TiO 2 It may be due to the aggregation of the primary particles to form the secondary particle shape. In the present specification, the primary particles may be single particles in a free form, and the secondary particles mean that these free single particles are physically and/or chemically agglomerated to form a single body. 13 is a schematic view showing a particle structure of chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the h-TiO 2 particles show the form of secondary particles by gathering primary particles.
한편, 도 15 내지 도 18는 본 발명의 실시예에서 수득된 염화이산화티탄 입자의 SEM 이미지를 나타낸 것으로서 도 16 및 도 18에 표시된 노란색 화살표는 입자에 형성된 미세 기공을 표시한 것이다. 한편, 도 21은 BET 장비를 이용하여 측정한 초미세기공 및 극초미세기공의 분포를 나타낸 것이다. 이를 종합적으로 검토한 바 본 발명의 염화이산화티탄은 극초미세 기공, 초미세 기공 및 미세 기공을 모두 포함하는 계층형 기공 구조를 가지는 것을 확인할 수 있었다. Meanwhile, FIGS. 15 to 18 show SEM images of the titanium chloride particles obtained in the examples of the present invention, and the yellow arrows shown in FIGS. 16 and 18 indicate micropores formed in the particles. On the other hand, Figure 21 shows the distribution of the ultra-fine pores and ultra-fine pores measured using the BET equipment. Comprehensively examining this, it was confirmed that the titanium chloride of the present invention has a hierarchical pore structure including all of the ultra-fine pores, the ultra-fine pores, and the fine pores.
본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자는 약 0.1cm3/g 내지 0.5cm3/g의 기공 부피를 가질 수 있다%. 또한, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자는 80m2/g 내지 130m2/g의 비표면적을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles may have a pore volume of about 0.1cm 3 /g to 0.5cm 3 /g%. In addition, the chloride of titanium dioxide (h-TiO 2) particles may have a specific surface area of 80m 2 / g to 130m 2 / g.
상기 입자의 비표면적 측정이나 기공 부피의 측정은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 질소 등의 흡착 기체를 이용하여 BEL JAPAN사의 BELSORP (BET 장비)를 이용하거나, 기공분포 측정기(Porosimetry analyzer; Bell Japan Inc, Belsorp-II mini)를 사용하여 질소 가스 흡착 유통법 등에 의해 측정할 수 있다. The measurement of the specific surface area or the pore volume of the particles is not particularly limited. For example, using BEL JAPAN's BELSORP (BET equipment) using an adsorption gas such as nitrogen, or using a porosimetry analyzer (Bell Japan Inc, Belsorp-II mini) by nitrogen gas adsorption flow method, etc. Can be measured.
본 발명에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2)은 이산화티탄에 염소 원자가 도핑되어 있는 것이다. 본 명세서에서 '도핑'은 염소 원자가 TiO2와 물리적으로 흡착 및/또는 결합되어 있는 것, TiO2 중 일부가 염소로 치환된 것 및 염소와 TiO2가 화학적으로 결합된 것 중 적어도 하나 이상을 의미한다. 상기 염화이산화티탄은 후술하는 방법에 의해 염소 원자가 제조 공정 중 TiO2에 도핑된 것일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) is a titanium dioxide doped with a chlorine atom. In this specification "doped" means a chlorine atom TiO 2 and physically will adsorbed and / or bonded to, TiO that the second part is replaced by chlorine medium, and chlorine and at least one of that the TiO 2 is chemically bonded to do. The chlorinated titanium dioxide may be a chlorine atom doped with TiO 2 during a manufacturing process by a method described below. However, it is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2)에서 염소의 함량은 0.5 atom% 내지 2 atom%인 것이다. In the present invention, the content of chlorine in the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) is 0.5 atom% to 2 atom%.
또한, 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자는 입자 내부에 Ag/AgCl 입자를 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 Ag/AgCl 입자는 Ag와 AgCl이 포함된 입자를 의미한다. 상기 Ag/AgCl 입자에서 Ag와 AgCl은 단순 혼합상을 나타낼 수 있다. 이와 함께 또는 이와는 독립적으로 상기 Ag/AgCl 입자는 Ag 입자 표면을 AgCl이 감싸고 있는 형태를 나타낼 수 있다. In addition, in an embodiment of the present invention, the titanium chloride dioxide (h-TiO 2 ) particles may include Ag/AgCl particles inside the particles. In the present invention, the Ag/AgCl particles mean particles containing Ag and AgCl. In the Ag/AgCl particles, Ag and AgCl may represent a simple mixed phase. Together or independently of this, the Ag/AgCl particles may have a form in which AgCl surrounds the surface of the Ag particles.
본 발명의 일 실시양태에 있어서 상기 Ag/AgCl 입자는 입경이 5 nm 내지 30 nm의 범위를 가질 수 있다. 또한, Ag/AgCl 입자는 h-TiO2의 기공에 매립되어 있는 형태로 h-TiO2 에 포함되거나, h-TiO2의 1차 입자들이 응집하여 2차 입자를 형성할 때 함께 h-TiO2의 1차 입자와 함께 응집되는 방식으로 h-TiO2 입자에 포함될 수 있다. 도 13은 Ag/AgCl 입자가 포함된 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자를 도식화하여 나타낸 것으로서 붉은 색으로 표시된 Ag/AgCl 입자가 염화이산화티탄(h-TiO2)의 입자 내부에 매립된 형태로 포함되어 있는 것을 나타내었다. In one embodiment of the present invention, the Ag/AgCl particles may have a particle diameter in the range of 5 nm to 30 nm. Furthermore, Ag / AgCl particles may be included in h-TiO 2 in a form that is embedded in the pores of the h-TiO 2, of the TiO 2-h When the primary particles aggregate to form secondary particles, h-TiO 2 It can be included in the h-TiO 2 particles in a way that is aggregated together with the primary particles. Figure 13 is a buried type inside the particles of the Ag / AgCl particles chloride, titanium dioxide (h-TiO 2) contain as shown by schematic view showing the grain shown in red Ag / AgCl particles chloride titanium dioxide (h-TiO 2) Indicated that it is included as.
한편, 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자는 입자 내부에 Ag 입자를 더 포함할 수 있다. 즉, Ag는 Cl과 반응하여 AgCl의 형태를 가질 수 있으며, AgCl과 복합화될 수도 있으며, 이와 별도로 Ag 단독 입자의 형태로도 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자에 포함되어 있을 수 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the titanium chloride dioxide (h-TiO 2 ) particles may further include Ag particles inside the particles. That is, Ag may react with Cl to have a form of AgCl, may be complexed with AgCl, and separately from this, may be included in titanium chloride dioxide (h-TiO 2 ) particles in the form of single Ag particles.
이와 같이 본 발명에 따른 염화이산화티탄(h-TiO2)입자가 Ag/AgCl 입자를 포함하는 형태인 경우 항균 성능 및 탈취 성능이 개선된다. As described above, when the chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles according to the present invention are in a form including Ag/AgCl particles, antibacterial performance and deodorization performance are improved.
본 발명에 있어서, 상기 염화이산화티탄(h-TiO2)에서 Ag의 총 함량은 은 전구체 투입량에 따라 좌우되나 통상적으로 5atom% 이하의 범위로 포함될 수 있다.In the present invention, the total content of Ag in the titanium chloride dioxide (h-TiO 2 ) depends on the input amount of the silver precursor, but may generally be included in a range of 5 atom% or less.
또한, 본 발명은 상기 구성적 특징을 갖는 염화이산화티탄(h-TiO2)을 제조하는 방법에 대한 것이다. 본 발명에 따른 제조 방법은 종래 기술에 비해 간이한 방법으로 염화이산화티탄(h-TiO2)을 수득할 수 있는 것으로서 공정 효율이 개선되며 제조 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 공정 폐기물의 발생이 저감되어 친환경적인 공정을 제공할 수 있는 잇점이 있다. 도 13은 본 발명에 따른 입자 제조 방법을 개략적으로 도식화하여 나타낸 것이다. 아래 기재된 바와 같이, 도 13에서 왼쪽에 도시된 제조 경로는 은(Ag) 소스의 투입 없이 염화이산화티탄(h-TiO2)을 제조하는 공정 및 제조된 염화이산화티탄을 나타낸 것이고, 오른쪽에 도시된 경로는 은(Ag) 소스, 예를 들어 AgNO3를 투입하여 염화이산화티탄(h-TiO2)을 제조하는 공정 및 제조된 염화이산화티탄을 나타낸 것이다. In addition, the present invention relates to a method for producing chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2) having the above constitutional characteristics. The manufacturing method according to the present invention is capable of obtaining titanium chloride (h-TiO 2 ) by a simpler method compared to the prior art, thereby improving process efficiency and reducing manufacturing cost. In addition, there is an advantage in that the generation of process waste can be reduced to provide an eco-friendly process. 13 is a schematic diagram showing a particle manufacturing method according to the present invention. As described below, the manufacturing route shown on the left in FIG. 13 shows the process of manufacturing titanium chloride (h-TiO 2 ) without input of a silver (Ag) source, and the manufactured titanium chloride dioxide, as shown on the right. The route shows a process for preparing titanium chloride (h-TiO 2 ) by introducing a silver (Ag) source, for example AgNO 3 , and the prepared titanium dioxide chloride.
이하, 도 13을 참조로 하여 염화이산화티탄(h-TiO2)을 제조하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of preparing titanium chloride (h-TiO 2 ) will be described in detail with reference to FIG. 13.
우선, 티타늄 소스(source)와 산(acid) 용액을 준비한다(S1). First, a titanium source and an acid solution are prepared (S1).
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프록사이드(Titanium isoproxide, Ti(iPr)4)를 포함한다. 바람직하게는 상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프록사이드 (Titanium isoproxide)인 것이다. 본 발명에 있어서, 상기 티타늄 이소프록사이드는 상온에서 액체 상태인 것이다. 한편, 상기 산 용액은 HCl 수용액을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 산 용액은 HCl 수용액인 것이다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 HCl 수용액은 0.1M 내지 1M의 농도를 가질 수 있다. In the present invention, the titanium source includes titanium isoproxide (Ti(iPr) 4 ). Preferably, the titanium source is titanium isoproxide. In the present invention, the titanium isoproxide is in a liquid state at room temperature. Meanwhile, the acid solution may include an aqueous HCl solution. More preferably, the acid solution is an aqueous HCl solution. In one embodiment of the present invention, the HCl aqueous solution may have a concentration of 0.1M to 1M.
다음으로, 준비된 티타늄 소스와 산 용액을 반응시켜 반응 생성물인 h-TiO2 전구체를 형성한다(S2). 상기와 같이 티타늄 소스와 산 용액이 준비되면 이들을 혼합하는데 이러한 혼합에 의해 티타늄 소스와 산 용액이 만나면 반응하여 고체 상태의 전구체가 형성된다. 이때 티타늄 소스와 산 용액은 부피비로 1:0.1 내지 1:1의 범위로 혼합될 수 있다. 상기 혼합은 티타늄 소스를 교반하면서 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어 티타늄 소스가 교반되는 중 산 용액을 첨가하고 전구체가 수득될 때까지 교반을 계속할 수 있다. 또는 티타늄 소스에 산 용액을 투입하고 전구체가 수득될 때까지 교반할 수 있다. 상기 교반은 막자 사발, 볼밀 장치나 믹서(mixer) 등 공지의 혼합 장치나 분쇄 장치를 적절하게 이용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 전술한 바와 같이 티타늄 소스와 산 용액의 반응에 의해 고체 상태의 전구체가 형성되는데 믹서 등의 교반 장치를 이용해서 상기 전구체를 미분화하는 것이 바람직하다.Next, the prepared titanium source and an acid solution are reacted to form a precursor h-TiO 2 as a reaction product (S2). When the titanium source and the acid solution are prepared as described above, the titanium source and the acid solution are mixed. When the titanium source and the acid solution meet by such mixing, the titanium source and the acid solution react to form a solid precursor. At this time, the titanium source and the acid solution may be mixed in a volume ratio of 1:0.1 to 1:1. The mixing may be performed simultaneously while stirring the titanium source. For example, an acid solution can be added while the titanium source is being stirred and stirring can be continued until a precursor is obtained. Alternatively, an acid solution may be added to the titanium source and stirred until a precursor is obtained. For the agitation, a known mixing device or pulverizing device such as a mortar, a ball mill device, or a mixer can be appropriately used. In the present invention, a solid precursor is formed by the reaction of a titanium source and an acid solution as described above, but it is preferable to micronize the precursor using a stirring device such as a mixer.
한편, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 혼합 단계에서 은(Ag) 소스가 더 투입될 수 있다. 이와 같이 은(Ag) 소스가 더 투입되는 경우 최종 생성물로 Ag/AgCl 입자가 포함된 염화이산화티탄(Ag/AgCl@h-TiO2) 입자가 수득될 수 있다. 상기 은(Ag) 소스는 특별히 한정되는 것은 아니나, AgNO3 및 AgF 중 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.Meanwhile, in a specific embodiment of the present invention, a silver (Ag) source may be further added in the mixing step. In this way, when the silver (Ag) source is further added, titanium chloride (Ag/AgCl@h-TiO 2 ) particles containing Ag/AgCl particles as a final product may be obtained. The silver (Ag) source is not particularly limited, but at least one selected from AgNO 3 and AgF may be used.
이후, 상기 (S2) 단계에서 수득된 전구체는 반응 후 잔존하는 이소프로필 알코올이나 물 등의 성분이 적어도 일부, 바람직하게는 전부 제거될 수 있도록 건조 공정에 제공될 수 있다. 예를 들어서 상기 건조는 상기 수득된 전구체를 약 50℃ 내지 100℃에서 방치하고 자연건조 하는 방식으로 수행될 수 있다. 필요에 따라 상기 건조는 컨벡션 오븐이나 송풍 장치를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 건조는 약 30 분 이상 수행될 수 있다. Thereafter, the precursor obtained in the step (S2) may be provided to a drying process so that at least some, preferably all, components such as isopropyl alcohol or water remaining after the reaction are removed. For example, the drying may be carried out in a way that the obtained precursor is left to stand at about 50° C. to 100° C. and then naturally dried. If necessary, the drying may be performed using a convection oven or a blowing device. In one embodiment of the present invention, the drying may be performed for about 30 minutes or more.
본 발명의 일 실시양태에 있어서, 이렇게 건조된 전구체는 불순물이나 미반응물 등을 제거할 목적으로 세정액으로 수세 과정을 더 거칠 수 있다. 상기 세정액은 전구체의 물리 화학적 성질을 실질적으로 변화시키지 않는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 세정액은 물, 에탄올 및 아세톤 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 수세 과정은 1회 또는 2회 이상 반복하여 실시할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the dried precursor may be further washed with a washing solution for the purpose of removing impurities or unreacted substances. The cleaning solution is not particularly limited as long as it does not substantially change the physicochemical properties of the precursor. For example, the washing liquid may contain at least one selected from water, ethanol, and acetone. In addition, in one embodiment of the present invention, the washing process may be repeated once or twice or more.
다음으로 상기 건조된 전구체를 소결한다(S3). 상기 소결은 300℃ 내지 550℃에서 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, 상기 소결 온도가 300℃ 미만인 경우 결정이 잘 형성되지 않을 수 있으며, 600℃를 초과하면 입자가 과도하게 응집되면서 기공이 무너져 비표면적이 감소될 우려가 있다. 한편, 상기 소결은 상기 전구체가 결정이 잘 형성되는 시점까지 계속 될 수 있다. 예를 들어 상기 소결은 30분(min) 내지 120분(min) 동안 수행될 수 있다. Next, the dried precursor is sintered (S3). The sintering may be performed at 300°C to 550°C. In one embodiment of the present invention, when the sintering temperature is less than 300° C., crystals may not be formed well, and when the sintering temperature exceeds 600° C., the particles are excessively agglomerated, resulting in collapse of pores, thereby reducing specific surface area. Meanwhile, the sintering may continue until the precursor is well formed into crystals. For example, the sintering may be performed for 30 minutes (min) to 120 minutes (min).
이와 같은 방법으로 염소가 도핑된 형태의 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자를 얻을 수 있다. 또한, 제조 공정 중 은(Ag) 소스를 투입함으로써 Ag/AgCl 나노 입자가 포함된 염화이산화티탄(Ag/AgCl@h-TiO2) 입자를 수득할 수 있다. In this way, chlorine-doped titanium dioxide (h-TiO 2 ) particles can be obtained. In addition, by introducing a silver (Ag) source during the manufacturing process, titanium chloride (Ag/AgCl@h-TiO 2 ) particles containing Ag/AgCl nanoparticles can be obtained.
한편, 본원 명세서에서 염화이산화티탄(h-TiO2)은 Ag/AgCl이 포함된 염화이산화티탄 및 미포함된 염화이산화티탄 모두를 지칭하는 것으로 사용될 수 있다. 한편, Ag/AgCl이 포함된 염화이산화티탄을 별도로 치징할 필요가 있는 경우에는 이를 Ag/AgCl@h-TiO2로 표시하였다.Meanwhile, in the present specification, chlorinated titanium dioxide (h-TiO 2 ) may be used to refer to both chlorinated titanium dioxide and non-chlorinated titanium dioxide containing Ag/AgCl. On the other hand, when it is necessary to separately chisel chlorinated titanium dioxide containing Ag/AgCl, it is expressed as Ag/AgCl@h-TiO 2 .
상기 제조 공정은 매우 간이한 방법으로 염화이산화티탄(h-TiO2) 입자를 수득할 수 있으며, 상기 방법으로 제조된 입자는 다양한 직경 범위를 갖는 기공들을 포함하여 광촉매 활성이 더욱 개선되는 효과가 있다. The manufacturing process can obtain titanium chloride (h-TiO 2 ) particles by a very simple method, and the particles prepared by the method have the effect of further improving photocatalytic activity, including pores having various diameter ranges. .
다음으로, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것으로 해석되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명으 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Next, examples will be described in detail to aid understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not to be construed as being limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those of ordinary skill in the art.
(1) 입자의 제조 (1) Preparation of particles
<실시예 1> <Example 1>
Titanium isopropoxide (TIPP, 10mL)를 막자사발에 넣고 여기에 염산 수용액(0.3M) 5mL를 첨가하면서 약 3분간 믹싱하여 전구체를 제조하였다. 이후 상기 전구체를 섭씨 50 ~ 100도에서 1시간 건조 후 수세하였다. 상기 수세는 세정액으로 물, 에탄올 및 아세톤을 각각 차례로 사용하였다. 다음으로 상기 수세된 전구체를 세라믹 보트에 옮겨 섭씨 300도에서 약 60분 소결하여 h-TiO2 입자를 수득하였다.Titanium isopropoxide (TIPP, 10 mL) was added to a mortar and mixed for about 3 minutes while adding 5 mL of an aqueous hydrochloric acid solution (0.3M) to the mortar to prepare a precursor. Thereafter, the precursor was dried at 50 to 100 degrees Celsius for 1 hour and washed with water. Water, ethanol, and acetone were sequentially used for washing with water. Next, the washed precursor was transferred to a ceramic boat and sintered at 300 degrees Celsius for about 60 minutes to obtain h-TiO 2 particles.
<실시예 2> <Example 2>
Titanium isopropoxide (TIPP, 10mL)를 막자사발에 넣고 AgNO3(1g)을 투입하였다. 다음으로 상기 재료에 염산 수용액 0.3M 5mL를 첨가하면서 약 3분간 믹싱하여 전구체를 제조하였다. 이후 상기 전구체를 섭씨 50 ~ 100도에서 1시간 건조 후 수세하였다. 상기 수세는 세정액으로 물, 에탄올 및 아세톤을 각각 차례로 사용하였다. 이후 상기 수세된 전구체를 세라믹 보트에 옮겨 섭씨 300도에서 30분 ~ 60분 소결하여 Ag/AgCl 입자가 포함된 h-TiO2 입자(Ag/AgCl@h-TiO2)를 수득하였다. Titanium isopropoxide (TIPP, 10mL) was put in a mortar and AgNO 3 (1g) was added. Next, a precursor was prepared by mixing for about 3 minutes while adding 5 mL of 0.3M hydrochloric acid aqueous solution to the material. Thereafter, the precursor was dried at 50 to 100 degrees Celsius for 1 hour and washed with water. Water, ethanol, and acetone were sequentially used for washing with water. Thereafter, the washed precursor was transferred to a ceramic boat and sintered at 300 degrees Celsius for 30 to 60 minutes to obtain h-TiO 2 particles (Ag/AgCl@h-TiO 2 ) containing Ag/AgCl particles.
(2) 물성 평가 (2) Evaluation of physical properties
상기 실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 입자들을 구조 및 물성을 아래와 같은 방법으로 분석하였다.The structures and physical properties of the particles obtained in Examples 1 and 2 were analyzed by the following method.
1) X-선 분말 회절(Powder X-ray diffraction, XRD)1) X-ray powder diffraction (XRD)
X-선 회절 분석법을 이용하여 실시예 1 및 실시예 2의 입자의 결정 구조를 확인하였다. 도 14에 따르면 실시예 2에서 제조된 Ag/AgCl@h-TiO2 는 TiO2 입자의 피크와 염화은(AgCl) 피크를 모두 나타내었다. 한편, 은(Ag) 소스가 투입되지 않은 실시예 1에서 수득된 h-TiO2 입자는 TiO2와 동일한 피크를 갖는 것을 확인하였다. 또한, 수득된 입자는 모두 anatase 결정 구조를 형성하는 것으로 확인되었다. The crystal structures of the particles of Examples 1 and 2 were confirmed using X-ray diffraction analysis. According to FIG. 14, Ag/AgCl@h-TiO 2 prepared in Example 2 showed both the peak of the TiO 2 particle and the peak of silver chloride (AgCl). On the other hand, it was confirmed that the h-TiO 2 particles obtained in Example 1 to which the silver (Ag) source was not added had the same peak as TiO 2. In addition, it was confirmed that all of the obtained particles form an anatase crystal structure.
상기 X-선 회절 분석은 상온 조건에서 측정되었으며, X 선원으로 Cu-Kα (50 kV, 100mA, λ = 1.541Å )를 사용하고 2θ(15°~80°)의 범위에서 분당 5°씩 증가시켜 측정하였다. The X-ray diffraction analysis was measured under room temperature conditions, using Cu-Kα (50 kV, 100mA, λ = 1.541Å) as the X-ray source, and increasing by 5° per minute in the range of 2θ (15° to 80°). It was measured.
(2) 전계방사주사현미경(FE-SEM) 분석(2) Field emission scanning microscope (FE-SEM) analysis
도 15 내지 도 18은 실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 입자의 거시적 구조 및 표면구조를 나타낸 SEM 이미지이다. 도 15 및 도 16은 실시예 1이며, 도 17 및 도 18은 실시예 2를 나타낸 것이다. 이에 따르면 수득된 입자들은 무정형 형태의 수~수십 마이크로 미터 크기를 형성하는 것을 확인하였다.15 to 18 are SEM images showing the macroscopic structure and surface structure of the particles obtained in Examples 1 and 2. 15 and 16
(3) 투과전자현미경(TEM) 분석(3) Transmission electron microscope (TEM) analysis
도 19는 실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 입자를 TEM을 이용하여 관찰한 결과를 나타낸 것이다. 도 19에서 (a) 및 (b)는 실시예 1이며, (c) 및 (d)는 실시예 2를 나타낸 것이다. 이에 따르면 약 10 ~ 30 nm 크기의 염화이산화티탄 일차 입자들이 응집되어 2차 입자 형태를 가지며 입자들 사이의 빈공간에 의한 다공성 구조를 갖는 것을 확인하였다. 19 shows the results of observing the particles obtained in Examples 1 and 2 using TEM. In FIG. 19, (a) and (b) show Example 1, and (c) and (d) show Example 2. According to this, it was confirmed that primary particles of chlorinated titanium dioxide having a size of about 10 to 30 nm were aggregated to have a secondary particle shape and a porous structure due to empty spaces between the particles.
(4) 에너지 분광 분석(Energy Dispersive Spectroscopy, EDS)(4) Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)
에너지 분산 분광 맵핑을 통해 실시예 2에서 수득된 입자에 Ag/AgCl 입자가 도입되었는지 여부를 관찰하였으며 그 결과를 도 20에 나타내었다. 확인결과 수득된 입자 내에 10 nm 이하의 작은 Ag/AgCl 입자들이 분포되어 있음을 확인할 수 있었다.It was observed whether Ag/AgCl particles were introduced into the particles obtained in Example 2 through energy dispersive spectral mapping, and the results are shown in FIG. 20. As a result of the confirmation, it was confirmed that small Ag/AgCl particles of 10 nm or less were distributed in the obtained particles.
(5) 질소(N2) 흡/탈착 분석(5) nitrogen (N 2 ) adsorption/desorption analysis
실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 입자의 직경, 직경 분포 및 비표면적을 확인하기 위하여 질소 흡/탈착 분석을 실시하였고 BET 방법을 이용하여 비표면적을 측정하였다. 그 결과를 도 21에 나타내었다. 도 21에서 (a) 및 (b)는 실시예 1에 대한 것이며, (c) 및 (d)는 실시예 2에 대한 결과를 나타낸 것이다. 이에 따르면 각 입자들은 마이크로, 메조 및 매크로 기공을 모두 포함하고 있는 것으로 확인되었다. 또한, 분석결과, 실시예 1에서 수득된 입자는 113.34 m2/g의 비표면적 그리고 48.12 옹스트롱(Å)의 평균 기공크기를 가지고 있으며 실시예 2에서 수득된 입자는 89.83 m2/g의 비표면적 그리고 57.18 Å의 평균 기공크기를 가지는 것으로 확인되었다. In order to confirm the diameter, diameter distribution, and specific surface area of the particles obtained in Examples 1 and 2, nitrogen adsorption/desorption analysis was performed, and the specific surface area was measured using the BET method. The results are shown in FIG. 21. In FIG. 21, (a) and (b) are for Example 1, and (c) and (d) are for Example 2. According to this, it was confirmed that each particle contains all of micro, meso, and macro pores. In addition, as a result of analysis, the particles obtained in Example 1 had a specific surface area of 113.34 m 2 /g and an average pore size of 48.12 angstroms (Å), and the particles obtained in Example 2 had a ratio of 89.83 m 2 /g It was found to have a surface area and an average pore size of 57.18 Å.
(6) X-선 광전자 분광분석 (XPS)(6) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
실시예 1 및 실시예 2에서 수득된 입자를 X-선 광전자 분광분석을 이용하여 분석하였다. 도 22을 참조하면, Ti를 분석하였을 때 은/염화은이 도입된 입자의 경우 Ti가 환원됨을 확인하였고 O 역시 낮은 결합에너지로 이동한 것이 관찰되었다. The particles obtained in Examples 1 and 2 were analyzed using X-ray photoelectron spectroscopy. Referring to FIG. 22, when Ti was analyzed, it was confirmed that Ti was reduced in the case of particles into which silver/silver chloride was introduced, and O was also observed to move with low binding energy.
(7) 광촉매 성능 평가(7) Photocatalyst performance evaluation
실시예 1(파란색) 내지 실시예 2(분홍색)에서 수득한 입자 및 일반 이산화티탄 광촉매(검은색 및 붉은색)를 사용하여 물속에서 rhodamine B를 오염물질로 사용하여 분해하는 능력을 평가하였으며, 이를 도 23에 나타내었다. 오염물질은 10 ppm 농도 20 ml를 사용하였고 각 실험에서 광촉매는 0.1g 사용하였다. LED는 405 nm 파장에 8cm 높이에서 조사하였다. 실시예 2에서 수득된 입자는 25분만에 90% 이상으로 오염물질을 분해함으로써 405 nm의 LED 조사시 가장 높은 효율의 광촉매 효능을 보여주었다. 또한 실시예 1에서 수득된 입자는 일반 이산화티탄에 비해 LED 조사시 높은 광촉매 효율을 보여주었다. 도 24는 실시예 2의 입자를 이용한 광촉매 분해 효과 실험 전(왼쪽) 및 실험 후(오른쪽) 시료의 사진 이미지이다. Using the particles obtained in Example 1 (blue) to Example 2 (pink) and a general titanium dioxide photocatalyst (black and red), the ability to decompose using rhodamine B as a contaminant in water was evaluated. It is shown in Figure 23. Contaminants were used at a concentration of 10 ppm, 20 ml, and 0.1 g of photocatalyst was used in each experiment. The LED was irradiated at a height of 8 cm at a wavelength of 405 nm. The particles obtained in Example 2 decomposed more than 90% of contaminants in 25 minutes, and thus showed the highest photocatalytic efficiency when irradiated with an LED of 405 nm. In addition, the particles obtained in Example 1 showed higher photocatalytic efficiency when irradiated with LED compared to general titanium dioxide. 24 is a photographic image of a sample before (left) and after (right) a photocatalytic decomposition effect experiment using the particles of Example 2. FIG.
(8) 탈취 성능 평가(8) Evaluation of deodorizing performance
평가 (1)Review (1)
2L 크기의 유리 챔버에 실시예 2에서 수득한 입자 1.0g을 투입하고, 100ppm 농도로 암모니아 가스를 주입하였다. 유리 챔버 외부에서 광원을 조사하였다. 상기 실험은 23℃, 상대습도 45%에서 진행되었다. 상기 실험은 KS I 2218:2009 규정에 따라 검지관식 가스 측정기를 이용해 수행되었다. 소취율(%)은 아래 (식 1)을 이용하여 계산하였다. 1.0 g of the particles obtained in Example 2 were added to a 2L glass chamber, and ammonia gas was injected at a concentration of 100 ppm. The light source was irradiated outside the glass chamber. The experiment was conducted at 23° C. and 45% relative humidity. The above experiment was performed using a detector tube type gas meter according to KS I 2218:2009 regulations. The deodorization rate (%) was calculated using the following (Equation 1).
(식 1) (Equation 1)
소취율(%) = (최초가스농도-측정가스농도)/최초가스농도X 100(%)Deodorization rate (%) = (initial gas concentration-measured gas concentration) / initial gas concentration X 100 (%)
평가 (2)Review (2)
상기 평가 1에서 암모니아 가스 대신 아세트알데히드를 사용하는 것 외에는 동일한 방법으로 탈취 성능을 평가하였다. In
평가 (3)Review (3)
상기 평가 1에서 암모니아 가스 대신 트릴메틸아민을 사용하는 것 외에는 동일한 방법으로 탈취 성능을 평가하였다. Deodorization performance was evaluated in the same manner as in
평가 (4)Review (4)
상기 평가 1에서 암모니아 가스 대신 스타이렌을 사용하는 것 외에는 동일한 방법으로 탈취 성능을 평가하였다. Deodorization performance was evaluated by the same method except for using styrene instead of ammonia gas in
평가 (5)Review (5)
상기 평가 1에서 암모니아 가스 대신 톨루엔을 사용하는 것 외에는 동일한 방법으로 탈취 성능을 평가하였다. Deodorization performance was evaluated by the same method except for using toluene instead of ammonia gas in
상기 평가 1 내지 5의 결과를 아래 [표 1]에 정리하여 나타내었다. The results of the
(9) 항균 성능 평가(9) Evaluation of antibacterial performance
50 mL phosphate buffer를 4조(a1, a2, b1 및 b2) 준비하였다. 여기에 18시간 동안 plate count agar 배지에서 배양된 균을 균농도를 1.5~3.0 x 105 CFU/mL로 접종하였다. a1 및 a2에는 균주 ATCC 8379(Escherichia coli)가 접종되었으며, b1 및 b2에는 균주 ATCC4352(Klebsiella pneumoiae)가 접종되었다. 이 중 실험군으로 사용된 a2 및 b2에는 실시예 2에서 수득된 입자를 2.0 %(=1.0g)의 비율로 투입하고 1시간 동안 진탕하였다. 이와 같이 준비된 각 실험조에 대해 가시광 조사가 수행되었다. 실험조 a1은 a2의 대조군으로 사용되었으며, b1은 b2의 대조군으로 사용되었다. 각 phosphate buffer의 CFU (Colony Forming Unit)를 측정하고 아래 (식 2)에 따라 균 감소율을 측정하였다. 아래 [표 2]는 각 실험에서 균 감소율을 정리하여 나타낸 것이다. 이에 따르면 실시예 2의 입자가 투입된 a2 및 b2의 경우 99%의 항균 효과를 나타내는 것으로 확인되었다. Four baths (a1, a2, b1 and b2) of 50 mL phosphate buffer were prepared. Here, the bacteria cultured in plate count agar medium for 18 hours were inoculated at a concentration of 1.5 to 3.0 x 10 5 CFU/mL. A1 and a2 were inoculated with strain ATCC 8379 ( Escherichia coli ), and b1 and b2 were inoculated with strain ATCC4352 ( Klebsiella pneumoiae ). Among these, the particles obtained in Example 2 were added to a2 and b2 used as experimental groups at a ratio of 2.0% (=1.0g) and shaken for 1 hour. Visible light irradiation was performed for each experimental tank prepared in this way. Experimental group a1 was used as a control for a2, and b1 was used as a control for b2. CFU (Colony Forming Unit) of each phosphate buffer was measured, and the bacteria reduction rate was measured according to the following (Equation 2). [Table 2] below summarizes and shows the bacteria reduction rate in each experiment. According to this, it was confirmed that a2 and b2 into which the particles of Example 2 were added exhibit an antibacterial effect of 99%.
(식 2)(Equation 2)
균 감소율(%)=[(Control의 배양 후 균 수)-(시료의 배양 후 균 수)]/(Control의 배양 후 균수) X 100Reduction rate of bacteria (%)=[(Number of bacteria after cultivation of Control)-(Number of bacteria after cultivation of sample)]/(Number of bacteria after cultivation of Control)
99.9% 제거 <10
99.9% removal
99.9% 제거 <10
99.9% removal
본 발명에 따른 다공성의 염화이산화티탄(h-TiO2)은 UVA 및 가시광선의 파장에서 TiO2 광촉매에 비해 우수한 촉매 활성을 나타내어 유기물과 VOCs의 분해 성능이 뛰어난 광촉매를 제공한다. The porous titanium dioxide (h-TiO 2 ) according to the present invention exhibits superior catalytic activity compared to the TiO 2 photocatalyst at UVA and visible wavelengths, thereby providing a photocatalyst with excellent decomposition performance of organic substances and VOCs.
본 발명에 따른 상기 염화이산화티탄(h-TiO2)은 기공 직경이 수 나노 미터에서 수 마이크로미터 범위에 걸쳐 넓게 분포하고 있어 광촉매 성능이 개선되는 효과가 있다. The titanium chloride (h-TiO 2 ) according to the present invention has an effect of improving photocatalytic performance since the pore diameter is widely distributed over a range of several nanometers to several micrometers.
본 발명에 따른 다공성의 염화이산화티탄은 플라즈몬 효과를 극대화 하기 위하여 Ag/AgCl 입자가 염화이산화티탄 내에 갇혀있는 형태를 나타낼 수 있다.The porous titanium chloride dioxide according to the present invention may exhibit a form in which Ag/AgCl particles are trapped in the chloride titanium dioxide in order to maximize the plasmon effect.
본 발명에 따른 염화이산화티탄은 티타늄이 Ti3+로 환원된 형태를 나타낼 수 있다. Titanium chloride according to the present invention may exhibit a form in which titanium is reduced to Ti 3+.
또한, 본 발명의 염화이산화티탄 제조 방법은 간소화된 공정으로 이산화티탄에 염소를 도입하고 계층형 다공성 구조를 구현할 수 있다. 이에 제조 공정 효율이 개선되고 제조 비용이 절감될 수 있다. In addition, the method of manufacturing titanium chloride dioxide according to the present invention can introduce chlorine into titanium dioxide through a simplified process and implement a hierarchical porous structure. Accordingly, manufacturing process efficiency may be improved and manufacturing cost may be reduced.
한편, 본 발명에 따른 염화이산화티탄은 염소, Ag/AgCl 입자가 포함되어 있어 광촉매 효과와 함께 항균 기능을 제공할 수 있다. Meanwhile, since the chlorinated titanium dioxide according to the present invention contains chlorine and Ag/AgCl particles, it can provide an antibacterial function with a photocatalytic effect.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.In the above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be described by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the equal scope of the claims.
10 : 광촉매필터가 구비된 쓰레기통 100 : 내측본체
200 : 외측본체 210 : 제1 하우징
211 : 유입구 212 : 유출구
213 : 제1 유로 214 : 중공
215 : 개구 216 : 지지로드
217 : 채널 218 : 덮개부
219 : 삽입구멍 220 : 제2 하우징
221 : 제2 유로 300 : 송풍부재
310 : 송풍구 400 : 광촉매필터
500 : 광조사부재 600 : 필터박스
610 : 연결 플레이트 611 : 관통공10: trash bin equipped with a photocatalytic filter 100: inner body
200: outer body 210: first housing
211: inlet 212: outlet
213: first euro 214: hollow
215: opening 216: support rod
217: channel 218: cover
219: insertion hole 220: second housing
221: second flow path 300: blowing member
310: air outlet 400: photocatalytic filter
500: light irradiation member 600: filter box
610: connection plate 611: through hole
Claims (16)
상기 내측본체가 삽입되며, 공기가 유입되어 이동후 유출되는 유로가 형성된 외측본체;
상기 외측본체의 상기 유로에서 상기 공기를 이동시키는 송풍부재;
상기 외측본체의 유로에 설치된 광촉매필터; 및
상기 광촉매필터를 향해 빛을 조사하도록 상기 광촉매필터에 대응되는 위치에서 상기 외측본체의 유로에 설치된 광조사부재를 포함하는 광촉매필터가 구비되고,
상기 외측본체는,
유입구 및 유출구가 형성되고, 상기 유입구에 연결된 제1 유로가 마련된 제1 하우징; 및
상기 제1 하우징과의 사이에 이격된 공간에 의한 제2 유로가 마련되도록 상기 제1 하우징을 감싸는 제2 하우징을 포함하며,
상기 광촉매필터와 상기 광조사부재는 상기 제1 하우징의 제1 유로에 설치되고,
상기 제1 유로는 상기 제1 하우징의 측면으로부터 돌출되고 내부는 중공이며, 일측이 상기 유입구에 연결되고, 타측에 개구가 형성되며,
상기 개구에는 지지로드가 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The inner body into which the trash is introduced;
An outer body into which the inner body is inserted, and a flow path through which air flows in and out after movement is formed;
A blowing member for moving the air in the flow path of the outer body;
A photocatalytic filter installed in the flow path of the outer body; And
A photocatalytic filter including a light irradiating member installed in a flow path of the outer body is provided at a position corresponding to the photocatalytic filter so as to irradiate light toward the photocatalytic filter,
The outer body,
A first housing having an inlet and an outlet and having a first flow path connected to the inlet; And
And a second housing surrounding the first housing such that a second flow path is provided by a space spaced apart from the first housing,
The photocatalytic filter and the light irradiation member are installed in a first flow path of the first housing,
The first flow path protrudes from a side surface of the first housing and has a hollow inside, one side is connected to the inlet, and an opening is formed on the other side,
A trash can provided with a photocatalytic filter, characterized in that the support rod is formed in the opening.
상기 지지로드에 의해 지지되도록 상기 제1 유로에 설치되고, 상기 공기가 유입되는 필터박스를 더 포함하며,
상기 광촉매필터와 상기 광조사부재는 서로 마주보도록 상기 필터박스에 설치된 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 1,
It is installed in the first flow path so as to be supported by the support rod, further comprising a filter box through which the air is introduced,
The photocatalytic filter and the light irradiation member are disposed in the filter box so as to face each other.
상기 필터박스에는 복수의 연결 플레이트가 설치되며,
상기 복수의 연결 플레이트 각각에는 상기 공기가 통과할 수 있는 관통공이 형성되고,
어느 하나의 연결 플레이트의 관통공과, 이웃하는 다른 하나의 연결 플레이트의 관통공은 서로 반대 방향에 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 6,
A plurality of connection plates are installed in the filter box,
Each of the plurality of connection plates has a through hole through which the air can pass,
A trash bin provided with a photocatalytic filter, characterized in that the through hole of one connection plate and the through hole of another adjacent connection plate are formed in opposite directions to each other.
상기 복수의 연결 플레이트는 미리 설정된 간격으로 이격되어 상하 방향으로 배치되며,
어느 하나의 연결 플레이트의 좌측에 관통공이 형성되고, 상기 어느 하나의 연결 플레이트의 상측 또는 하측에 배치된 이웃하는 연결 플레이트에는 우측에 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 7,
The plurality of connection plates are spaced apart at predetermined intervals and disposed in the vertical direction,
A trash can with a photocatalytic filter, characterized in that a through hole is formed on a left side of any one connection plate, and a through hole is formed on a right side of an adjacent connection plate disposed above or below the one connection plate.
상기 필터박스는 상기 제1 하우징에 착탈가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 6,
The filter box is a trash can provided with a photocatalytic filter, characterized in that the detachably installed in the first housing.
상기 광촉매필터는 상기 필터박스에 착탈가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 6,
The photocatalytic filter is a trash can provided with a photocatalytic filter, characterized in that installed detachably to the filter box.
상기 제1 하우징의 하측에는 상기 공기가 이동하는 채널이 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 1,
A trash bin equipped with a photocatalytic filter, characterized in that a channel through which the air moves is formed at a lower side of the first housing.
상기 공기가 이동하는 공간이 유지되도록 상기 채널을 덮는 덮개부를 더 포함하며,
상기 덮개부에는 상기 송풍부재가 삽입되는 삽입구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매필터가 구비된 쓰레기통.The method of claim 11,
Further comprising a cover that covers the channel so that the space in which the air moves is maintained,
A trash bin provided with a photocatalytic filter, characterized in that an insertion hole into which the blowing member is inserted is formed in the cover part.
상기 제1 하우징에 2개의 유출구가 형성되며,
상기 유입구를 통해 상기 하우징의 상기 제1 유로를 지나면서 광촉매필터를 거치고 상기 송풍부재를 통과하여 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 사이에 형성된 제2 유로를 통해 상기 2개의 유출구로 유출되는 것을 특징으로 하는 쓰레기통.The method of claim 1,
Two outlets are formed in the first housing,
Passing through the first flow path of the housing through the inlet, passing through a photocatalytic filter, passing through the blowing member, and flowing out to the two outlets through a second flow path formed between the first housing and the second housing. Trash can.
상기 광촉매필터는 이산화티탄 및 염화이산화티탄 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 염화이산화티탄은 이산화티탄(TiO2)에 염소(Cl)가 도핑되어 있으며, 상기 염화이산화티탄은 1차 입자가 응집되어 형성된 2차 입자의 형태를 갖고, 상기 2차 입자는 내부에 복수의 기공이 형성되어 있으며, 상기 기공은 직경이 10nm 미만인 극초미세 기공, 기공의 직경이 10nm 이상 20nm 미만인 초미세 기공 및 기공의 직경이 20nm 이상인 미세 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰레기통.The method according to any one of claims 1 and 6 to 13,
The photocatalytic filter includes at least one of titanium dioxide and chlorinated titanium dioxide,
The titanium chloride dioxide is doped with chlorine (Cl) in titanium dioxide (TiO 2 ), and the titanium chloride dioxide has a form of secondary particles formed by agglomeration of primary particles, and the secondary particles have a plurality of internal particles. The trash bin, characterized in that the pores include ultra-fine pores having a diameter of less than 10 nm, ultra-fine pores having a diameter of 10 nm or more and less than 20 nm, and micro pores having a diameter of 20 nm or more.
상기 내측본체가 삽입되며, 공기가 유입되어 이동후 유출되는 유로가 형성된 외측본체;
상기 외측본체의 상기 유로에서 상기 공기를 이동시키는 송풍부재;
상기 외측본체의 유로에 설치된 광촉매필터; 및
상기 광촉매필터를 향해 빛을 조사하도록 상기 광촉매필터에 대응되는 위치에서 상기 외측본체의 유로에 설치된 광조사부재를 포함하는 광촉매필터가 구비되며,
상기 광촉매필터는 이산화티탄 및 염화이산화티탄 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 염화이산화티탄은 이산화티탄(TiO2)에 염소(Cl)가 도핑되어 있으며, 상기 염화이산화티탄은 1차 입자가 응집되어 형성된 2차 입자의 형태를 갖고, 상기 2차 입자는 내부에 복수의 기공이 형성되어 있으며, 상기 기공은 직경이 10nm 미만인 극초미세 기공, 기공의 직경이 10nm 이상 20nm 미만인 초미세 기공 및 기공의 직경이 20nm 이상인 미세 기공을 포함하며,
상기 염화이산화티탄은 Ag/AgCl 나노 입자가 도입되어 있으며, 상기 Ag/AgCl 나노 입자는 Ag와 AgCl은 단순 혼합상이거나 Ag 입자 표면을 AgCl이 감싸고 있는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 쓰레기통.The inner body into which the trash is introduced;
An outer body into which the inner body is inserted, and a flow path through which air flows in and out after movement is formed;
A blowing member for moving the air in the flow path of the outer body;
A photocatalytic filter installed in the flow path of the outer body; And
A photocatalytic filter including a light irradiating member installed in a flow path of the outer body is provided at a position corresponding to the photocatalytic filter so as to irradiate light toward the photocatalytic filter,
The photocatalytic filter includes at least one of titanium dioxide and chlorinated titanium dioxide,
The titanium chloride dioxide is doped with chlorine (Cl) in titanium dioxide (TiO 2 ), and the titanium chloride dioxide has a form of secondary particles formed by agglomeration of primary particles, and the secondary particles have a plurality of internal particles. The pores are formed, and the pores include ultra-fine pores having a diameter of less than 10 nm, ultra-fine pores having a diameter of 10 nm or more and less than 20 nm, and micro pores having a pore diameter of 20 nm or more,
The titanium chloride is a trash can characterized in that Ag/AgCl nanoparticles are introduced, and the Ag/AgCl nanoparticles are a simple mixture of Ag and AgCl or have a form in which AgCl surrounds the surface of the Ag particles.
상기 Ag/AgCl 입자는 입경이 5nm 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 쓰레기통.
The method of claim 15,
The Ag/AgCl particles have a particle diameter of 5 nm to 30 nm.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200054694A KR102223735B1 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Trash can having photocatalyst filter |
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|---|---|
| KR102223735B1 true KR102223735B1 (en) | 2021-03-04 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102223735B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102466344B1 (en) * | 2022-02-22 | 2022-11-16 | 주식회사 리드바이오랩 | Deodorization for food waste treating apparatus |
| KR102570132B1 (en) * | 2023-03-21 | 2023-08-25 | 이쎌 주식회사 | Apparatus for Removing defecation |
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| JPH06247504A (en) * | 1993-02-22 | 1994-09-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Garbage box |
| KR20090036685A (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-15 | 최동각 | Large type food waste treat machine |
| KR20180083586A (en) | 2017-01-13 | 2018-07-23 | 금오공과대학교 산학협력단 | Food trash utilizing photo catalysis with antibacterial and deodorization function |
-
2020
- 2020-05-07 KR KR1020200054694A patent/KR102223735B1/en active IP Right Grant
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