KR102244534B1 - Led comprising visible light active photocatalys - Google Patents
Led comprising visible light active photocatalys Download PDFInfo
- Publication number
- KR102244534B1 KR102244534B1 KR1020190080598A KR20190080598A KR102244534B1 KR 102244534 B1 KR102244534 B1 KR 102244534B1 KR 1020190080598 A KR1020190080598 A KR 1020190080598A KR 20190080598 A KR20190080598 A KR 20190080598A KR 102244534 B1 KR102244534 B1 KR 102244534B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- photocatalyst
- led
- visible light
- inorganic oxide
- light active
- Prior art date
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 155
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 38
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 41
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 24
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 19
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- -1 CdS Chemical class 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 239000012692 Fe precursor Substances 0.000 description 4
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- GPRSOIDYHMXAGW-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene cyclopentanecarboxylic acid iron Chemical compound [CH-]1[CH-][CH-][C-]([CH-]1)C(=O)O.[CH-]1C=CC=C1.[Fe] GPRSOIDYHMXAGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HEWFKXVSWQSSAT-UHFFFAOYSA-M cyclopenta-1,3-diene;cyclopenta-2,4-dien-1-ylidenemethanolate;iron(2+) Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.[O-]C=C1C=CC=C1 HEWFKXVSWQSSAT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PESYEWKSBIWTAK-UHFFFAOYSA-N cyclopenta-1,3-diene;titanium(2+) Chemical compound [Ti+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 PESYEWKSBIWTAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- VWWMOACCGFHMEV-UHFFFAOYSA-N dicarbide(2-) Chemical compound [C-]#[C-] VWWMOACCGFHMEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 229910003471 inorganic composite material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000012669 liquid formulation Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002674 ointment Substances 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002186 photoactivation Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은, 가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 전원부; 상기 전원부로부터 전기 에너지를 공급받아 광에너지를 방사하는 LED 부; 상기 LED 로부터 방사되는 광에너지를 받아 활성화되는 광촉매부;를 포함하고, 상기 광촉매부는, 무기산화물 및 상기 무기산화물 상에 형성된 유기금속화합물 유래 금속 산화물층을 포함하는 광촉매를 포함하는 것이고, 상기 광촉매는 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 광활성을 갖는 것이다.The present invention relates to an LED comprising a visible light active photocatalyst, and more specifically, a power supply unit; An LED unit receiving electric energy from the power supply unit and emitting light energy; Including a photocatalyst unit activated by receiving the light energy radiated from the LED; wherein the photocatalyst includes a photocatalyst including an inorganic oxide and a metal oxide layer derived from an organometallic compound formed on the inorganic oxide, and the photocatalyst is It has photoactivity in the visible region of 400 nm or more.
Description
본 발명은, 촉매 활성 파장 영역이 확대된 광촉매를 포함하는 LED에 관한 것이다.The present invention relates to an LED comprising a photocatalyst having an enlarged catalytically active wavelength range.
광촉매는 빛 에너지를 흡수함으로써 촉매활성을 갖는 것으로, 촉매활성에 의해서 강력한 산화력으로 유기물질 등과 같은 환경오염물질을 산화 분해하는 것이다. 즉, 광촉매는, 밴드갭 이상(Band gap)의 에너지를 갖는 광(자외선)을 조사하여 가전자대(Valence band)에서 전도대(conduction band)로의 전자의 천이가 일어나고, 가전자대에서 홀이 형성된다. 이 전자와 정공은 분말의 표면으로 확산되고, 산소 및 수분에 접촉하여 산화환원 반응을 일으키거나 재결합하여 열을 발생시키다. 즉, 전도대의 전자는 산소를 환원시켜 슈퍼옥사이음이온을 생성시키고, 가전자대의 정공은 수분을 산화해서 히드록시 라디칼(OH·)을 형성시킨다. 이러한 정공에 의해 생성되는 히드록시 라디칼(OH·)의 강력한 산화력으로 광촉매 표면에 흡착된 기상 또는 액상의 유기물, 즉, 난부해성 유기물의 분해, 살균력, 친수성 등을 나타낼 수 있다. 일반적으로 광촉매로 이산화티타늄(TiO2) 분말이 사용되고, 이산화티타늄(TiO2)은 인체에 무해하고 광촉매활성이 탁월하며, 내광부식성이 우수하고 가격이 저렴한 이점이 있다. 이산화티타늄(TiO2)은 388㎚ 이하의 자외선을 흡수하여 반응함으로써 전자(전도대)와 정공(가전자대)이 생성되는데, 이때 광원으로 사용되는 자외선은 태양광 외에 램프, 백열전등, 수은램프 등의 인공조명, 발광다이오드 등이 사용될 수 있다. 상기 반응에서 생성된 전자와 정공은 10-12 내지 10-9 초 만에 재결합하지만, 재결합하기 전에 오염물질 등이 표면에 흡착하게 되면 상기 전자와 정공에 의해 분해된다. 하지만, 이산화티타늄(TiO2) 분말의 밴드갭에너지(380nm 이상의 파장)를 태양광에서 획득하는데, 그 광의 2 % 정도 이용할 수 있으므로, 태양광의 주요 파장인 가시광영역(400~800nm)에서 원활한 촉매 활성을 갖는데 어려움이 있다. 즉, 가시광선에 감응하기 위해서는 광촉매의 밴드갭을 효과적으로 줄이고 빛 흡수를 통해 발생되는 전자/정공 쌍을 효율적으로 분리시키는 것이 필수적인데 이산화티타늄(TiO2) 분말의 가시광 감응형 광촉매에서 효율은 아직까지 공기 청정 분야에 상용화되기 위한 수준에는 못 미치고 있는 실정이다.Photocatalysts have catalytic activity by absorbing light energy, and oxidize and decompose environmental pollutants such as organic substances with strong oxidizing power by catalytic activity. In other words, the photocatalyst irradiates light (ultraviolet rays) having an energy of a band gap or higher to cause a transition of electrons from a valence band to a conduction band, and a hole is formed in the valence band. These electrons and holes diffuse to the surface of the powder, and cause a redox reaction or recombine to generate heat by contacting oxygen and moisture. That is, electrons in the conduction band reduce oxygen to generate superoxanions, and holes in the valence band oxidize moisture to form hydroxy radicals (OH·). Due to the strong oxidizing power of hydroxy radicals (OH·) generated by these holes, it may exhibit gaseous or liquid organic matter adsorbed on the surface of the photocatalyst, that is, decomposition, sterilization power, hydrophilicity, and the like. In general, titanium dioxide (TiO 2 ) powder is used as a photocatalyst, and titanium dioxide (TiO 2 ) is harmless to the human body, has excellent photocatalytic activity, has excellent light corrosion resistance, and has an inexpensive price. Titanium dioxide (TiO 2 ) absorbs and reacts with ultraviolet rays of 388 nm or less, thereby generating electrons (conduction band) and holes (valence band). Artificial lighting, light-emitting diodes, etc. can be used. The electrons and holes generated in the reaction recombine in 10 -12 to 10 -9 seconds, but if contaminants or the like are adsorbed on the surface before recombination, they are decomposed by the electrons and holes. However, the band gap energy (wavelength of 380 nm or more) of titanium dioxide (TiO 2 ) powder is obtained from sunlight, and about 2% of the light can be used, so smooth catalytic activity in the visible region (400-800 nm), which is the main wavelength of sunlight. Have difficulty having That is, until to sensitive to visible light, it is essential inde titanium dioxide (TiO 2) a visible light sensitive on the type photocatalytic efficiency of the powder to effectively separate the electron / hole pairs generated by the light absorption to reduce the photocatalyst according to the band gap effectively, yet The situation is not reaching the level for commercialization in the air cleaning field.
한편, 현대사회가 됨에 따라 대기오염이 심각해지면서 공기질 개선에 대한 사람들의 요구는 계속적으로 증가하고 있다. 더불어 최근 전염성이 높은 바이러스 출현에 따른 질병에 대한 위험성이 증가하고, 가습기 살균제의 독성 이슈화 등으로 인해 인체에 무해한 항균, 살균 제품을 필요로 하고 있다.Meanwhile, as air pollution becomes serious as the modern society becomes, people's demand for air quality improvement continues to increase. In addition, there is a need for antibacterial and sterilizing products that are harmless to the human body due to the increased risk of diseases due to the recent emergence of highly infectious viruses, and toxicity of humidifier disinfectants.
이러한 측면에서 광촉매를 이용한 공기정화 기술의 다양한 적용처에의 응용은 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 분말이나 코팅액 형태의 범용 제품의 경우 적용하는 부위에 따른 성능 차이가 크다는 문제점이 있었고, 광촉매와 광원을 구비한 공기청정기와 같은 제품은 단일제품으로 다양한 적용이 불가능하다는 단점이 있었다. In this respect, the application of the air purification technology using a photocatalyst to various applications is receiving a lot of interest. However, in the case of a general-purpose product in the form of a powder or coating liquid, there is a problem that the performance difference is large depending on the area to be applied, and a product such as an air purifier equipped with a photocatalyst and a light source has a disadvantage that it cannot be applied in various ways as a single product.
그러므로, 가시광선 영역의 빛을 발하는 조명이나 발광장치와 조합되어 가시광선의 빛 아래서도 높은 활성을 나타내는 엘이디 광촉매 모듈에 대한 사용자들에 대한 요구가 있었다.Therefore, there has been a demand for users for an LED photocatalyst module that exhibits high activity even under visible light in combination with a light emitting device or a light emitting device that emits light in the visible light region.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은, 유기금속화합물의 도핑 공정을 도입하여 형성된, 가시광선 영역에서 우수한 광촉매 활성을 갖는, 무기산화물 기반 광촉매를 개발하고, 이를 LED 모듈로 응용한 것이다.The present invention is to solve the above-described problem, the present invention is to develop an inorganic oxide-based photocatalyst having excellent photocatalytic activity in the visible light region, formed by introducing a doping process of an organometallic compound, and applying it to an LED module. I did it.
본 발명의 일 실시예는, 본 발명에 무기산화물 기반 광촉매를 포함하는 광촉매를 조성물을 발광용 조명장치 또는 디스플레이에 포함되는 LED에 적용한 것이다.In one embodiment of the present invention, a photocatalyst comprising an inorganic oxide-based photocatalyst in the present invention is applied to an LED included in a lighting device or a display for light emission.
본 발명의 일 실시예는, 무기산화물 기반 광촉매를 포함하고, 광분해 기능을 가짐으로써 공기 정화 성능이 구비된 LED 디바이스를 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide an LED device having an air purification performance by including an inorganic oxide-based photocatalyst and having a photolysis function.
본 발명의 일 실시예는, 유기금속화합물의 도핑 공정을 이용하여 무기산화물 기반의 광촉매를 제조하고, 이렇게 제조된 광촉매를 이용하여 LED의 발광 소자와 결합한 것이다.In one embodiment of the present invention, an inorganic oxide-based photocatalyst is manufactured by using a doping process of an organometallic compound, and the photocatalyst is combined with a light emitting device of an LED using the photocatalyst.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 측에 따르는 가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED는, 전원부(100); 상기 전원부로부터 전기 에너지를 공급받아 광에너지를 방사하는 LED 부(200); 상기 LED 로부터 방사되는 광에너지를 받아 활성화되는 광촉매부(300);를 포함하고, 상기 광촉매부는, 무기산화물 및 상기 무기산화물 상에 형성된 유기금속화합물 유래 금속 산화물층을 포함하는 광촉매를 포함하는 것이고, 상기 광촉매는 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 광활성을 갖는 것이다.LED comprising a visible light active photocatalyst according to an aspect of the present invention, the
일 실시예에 따르면, 상기 금속 산화물층은 페로센 유래 철 산화물을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the metal oxide layer may include ferrocene-derived iron oxide.
일 실시예에 따르면, 상기 광촉매부는, 상기 LED 부의 표면 상에 코팅층을 형성하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the photocatalyst part may be to form a coating layer on the surface of the LED part.
일 실시예에 따르면, 상기 광촉매부는, 베이스 기재 상에 상기 광촉매가 코팅된 것으로서, 필름, 블록 및 돌기 형태 중 하나 이상의 구조를 포함하거나 베이스 입자 상에 상기 광촉매가 코팅되어 형성된 입자 형태의 구조로서, 상기 광촉매부는, 상기 LED부의 표면과 이격 형성되는 것일 수 있다.According to an embodiment, the photocatalyst is a particle-shaped structure formed by coating the photocatalyst on a base substrate, including at least one of a film, a block, and a protrusion, or by coating the photocatalyst on a base particle, The photocatalyst part may be formed to be spaced apart from the surface of the LED part.
일 실시예에 따르면, 상기 전원부, LED부 및 광촉매부는 하우징 내에 구비되고, 상기 하우징 내의 상기 광촉매부로 공기를 유도하는 하나 이상의 유입구를 더 포함하거나, 상기 광촉매부의 일 표면은 상기 하우징 외부를 향해 노출된 것일 수 있다.According to an embodiment, the power supply unit, the LED unit and the photocatalyst unit are provided in the housing, and further include at least one inlet for guiding air to the photocatalyst unit in the housing, or a surface of the photocatalyst unit is exposed toward the outside of the housing. Can be.
일 실시예에 따르면, 상기 무기산화물은, Ti, Zn, Al 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이고, 상기 금속 산화물층은 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 10 중량%인 철 산화물을 포함하는 것이고, 상기 광촉매는, 30 % 이하의 습도의 건식 조건에서 광활성을 갖는 것일 수 있다.According to an embodiment, the inorganic oxide includes at least one selected from the group consisting of oxides containing at least one of Ti, Zn, Al, and Sn, and the metal oxide layer is 0.001 to 10 weights compared to the inorganic oxide. % Iron oxide, and the photocatalyst may have photoactivity under dry conditions of 30% or less humidity.
일 실시예에 따르면, 상기 무기산화물은, 비드, 분말, 로드, 와이어, 니들 및 섬유 형태로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 무기산화물의 크기는 1 nm 내지 500 ㎛인 것일 수 있다. According to an embodiment, the inorganic oxide may include at least one selected from the group consisting of beads, powders, rods, wires, needles, and fibers, and the size of the inorganic oxide may range from 1 nm to 500 μm.
일 실시예에 따르면, 상기 무기산화물은 철을 포함하는 무기산화물을 포함하지 않는 것이고, 상기 철 산화물층은, 상기 무기산화물 상에 증착된 페로센이 열처리된 것일 수 있다.According to an embodiment, the inorganic oxide does not contain an inorganic oxide containing iron, and the iron oxide layer may be obtained by heat treatment of ferrocene deposited on the inorganic oxide.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 산화물은, 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the metal oxide may include one or more of the compounds represented by Formula 1 below.
[화학식 1][Formula 1]
MexOYHZ Me x O Y H Z
(Me는 1족 내지 3족 중 하나 이상의 금속 원소, X, Y 및 Z는, 각각 0 내지 3에서 선택되고, X 및 Y는 0이 아니다.)(Me is one or more metal elements from
일 실시예에 따르면, 상기 광촉매의 비표면적은 5 (m2/g) 이상이고, 평균 기공 크기는 50 nm 이하인 것일 수 있다. According to an embodiment, the photocatalyst may have a specific surface area of 5 (m 2 /g) or more, and an average pore size of 50 nm or less.
본 발명에 따르면, 가시광선 영역에서 우수한 광촉매 활성을 갖고, 다양한 습도 및 온도 영역에서 우수한 광분해 효율을 갖는 무기산화물 기반 광촉매를 제조하고, 이를 이용하여 공기정화 기능이 구비된 LED를 제조할 수 있다.According to the present invention, an inorganic oxide-based photocatalyst having excellent photocatalytic activity in the visible region and excellent photolysis efficiency in various humidity and temperature regions can be prepared, and an LED having an air purification function can be manufactured using this.
본 발명에서 제안하는 가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED는 LED부로부터 가시광선 영역을 포함하는 빛을 전달받아 광촉매가 활성화되는 것일 수 있다. The LED including a visible light-activating photocatalyst proposed by the present invention may be one in which the photocatalyst is activated by receiving light including a visible light region from the LED unit.
본 발명은, 간단하고 경제적인 방법으로 무기산화물 기반 광촉매를 포함한 LED를 제공할 수 있고, 상기 무기산화물 기반 광촉매를 구비한 LED 는, 건조한 조건 하에서도 활성화 될 수 있는 광촉매를 포함하고 있고, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 분해시키는 능력과 뛰어난 안정성을 지니고 있어 조명 또는 디스플레이용 디바이스로 활용되면서도 실내외 공기청정을 위한 용도로도 기능할 수 있다.The present invention can provide an LED including an inorganic oxide-based photocatalyst in a simple and economical way, and the LED with the inorganic oxide-based photocatalyst includes a photocatalyst that can be activated even under dry conditions, and visible light It has the ability to decompose volatile organic compounds with high efficiency and excellent stability in response to light in the area, so it can be used as a device for lighting or display and also function for indoor and outdoor air purification.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 광촉매는, LED 뿐 아니라 다양한 발광장치가 포함된 조명이나 디스플레이에 적용될 수 있다.Specifically, the photocatalyst proposed in an embodiment of the present invention can be applied not only to LEDs, but also to lighting or displays including various light emitting devices.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED의 각 구성 간의 관계를 나타낸 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 무기산화물 기반 광촉매의 제조방법의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따라, 본 발명에 의한 무기산화물 기반 광촉매의 제조공정에 이용되는 TR-CVD 반응기의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따라, 본 발명에 의한 무기산화물 기반 광촉매의 제조공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 무기산화물 기반 광촉매의 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 무기산화물 기반 광촉매의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 무기산화물 기반 광촉매의 광분해 성능의 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 8은, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 무기산화물 기반 광촉매의 습도에 따른 광분해 성능의 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 9는, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 무기산화물 기반 광촉매의 반복적인 광분해 실험에 따른 광분해 성능의 안정성 평가 결과를 나타낸 것이다.1 is a conceptual diagram showing a relationship between each configuration of an LED including a visible light active photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inorganic oxide-based photocatalyst according to the present invention according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates an exemplary configuration of a TR-CVD reactor used in the manufacturing process of an inorganic oxide-based photocatalyst according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a manufacturing process of an inorganic oxide-based photocatalyst according to the present invention, according to an embodiment of the present invention.
5 shows an image of an inorganic oxide-based photocatalyst prepared according to an embodiment of the present invention.
6 shows a TEM image of an inorganic oxide-based photocatalyst prepared according to an embodiment of the present invention.
7 shows the evaluation results of the photolysis performance of the inorganic oxide-based photocatalyst prepared according to an embodiment of the present invention.
8 shows the evaluation results of the photolysis performance according to the humidity of the inorganic oxide-based photocatalyst prepared according to an embodiment of the present invention.
9 shows the stability evaluation results of photolysis performance according to repeated photolysis experiments of an inorganic oxide-based photocatalyst prepared according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various changes may be made to the embodiments described below. The embodiments described below are not intended to be limited to the embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes thereto.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the embodiments. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of the presence or addition.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of users or operators, or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is said to be positioned "on" another member, this includes not only the case where a member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components.
이하, 본 발명의 무기산화물 기반 광촉매에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the inorganic oxide-based photocatalyst of the present invention will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED의 각 구성 간의 관계를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a relationship between each configuration of an LED including a visible light active photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명을 이루는 각 구성들에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, each of the components constituting the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 측에 따르는 가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED는, 전원부(100); 상기 전원부로부터 전기 에너지를 공급받아 광에너지를 방사하는 LED 부(200); 상기 LED 로부터 방사되는 광에너지를 받아 활성화되는 광촉매부(300);를 포함하고, 상기 광촉매부는, 무기산화물 및 상기 무기산화물 상에 형성된 유기금속화합물 유래 금속 산화물층을 포함하는 광촉매를 포함하는 것이고, 상기 광촉매는 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 광활성을 갖는 것이다.LED comprising a visible light active photocatalyst according to an aspect of the present invention, the
본 발명은 전원부, LED부 및 광촉매부를 구비하고, 전원에서 전기를 받아 LED부에서 발광하고, 그 빛을 받아 광촉매가 활성화되는 것을 기본적인 작용으로 한다. 이 때, LED부의 발광은 단순히 광촉매의 활성을 유도하기 위한 발광일 수 있고, 다른 한편으로는 외부로 빛을 발하기 위한 디스플레이 또는 발광장치로서의 발광일 수도 있다.The present invention has a power supply unit, an LED unit and a photocatalyst unit, receives electricity from the power source and emits light from the LED unit, and the photocatalyst is activated by receiving the light as a basic function. In this case, the light emission of the LED unit may simply be light emission for inducing the activity of the photocatalyst, and on the other hand, light emission as a display or a light emitting device for emitting light to the outside may be used.
상기 광촉매부는 무기산화물과 그 상에 형성된 금속 산화물층을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 무기산화물과 금속 산화물층을 포함하여 광촉매라 지칭한다. 상기 광촉매는 입자 형태일 수 있지만 그렇지 않을 수도 있다. 상기 광촉매는 종래의 광촉매들과는 다르게 400 nm 이상의 가시광선 영역의 파장과 반응하여 활발한 광활성을 가지는 것을 특징으로 한다. 이는 유기금속화합물 유래의 금속산화물층에서 구현되는 효과일 수 있다.The photocatalyst may include an inorganic oxide and a metal oxide layer formed thereon. In this case, the inorganic oxide and the metal oxide layer are referred to as a photocatalyst. The photocatalyst may be in the form of particles, but may not. Unlike conventional photocatalysts, the photocatalyst is characterized by having active photoactivity by reacting with a wavelength of 400 nm or more in the visible light region. This may be an effect implemented in a metal oxide layer derived from an organometallic compound.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 산화물층은 페로센 유래 철 산화물을 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기금속화합물은 일 예로서 페로센일 수 있고, 상기 금속 산화물층은 페로센으로부터 유래된 철 산화물을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment, the metal oxide layer may include ferrocene-derived iron oxide. The organometallic compound may be ferrocene as an example, and the metal oxide layer may include iron oxide derived from ferrocene.
일 실시예에 따르면, 상기 광촉매부는, 상기 LED 부의 표면 상에 코팅층을 형성하는 것일 수 있다. 상기 광촉매부는 LED부의 발광표면 상에 직접적으로 코팅층을 형성하여 구비되는 것일 수 있다.According to an embodiment, the photocatalyst part may be to form a coating layer on the surface of the LED part. The photocatalyst may be provided by directly forming a coating layer on the light emitting surface of the LED unit.
일 실시예에 따르면, 상기 광촉매부는, 베이스 기재 상에 상기 광촉매가 코팅된 것으로서, 필름, 블록 및 돌기 형태 중 하나 이상의 구조를 포함하거나 베이스 입자 상에 상기 광촉매가 코팅되어 형성된 입자 형태의 구조로서, 상기 광촉매부는, 상기 LED부의 표면과 이격 형성되는 것일 수 있다. 상기 광촉매부는 다른 일 실시예에 따를 때, LED부 표면과 이격되어 다양한 형태로 구비되는 것일 수 있다. 본 발명에서 상기 광촉매부는 상기 LED부로부터 조사된 빛이 전달될 수 있는 위치와 형태라면 어떠한 것도 무관하며, 본 발명에서는 이와 관련하여 특별히 한정하지 않는다. According to an embodiment, the photocatalyst is a particle-shaped structure formed by coating the photocatalyst on a base substrate, including at least one of a film, a block, and a protrusion, or by coating the photocatalyst on a base particle, The photocatalyst part may be formed to be spaced apart from the surface of the LED part. According to another embodiment, the photocatalyst unit may be provided in various forms by being spaced apart from the surface of the LED unit. In the present invention, the photocatalyst unit is irrelevant to any position and shape as long as the light irradiated from the LED unit can be transmitted, and the present invention is not particularly limited in this regard.
상기 베이스 기재는 본 발명에서 그 소재를 특별히 한정하지 않는다. 일 예로서, 실리콘을 포함하는 무기 소재일 수 있으며, 플라스틱 기반의 유기 소재일 수도 있고, 유무기 복합소재일 수도 있다. The base material is not particularly limited in the present invention. As an example, it may be an inorganic material containing silicon, a plastic-based organic material, or an organic-inorganic composite material.
일 예로서, 상기 광촉매부는 LED부 뿐 아니라 추가적인 조명 부품 등을 이용하여 보조적인 광원으로부터 빛 에너지를 전달받을 수도 있다.As an example, the photocatalyst may receive light energy from an auxiliary light source using not only the LED unit but also an additional lighting component.
일 실시예에 따르면, 상기 전원부, LED부 및 광촉매부는 하우징 내에 구비되고, 상기 하우징 내의 상기 광촉매부로 공기를 유도하는 하나 이상의 유입구를 더 포함하거나, 상기 광촉매부의 일 표면은 상기 하우징 외부를 향해 노출된 것일 수 있다.According to an embodiment, the power supply unit, the LED unit and the photocatalyst unit are provided in the housing, and further include at least one inlet for guiding air to the photocatalyst unit in the housing, or a surface of the photocatalyst unit is exposed toward the outside of the housing. Can be.
일 실시예에 따르면, 상기 무기산화물은, Ti, Zn, Al 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이고, 상기 금속 산화물층은 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 10 중량%인 철 산화물을 포함하는 것이고, 상기 광촉매는, 30 % 이하의 습도의 건식 조건에서 광활성을 갖는 것일 수 있다.According to an embodiment, the inorganic oxide includes at least one selected from the group consisting of oxides containing at least one of Ti, Zn, Al, and Sn, and the metal oxide layer is 0.001 to 10 weights compared to the inorganic oxide. % Iron oxide, and the photocatalyst may have photoactivity under dry conditions of 30% or less humidity.
상기 광촉매는, 무기산화물; 및 상기 무기산화물 상에 형성된 금속 산화물층; 을 포함하고, 상기 무기산화물은, Ti, Zn, Al 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The photocatalyst is an inorganic oxide; And a metal oxide layer formed on the inorganic oxide. Including, the inorganic oxide may include at least one selected from the group consisting of oxides containing at least one of Ti, Zn, Al, and Sn.
상기 금속 산화물층은 페로센 유래 철 산화물 층을 포함할 수 있다. 이 때, 철의 함량은 바람직하게는 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 5 중량%인 것일 수 있다.The metal oxide layer may include a ferrocene-derived iron oxide layer. In this case, the iron content may be preferably 0.001 to 5% by weight relative to the inorganic oxide.
상기 무기산화물은, 빛 에너지를 흡수하여 촉매활성을 나타내는 무기반도체화합물이며, 예를 들어, Ti, Zn, Al, Fe, W, Sn, Bi, Ta, Cu, Si, Ru, Sr, Ba 및 Ce으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 산화물이며, 바람직하게는 Ti, Zn, Al 및 Sn일 수 있다. 구체적으로, TiO2, Al2O3, ZnO2, ZnO, SrTiO3, Fe2O3, Ta2O5, WO3, SnO2, Bi2O3, NiO, Cu2O, SiO, SiO2, MoS2, InPb, RuO2, CeO2 등일 수 있다. 또한, 산화물 외에 CdS, GaP, InP, GaAs, InPb 등의 반도체 화합물을 더 포함할 수 있다.The inorganic oxide is an inorganic semiconductor compound that absorbs light energy and exhibits catalytic activity. For example, Ti, Zn, Al, Fe, W, Sn, Bi, Ta, Cu, Si, Ru, Sr, Ba and Ce It is an oxide containing at least one selected from the group consisting of, and preferably may be Ti, Zn, Al, and Sn. Specifically, TiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO 2 , ZnO, SrTiO 3 , Fe 2 O 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , SnO 2 , Bi 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, SiO, SiO 2 , MoS 2 , InPb, RuO 2 , CeO 2 and the like. In addition, a semiconductor compound such as CdS, GaP, InP, GaAs, InPb, etc. may be further included in addition to the oxide.
상기 무기산화물은, 비드, 분말, 로드, 와이어, 니들 및 섬유 형태로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 무기산화물의 크기는 1 nm 이상; 10 nm 이상; 30 nm 내지 500 ㎛; 30 nm 내지 100 ㎛; 또는 30 nm 내지 1 ㎛일 수 있다. 상기 크기는, 형태에 따라 직경, 두께, 길이 등을 의미할 수 있다. The inorganic oxide includes at least one selected from the group consisting of beads, powder, rod, wire, needle, and fiber, and the size of the inorganic oxide is 1 nm or more; 10 nm or more; 30 nm to 500 μm; 30 nm to 100 μm; Alternatively, it may be 30 nm to 1 μm. The size may mean diameter, thickness, length, etc. depending on the shape.
일 예로서, 상기 금속유기화합물 유래 금속 산화물층은, 페로센 도핑 공정에 의해서 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 무기산화물 상에 형성된 페로센층을 열처리하여 페로센을 열분해하고, 이러한 열분해 공정에 의해 페로센에서 전환된 철 산화물을 포함할 수 있다. 상기 유기금속화합물의 도핑 공정은, 하기의 제조방법에서 보다 구체적으로 설명한다. As an example, the metal-organic compound-derived metal oxide layer may be formed by a ferrocene doping process. For example, the ferrocene layer formed on the inorganic oxide may be heat-treated to thermally decompose ferrocene, and iron oxide converted from ferrocene may be included by this pyrolysis process. The doping process of the organometallic compound will be described in more detail in the following manufacturing method.
상기 유기금속산화물 유래 금속 산화물층은, 일 예로서 페로센, 페로센 유도체 중 적어도 하나에 의해 유래된 철 산화물일 수 있다. 상기 페로센 유도체는, 페로센 알데히드, 페로센 케톤, 페로센 카르복시산, 페로센 알콜, 페놀 또는 에테르 화합물, 질소-함유 페로센 화합물, 황-함유 페로센 화합물, 인-함유 페로센 화합물, 규소-함유 페로센 화합물, 1,1'-디코퍼 페로센(1,1'-di-copper ferrocene), 페로센 보로닉산(ferrocene boric acid), 페로세닐 큐프러스 아세틸라이트(ferrocenyl cuprous acetylide) 및 비스페로세닐 티타노센(bisferrocenyl titanocene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The metal oxide layer derived from the organometallic oxide may be, for example, an iron oxide derived from at least one of ferrocene and ferrocene derivatives. The ferrocene derivatives include ferrocene aldehyde, ferrocene ketone, ferrocene carboxylic acid, ferrocene alcohol, phenol or ether compound, nitrogen-containing ferrocene compound, sulfur-containing ferrocene compound, phosphorus-containing ferrocene compound, silicon-containing ferrocene compound, 1,1' -In the group consisting of dicoper ferrocene (1,1'-di-copper ferrocene), ferrocene boric acid, ferrocenyl cuprous acetylide and bisferrocenyl titanocene It may include at least one selected.
일 예로서, 상기 유기금속화합물 유래 금속 산화물층에서 금속의 함량이 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 10 중량%; 0.01 내지 10 중량%; 0.01 내지 3 중량%; 0.01 내지 1.5 중량%; 또는 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면, 가시광 영역에서 광촉매 활성을 증가시켜 광분해 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속의 함량이 증가하면 가시광 영역의 흡수가 증가할 수 있으나, 이러한 금속 함량 증가에 의한 광촉매 활성의 저하가 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내의 금속의 함량을 포함하는 것이 바람직하고 더 바람직하게는 상기 금속은 철이고, 상기 철의 함량은, 0.01 내지 5 중량%일 수 있다.As an example, the content of metal in the metal oxide layer derived from the organometallic compound is 0.001 to 10% by weight compared to the inorganic oxide; 0.01 to 10% by weight; 0.01 to 3% by weight; 0.01 to 1.5% by weight; Alternatively, it may be included in an amount of 0.01 to 1% by weight. When included within the above range, photocatalytic activity may be increased in a visible light region to improve photolysis efficiency. In addition, when the content of metal is increased, absorption in the visible light region may increase. However, since the photocatalytic activity may be deteriorated due to the increase in the metal content, it is preferable to include the content of metal within the above range, and more preferably the above. The metal is iron, and the content of iron may be 0.01 to 5% by weight.
일 예로서, 상기 유기금속화합물 유래 금속 산화물층은, 0.01 nm 이상; 0.1 nm 이상; 10 nm 이상; 또는 1 nm 내지 100 nm의 두께를 갖는 것일 수 있다. 상기 두께 범위 내에 포함되면, 코팅층의 두께 증가에 따른 광촉매의 다공도 저하를 방지하고, 표면에 수분, OH- 이온, 분해 대상 등의 흡착량을 증가시켜 광분해 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 유기금속화합물 유래 금속 산화물층은, 0.01 nm 이상; 0.1 nm 이상; 10 nm 이상; 또는 1 nm 내지 100 nm의 크기를 갖는 페로센 유래 철산화물을 포함할 수 있다. 상기 크기는 형태에 따라 길이, 직경, 두께 등을 의미할 수 있다. As an example, the metal oxide layer derived from the organometallic compound, 0.01 nm or more; 0.1 nm or more; 10 nm or more; Alternatively, it may have a thickness of 1 nm to 100 nm. When included within the above thickness range, it is possible to prevent a decrease in the porosity of the photocatalyst due to an increase in the thickness of the coating layer, and increase the amount of adsorption of moisture, OH- ions, and decomposition targets on the surface, thereby improving photolysis performance. In addition, the metal oxide layer derived from the organometallic compound, 0.01 nm or more; 0.1 nm or more; 10 nm or more; Or it may include ferrocene-derived iron oxide having a size of 1 nm to 100 nm. The size may mean length, diameter, thickness, etc. depending on the shape.
일 실시예에 따르면, 상기 무기산화물은 철을 포함하는 무기산화물을 포함하지 않는 것이고, 상기 철 산화물층은, 상기 무기산화물 상에 증착된 페로센이 열처리된 것일 수 있다.According to an embodiment, the inorganic oxide does not contain an inorganic oxide containing iron, and the iron oxide layer may be obtained by heat treatment of ferrocene deposited on the inorganic oxide.
상기 유기금속화합물 유래 금속 산화물은, 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함할 수 있다. The metal oxide derived from the organometallic compound may include one or more of the compounds represented by
[화학식 1][Formula 1]
MexOYHZ Me x O Y H Z
여기서, Me는 1족 내지 3족에 해당하는 금속 원소 중 하나 이상이고, X, Y 및 Z는, 각각 0 내지 3에서 선택되고, X 및 Y는 0이 아니다. 일 예로서, 가시광선 영역의 빛을 흡수하고 안정적이며 값이 싼 반도체성 물질인 산화철 (FexOyHz)을 나노 크기의 입자 형태로 TiO2 표면에 도입하여 가시광선에 감응하는 광촉매를 형성할 수 있다. Here, Me is at least one of metal elements corresponding to
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광촉매는, 광을 흡수하여 광반응을 나타내는 파장 영역이 자외선에서 가시광선 영역까지 확대될 수 있다. 상기 광촉매는 특히 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 종래의 광촉매들 대비 훨씬 우수한 광촉매 활성을 나타낼 수 있다. 또한, 표면에서 분해 대상의 흡착 및 분해시킬 수 있는 광촉매 반응성이 향상되어 다양한 습도 영역에서 광촉매 활성을 가지며, 30 % 이하의 습도의 건식 조건에서도 우수한 광촉매 활성을 나타낼 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the photocatalyst may expand a wavelength region that absorbs light and exhibits a photoreaction from ultraviolet rays to visible rays. The photocatalyst may exhibit much superior photocatalytic activity compared to conventional photocatalysts, particularly in a visible region of 400 nm or more. In addition, the photocatalytic reactivity capable of adsorbing and decomposing decomposition targets on the surface is improved, so that photocatalytic activity can be obtained in various humidity regions, and excellent photocatalytic activity can be exhibited even in dry conditions of 30% or less humidity.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광촉매는, 5 (m2/g) 이상; 5 (m2/g) 내지 1000 (m2/g); 또는 5 (m2/g) 내지 100 (m2/g)의 비표면적을 갖고, 평균 기공 크기는 50 nm 이하일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무기산화물 표면에 유기금속화합물 유래 금속 산화물을 도입함으로써, 광촉매의 표면에 분해 대상의 흡착량이 증가하고, 광분해 반응성을 증가시켜 광촉매의 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the photocatalyst is 5 (m 2 /g) or more; 5 (m 2 /g) to 1000 (m 2 /g); Alternatively, it may have a specific surface area of 5 (m 2 /g) to 100 (m 2 /g), and the average pore size may be 50 nm or less. According to an embodiment, by introducing a metal oxide derived from an organometallic compound on the surface of the inorganic oxide, the amount of adsorption of the decomposition target is increased on the surface of the photocatalyst, and the photocatalytic reactivity may be increased to improve the efficiency of the photocatalyst.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광촉매는, 다양한 유해물질의 분해에 적용되고, 즉, 환경 오염물질, 악취 물질, 유기화합물, 산성가스 등의 처리에 이용될 수 있다. 예를 들어, 기체, 액체 및 고체 물질 중 적어도 하나를 흡착 및/또는 광분해하는데 이용되고, 할로겐램프, 제논램프, 태양광, 발광다이오드 등 다양한 광선을 포함하는 빛 에너지에 의해서 광활성을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기체로는 산성, 염기성 가스, 아세트알데히드, 케톤류 등의 VOC(휘발성 유기 화합, Volatile Organic Compounds), 방향족 탄화수소와 지방족 탄화수소(Paraffin계와 Olefin계)의 탄화수소류, 오존 가스, 유기 및 무기계 유리 가스 등일 수 있고, 보다 구체적으로, 이산화탄소, 일산화탄소, NOx, SOx, HCl, HF, NH3, 메틸아민, 포름알데히드, 황화수소, 아민, 메틸메르갑탄, 수소, 산소, 질소, 메탄, 파라핀, 올레핀 등일 수 있다. 상기 액체로는 포름알데하이드(Formaldehyde), 아세트알데하이드(Acetaldehyde), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), MEK(Methyl Ethyl Ketone), 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene), 살균제, 가솔린, 디젤, 오일, 알코올, 페놀, 염료 등이며, 상기 고체로는 전이금속, Pt, Pd 등의 귀금속, Hg, Cr 등의 이온 및/또는 입자, 100 nm 이하의 나노입자 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the photocatalyst is applied to decomposition of various harmful substances, that is, it can be used to treat environmental pollutants, odor substances, organic compounds, acid gases, and the like. For example, it is used for adsorption and/or photolysis of at least one of a gas, a liquid, and a solid material, and may exhibit photoactivity by light energy including various rays such as halogen lamps, xenon lamps, sunlight, and light-emitting diodes. More specifically, the gas includes VOC (Volatile Organic Compounds) such as acidic, basic gas, acetaldehyde, and ketones, hydrocarbons of aromatic and aliphatic hydrocarbons (Paraffin and Olefin), ozone gas, organic And inorganic glass gas, and more specifically, carbon dioxide, carbon monoxide, NOx, SOx, HCl, HF, NH 3 , methylamine, formaldehyde, hydrogen sulfide, amine, methyl mercaptan, hydrogen, oxygen, nitrogen, methane, paraffin , Olefins, and the like. The liquid includes formaldehyde, acetaldehyde, benzene, toluene, MEK (Methyl Ethyl Ketone), trichloroethylene, disinfectant, gasoline, diesel, oil, alcohol, Phenol, dye, etc., and the solid may be a transition metal, precious metals such as Pt, Pd, ions and/or particles such as Hg and Cr, nanoparticles of 100 nm or less, but is not limited thereto.
상기 광촉매는, 상기 광촉매 조성물로 구비되어, 광촉매 조성물 중 0.01 내지 99 중량%로 포함될 수 있다. 상기 광촉매 조성물은 일 실시예에서 코팅층으로 형성되어 광촉매부의 일 부분을 형성할 수 있다.The photocatalyst may be provided as the photocatalyst composition, and may be included in an amount of 0.01 to 99% by weight of the photocatalyst composition. In one embodiment, the photocatalyst composition may be formed as a coating layer to form a part of the photocatalyst part.
일 예로서, 상기 광촉매 조성물은, 잔량으로 수성 용매, 유성 용매 또는 둘 다를 포함할 수 있고, 적용 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 물, 탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올과 같은 C1-C4의 저급 알코올 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. As an example, the photocatalyst composition may include an aqueous solvent, an oil solvent, or both as a residual amount, and may be appropriately selected according to an application field. For example, water, ethanol, ethanol, propanol, isopropanol, may be a C 1 -C 4 lower alcohol such as butanol, but is not limited thereto.
상기 광촉매 조성물은, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는다면, 성능 향상과 적용 분야에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 계면활성제, 실록산계 바인더, 항균제, 살균제 등을 더 포함할 수 있으나, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다. The photocatalyst composition, as long as it does not deviate from the object of the present invention, may further include additives according to performance enhancement and application fields, and may further include surfactants, siloxane-based binders, antibacterial agents, bactericides, etc. Do not mention it.
상기 광촉매 조성물은, 기재 상에 코팅되거나 다양한 형태로 성형될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재는, 셀룰로오스 종이; 합성 목재, 목재; 섬유; 직물; 및 금속, 폴리머 수지 또는 유리, 유리의 분말, 시트, 필름 또는 비즈; 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The photocatalyst composition may be coated on a substrate or molded in various forms. For example, the substrate, cellulose paper; Synthetic wood, wood; fiber; textile; And metals, polymer resins or glass, powders, sheets, films, or beads of glass; It may include one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명은 상술한 광촉매 를 포함함으로써 광촉매 기능을 갖는 LED 제품 또는 장치에 관한 것이다. 상기 LED 제품 또는 장치는, 발광의 기본적인 기능 외에, 광촉매 기능과 함께 공기정화 기능도 나타낼 수 있다. 예를 들어, 휘발성 물질, 악취물질, 오염 물질 등의 광활성에 의한 광분해 기능 및/또는 공기정화 기능을 갖는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the present invention relates to an LED product or device having a photocatalytic function by including the photocatalyst described above. In addition to the basic function of light emission, the LED product or device may exhibit an air purification function as well as a photocatalytic function. For example, it may have a photodecomposition function and/or an air purification function by photoactivation of volatile substances, malodorous substances, and pollutants.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광촉매부는, 기재 상에 상기 광촉매가 코팅 의해 결착되거나 또는 상기 광촉매를 포함하는 성형체인 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the photocatalyst part may be a molded body including the photocatalyst or bound by coating the photocatalyst on a substrate.
예를 들어, 상기 광촉매부는 광촉매 또는 광촉매 조성물이 코팅된 기재, 함침된 기재, 성형된 기재, 광촉매 또는 광촉매 조성물을 포함하는 고체, 액체 또는 이 둘을 포함하는 제형 등일 수 있다. For example, the photocatalyst may be a photocatalyst or a photocatalyst composition-coated substrate, an impregnated substrate, a molded substrate, a photocatalyst or a photocatalyst composition-containing solid, liquid, or a formulation including both.
예를 들어, 상기 제형은, 분말, 고형, 현탁액(suspension), 에멀젼, 크림, 연고, 젤, 액상의 제형 등이며, 예를 들어, 잉크, 페인트, 염색제 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the formulation is a powder, solid, suspension, emulsion, cream, ointment, gel, liquid formulation, and the like, and may be, for example, ink, paint, dye, etc., but is not limited thereto.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 무기산화물 기반 광촉매의 제조방법의 흐름도를 나타낸 것이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inorganic oxide-based photocatalyst according to the present invention according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도 2를 참조하여, 상기 광촉매의 제조방법에 관한 내용을 설명한다. Hereinafter, with reference to FIG. 2, the content of the method of manufacturing the photocatalyst will be described.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광촉매의 제조방법은, 무기산화물을 준비하는 단계; 상기 무기산화물 상에 금속 산화물층을 형성하는 단계; 및 상기 금속 산화물층을 형성하는 단계 이후에 열처리하여 유기금속산화물 유래 금속 산화물층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing the photocatalyst includes: preparing an inorganic oxide; Forming a metal oxide layer on the inorganic oxide; And forming a metal oxide layer derived from an organometallic oxide by heat treatment after the step of forming the metal oxide layer.
상기 무기산화물을 준비하는 단계는, 무기산화물 분산액을 준비하거나 또는 무기산화물을 기판 상에 도포하는 단계이며, 상기 분산액은 수성 용매, 유성 용매 또는 이 둘의 혼합물을 적용하고, 상기 기판은, 실리콘 기판, 웨이퍼, 유리 기판, 반도체 기판, 금속 기판 등일 수 있다. 상기 무기산화물은 스핀 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 플로 코팅, 닥터 블레이드법 등으로 도포될 수 있다. Preparing the inorganic oxide is a step of preparing an inorganic oxide dispersion or applying an inorganic oxide on a substrate, and the dispersion is applied with an aqueous solvent, an oil solvent, or a mixture of both, and the substrate is a silicon substrate , A wafer, a glass substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, and the like. The inorganic oxide may be applied by spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, flow coating, doctor blade method, or the like.
상기 유기금속산화물층을 형성하는 단계는, 습식 코팅법, 스퍼터링법 또는 증착법을 이용하여 유기금속산화물 막을 형성할 수 있다. 일 예로서, 상기 유기금속산화물 막은 페로센 막일 수 있다. 바람직하게는 ALD(atomic layer deposition), CVD(temperature-regulated chemical vapor deposition) 등의 증착법을 이용하고, 더 바람직하게는 TR-CVD(온도 조절식 화학 증착법, temperature-regulated chemical vapor deposition)를 이용하여 페로센층을 형성할 수 있다. 일 예로서, TR-CVD의 적용 시 페로센 양의 조절을 통하여 무기산화물 상에 증착되는 철 산화물의 양을 용이하게 조절할 수 있고, 광촉매의 제조공정을 단순화시키고 효율적으로 광촉매를 제공할 수 있다. In the forming of the organometallic oxide layer, an organometallic oxide film may be formed using a wet coating method, a sputtering method, or a vapor deposition method. As an example, the organometallic oxide film may be a ferrocene film. Preferably, a deposition method such as ALD (atomic layer deposition) or CVD (temperature-regulated chemical vapor deposition) is used, and more preferably, a TR-CVD (temperature-regulated chemical vapor deposition method, temperature-regulated chemical vapor deposition) is used. A ferrocene layer can be formed. As an example, when TR-CVD is applied, the amount of iron oxide deposited on the inorganic oxide can be easily controlled through the control of the amount of ferrocene, and the manufacturing process of the photocatalyst can be simplified and the photocatalyst can be efficiently provided.
상기 유기금속산화물층을 형성하는 단계는, 상온 내지 120 ℃에서 실시되고, 바람직하게는 40 ℃ 내지 100 ℃; 더 바람직하게는 60 ℃ 내지 100 ℃에서 실시될 수 있다. 즉, TR-CVD의 적용 시 유기금속산화물층의 기화 공정에 의한 증착을 유도하기 위해서 60 ℃ 내지 100 ℃에서 실시될 수 있다. The step of forming the organometallic oxide layer may be performed at room temperature to 120°C, preferably 40°C to 100°C; More preferably, it may be carried out at 60 ℃ to 100 ℃. That is, when TR-CVD is applied, it may be carried out at 60° C. to 100° C. in order to induce deposition by the vaporization process of the organometallic oxide layer.
상기 유기금속산화물층을 형성하는 단계는, 대기 조건 하에서 공기 또는 산소 분위기에서 실시되고, 비활성 기체를 더 포함할 수 있다. The step of forming the organometallic oxide layer may be performed in an air or oxygen atmosphere under atmospheric conditions, and may further include an inert gas.
상기 유기금속산화물층을 형성하는 단계는, 상기 무기산화물 대비 0.01 중량% 내지 20 중량%의 페로센을 포함하는 것으로서, 상기 페로센층을 형성할 수 있다. The forming of the organometallic oxide layer includes 0.01% to 20% by weight of ferrocene relative to the inorganic oxide, and the ferrocene layer may be formed.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기금속산화물 유래 금속 산화물층을 형성하는 단계는, 일 예로서, 상기 유기금속산화물층의 열처리를 통하여 금속 산화물로 부분적 또는 완전하게 산화시키고, 탄소 잔여물 등과 같은 불순물을 제거할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the metal oxide layer derived from the organometallic oxide is, for example, partially or completely oxidized to a metal oxide through heat treatment of the organometallic oxide layer, and carbon residues, etc. The same impurities can be removed.
상기 유기금속산화물 유래 금속 산화물층을 형성하는 단계는, 50 ℃ 내지 900 ℃; 또는 100 ℃ 내지 800 ℃; 온도에서 2 단계 이상으로 열처리할 수 있다. The step of forming the metal oxide layer derived from the organometallic oxide, 50 ℃ to 900 ℃; Alternatively from 100° C. to 800° C.; It can be heat-treated in two or more steps at a temperature.
예를 들어, 상기 페로센 유래 철 산화물층을 형성하는 단계는, 100 ℃ 내지 300 ℃ 온도에서 제1 열처리하는 단계 및 300 ℃ 내지 900 ℃ 온도에서 제2 열처리하는 단계를 포함하고, 각 단계는 서로 상이한 온도에서 열처리할 수 있다. 상기 각 단계는 각각 1분 내지 20 시간 동안 실시되고, 공기, 20 % 이상; 40 % 이상의 산소를 포함하는 공기 또는 비활성 기체 분위기에서 실시될 수 있다. For example, the step of forming the ferrocene-derived iron oxide layer includes a step of performing a first heat treatment at a temperature of 100°C to 300°C and a step of performing a second heat treatment at a temperature of 300°C to 900°C, each step being different from each other It can be heat treated at temperature. Each of the steps is carried out for 1 minute to 20 hours, respectively, by air, 20% or more; It may be carried out in an air or inert gas atmosphere containing 40% or more oxygen.
즉, 상기 제1 열처리하는 단계는, 유기금속산화물과 산소의 반응에 의해서 금속 산화물로 전환하는 금속 산화물 증착을 위한 어닐링 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리하는 단계는, 제1 열처리 단계 이후의 후열 처리단계이며, 탄화물 등과 같은 불순을 제거하여 광촉매의 활성 및 성능을 향상시키는 어닐링 공정일 수 있다. That is, the step of performing the first heat treatment may be an annealing process for depositing a metal oxide in which the organic metal oxide is converted into a metal oxide through a reaction of oxygen. The second heat treatment step may be a post heat treatment step after the first heat treatment step, and may be an annealing process for improving the activity and performance of the photocatalyst by removing impurities such as carbides.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 유기금속산화물로서 페로센을 선택하여 예를 든 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are for illustrating the present invention, and are only examples of ferrocene selected as an organometallic oxide, and the contents of the present invention are not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
도 3의 TR-CVD(온도 조절식 화학 증착법) 반응기를 이용하고, 도 4에 나타낸 온도 조절식 화학 증착법을 활용하여 TiO2에 나노 크기의 산화철 입자가 증착된 광촉매(Fe-TiO2)를 제조하였다. 보다 구체적으로, 가열 밴드로 둘러 쌓인 스테인리스강으로 만든 반응기의 내부 바닥에 철의 전구체인 Ferrocene 0.02 g을 Quartz로 만든 용기에 담아 위치시킨다. 반응기 내부 중앙에 3g의 TiO2 (TiO2, P-25, Evonik, 입자 크기: 25 nm)를 스테인리스강 철망으로 만든 용기에 담은 뒤 위치시킨 후 반응기를 폴리이미드 테이프를 이용하여 밀봉한다. 반응기의 온도를 60 ℃에서 2 시간 동안 TR-CVD 기화 공정으로 페로센의 증착공정을 진행하고, 다음으로, 온도를 200 ℃로 올려 12 시간 동안 유지하여 철산화물로 전환하였다. By using a TR-CVD (temperature controlled chemical vapor deposition) reactor of Figure 3, and utilizing the temperature controlled chemical vapor deposition method shown in Fig producing a photocatalyst (Fe-TiO 2) of the iron oxide particles in the nano-scale deposited on the TiO 2 I did. More specifically, 0.02 g of ferrocene, an iron precursor, is placed in a container made of quartz on the inner bottom of a reactor made of stainless steel surrounded by a heating band. After placing 3 g of TiO 2 (TiO 2 , P-25, Evonik, particle size: 25 nm) in the center of the reactor in a container made of stainless steel wire mesh, the reactor is sealed with polyimide tape. The ferrocene deposition process was carried out by the TR-CVD vaporization process at 60° C. for 2 hours at the temperature of the reactor, and then, the temperature was raised to 200° C. and maintained for 12 hours to convert to iron oxide.
이어서 TiO2를 꺼내 건조 공기 가스 분위기에서 750 ℃에서 2 시간 동안 추가적인 열처리를 하여 최종적으로 철 산화물-TiO2 하이브리드 나노구조의 광촉매(또는, Fe-TiO2로 표시)를 제조하였다. 해당 조건에서 TiO2에 증착된 철의 함량은 약 0.09 wt%이다.Then prepare a final iron oxide -TiO 2 hybrid photocatalytic nano-structure (or, expressed as Fe-TiO 2) by an additional heat treatment for 2 hours at 750 ℃ in dry air gas atmosphere to remove the TiO 2. The content of iron deposited on TiO 2 under this condition is about 0.09 wt%.
실시예 2Example 2
철 전구체 Ferrocene를 0.05g을 적용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 철 산화물-TiO2 하이브리드 나노구조의 광촉매를 제조하였다. 해당 조건에서 TiO2에 증착된 철의 함량은 약 0.13 wt%이다. An iron oxide-TiO 2 hybrid nanostructure photocatalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.05 g of the iron precursor Ferrocene was applied. The content of iron deposited on TiO 2 under this condition is about 0.13 wt%.
실시예 3Example 3
철 전구체 Ferrocene를 0.1g을 적용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 철 산화물-TiO2 하이브리드 나노구조의 광촉매를 제조하였다. 해당 조건에서 TiO2에 증착된 철의 함량은 약 0.65 wt%이다. A photocatalyst having an iron oxide-TiO 2 hybrid nanostructure was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 g of the iron precursor Ferrocene was applied. The content of iron deposited on TiO 2 under this condition is about 0.65 wt%.
실시예 4Example 4
철 전구체 Ferrocene를 0.3g을 적용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 철 산화물-TiO2 하이브리드 나노구조의 광촉매를 제조하였다. 해당 조건에서 TiO2에 증착된 철의 함량은 약 1.81 wt%이다. A photocatalyst having an iron oxide-TiO 2 hybrid nanostructure was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.3 g of the iron precursor Ferrocene was applied. The content of iron deposited on TiO 2 under this condition is about 1.81 wt%.
상기 제조된 광촉매(Fe-TiO2)를 일반 철 산화물로 코팅된 TiO2 광촉매와 투명도 및 색을 비교하여 도 5에 나타내었다. 도 5를 살펴보면, 본 발명에 의한 페로센 유래 철 산화물로 코팅된 광촉매(Fe-TiO2)는, 철 산화물(Fe2O3)로 코팅된 광촉매(Fe2O3-TiO2)보다 투명하고 연한 노란색을 갖는 것을 확인할 수 있다. The prepared photocatalyst (Fe-TiO 2 ) was compared with a TiO 2 photocatalyst coated with a general iron oxide, and transparency and color were compared and shown in FIG. 5. 5, the photocatalyst (Fe-TiO 2 ) coated with ferrocene-derived iron oxide according to the present invention is more transparent and softer than the photocatalyst (Fe 2 O 3 -TiO 2 ) coated with iron oxide (Fe 2 O 3 ). It can be seen that it has a yellow color.
상기 제조된 광촉매(Fe-TiO2)의 TEM 이미지(투과 전자현미경으로 측정된 이미지)를 측정하여 도 6에 나타내었다. 도 6에서 철의 함량이 감소할수록 Fe-TiO2 표면에 증착된 산화철 입자의 크기가 작아지는 것을 보여준다.A TEM image (an image measured by a transmission electron microscope) of the prepared photocatalyst (Fe-
상기 제조된 광촉매(Fe-TiO2)의 질소 흡착 분석을 통한 비표면적(BET) 및 BJH 평균 기공 크기를 측정하여 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the specific surface area (BET) and BJH average pore size measured through nitrogen adsorption analysis of the prepared photocatalyst (Fe-TiO 2 ).
표 1을 살펴보면, Fe-TiO2의 철의 함량이 변화하여도 비표면적과 평균 기공 크기는 크게 변하지 않는 것을 확인할 수 있고, Fe-TiO2의 메조 기공이 형성된 것을 확인할 수 있다. Looking at Table 1, it can be seen that even when the iron content of Fe-TiO 2 is changed, the specific surface area and the average pore size do not change significantly, and it can be seen that the mesopores of Fe-TiO 2 are formed.
평가예 1Evaluation Example 1
위면이 쿼츠 유리로 이루어진 부피 5.3 L 반응기(batch reactor) 내에 실시예 1의 광촉매(Fe-TiO2)를 넣고, 아세트알데히드 초기 농도 66 ppm, 건조 공기(상대습도: ~33%, 총 압력은 760 torr) 및 상온에서 백색 LED로 가시광 영역을 조사하여 아세트알데히드의 광분해 특성을 분석하였다. 반응기 내의 아세트알데히드는 기체크로마토그래피를 이용하여 주시적으로 측정하였다. 그 결과는 도 7에 나타내었다. The photocatalyst (Fe-TiO 2 ) of Example 1 was put in a 5.3 L batch reactor with a volume of quartz glass on the top, and an initial concentration of acetaldehyde was 66 ppm, and dry air (relative humidity: -33%, total pressure was 760). torr) and a white LED at room temperature to investigate the photodecomposition characteristics of acetaldehyde. Acetaldehyde in the reactor was visually measured using gas chromatography. The results are shown in FIG. 7.
도 7은, 33 %의 습도 조건에서 가시광선 (백색광) 조사 시간에 따른 (a) 아세트알데하이드 몰수 변화, 및 (b) 아세트알데하이드의 광분해 반응의 결과 발생한 이산화탄소 몰수 변화를 나타낸 그래프이며, 도 7을 살펴보면, 실시예에서 제조된 광촉매(Fe-TiO2)는 가시광선(백색광) 조사에 의한 광촉매 활성에 의해서 아세트알데히드의 광분해가 이루어지는 것을 확인할 수 있고, 페로센 증착양이 0.09 wt %에서 가시광에서 분해 효율이 가장 큰 것을 확인할 수 있다. 또한, 철의 함량이 적어질수록 Fe-TiO2의 아세트알데하이드 광분해 속도가 빨라지는 것을 확인할 수 있다.7 is a graph showing (a) a change in the number of moles of acetaldehyde, and (b) a change in the number of moles of carbon dioxide generated as a result of the photolysis reaction of acetaldehyde according to the irradiation time of visible light (white light) under a humidity condition of 33%, and FIG. 7 Looking at, it can be seen that the photocatalyst (Fe-TiO 2 ) prepared in the Example undergoes photolysis of acetaldehyde by photocatalytic activity by irradiation with visible light (white light), and the decomposition efficiency in visible light when the amount of ferrocene deposition is 0.09 wt%. You can see this is the biggest one. In addition, it can be seen that as the iron content decreases, the acetaldehyde photodecomposition rate of Fe-TiO 2 increases.
평가예 2Evaluation Example 2
페로센 증착양이 0.13 wt %인 광촉매(Fe-TiO2)를 습도가 없는 건식 조건 및 상대습도: ~33%의 습도 조건에서 각각 평가예 1과 동일한 방법으로 아세트알데히드의 광분해 특성을 분석하였다. 반응기 내의 아세트알데히드 및 이산화탄소를 기체크로마토그래피를 이용하여 주기적으로 측정하였다. 그 결과는 도 8 및 도 9에 나타내었다. The photocatalyst (Fe-TiO 2 ) having a deposition amount of ferrocene of 0.13 wt% was analyzed for photodecomposition properties of acetaldehyde in the same manner as in Evaluation Example 1 in a dry condition without humidity and a humidity condition of ~33%. Acetaldehyde and carbon dioxide in the reactor were periodically measured using gas chromatography. The results are shown in FIGS. 8 and 9.
도 8은, 건조 조건과 33% 습도 조건에서의 아세트알데하이드 광분해 실험을 했을 때, 가시광선 조사 시간에 따른 (a) 아세트알데하이드 몰 수 변화와 (b) 아세트알데하이드의 광분해 반응의 결과 발생한 이산화탄소 몰수 변화를 나타낸 그래프이며, 도 7을 살펴보면, 점선으로 표시된 같은 아세트 알데하이드 농도 구간에서 두 그래프의 기울기는 비슷하게 나타났는데, 습도의 유무와 상관없이 가시광 조사에서 아세트 알데하이드 광분해 활성은 비슷하게 유지됨을 보여준다.FIG. 8 shows a change in the number of moles of carbon dioxide generated as a result of (a) the number of moles of acetaldehyde and (b) the change of the number of moles of acetaldehyde according to the time of irradiation with visible light when the acetaldehyde photolysis experiment was performed under dry conditions and 33% humidity conditions. Referring to FIG. 7, in the same acetaldehyde concentration section indicated by the dotted line, the slopes of the two graphs were similar, showing that the acetaldehyde photolysis activity remained similar in visible light irradiation regardless of the presence or absence of humidity.
또한, 이산화탄소 발생이 광조사 시간에 따라 증가되는 것을 확인할 수 있고, 이는 아세트 알데히드의 완전산화에 의한 이산화탄소 발생된 것이다. In addition, it can be seen that the generation of carbon dioxide increases with the light irradiation time, which is the generation of carbon dioxide by complete oxidation of acetaldehyde.
도 9는, 33% 습도 조건에서 반복적으로 아세트 알데하이드 광분해 실험에 활용하였을 때, 가시광선 조사 시간에 따른 (a) 아세트알데하이드 몰 수 변화와 (b) 아세트알데하이드의 광분해 반응의 결과 발생한 이산화탄소 몰수 변화를 나타낸 그래프이며, 도 8에서 반복적인 광분해 실험에도 높은 광촉매 활성이 유지됨을 확인할 수 있다. 9 shows the change in the number of moles of carbon dioxide generated as a result of (a) the number of moles of acetaldehyde and (b) the number of moles of carbon dioxide generated as a result of the photolysis reaction of acetaldehyde according to the visible light irradiation time when repeatedly used in the acetaldehyde photolysis experiment under 33% humidity conditions. It is a graph shown, and it can be seen from FIG. 8 that high photocatalytic activity is maintained even in repeated photolysis experiments.
종합적으로, 본 발명은, 산화철이 증착된 TiO2 (이하 Fe-TiO2)는 대표적인 휘발성 유기 화합물 중 하나인 아세트알데하이드의 광분해 실험에 활용되었고 산화철의 함량에 따른 Fe-TiO2의 아세트알데하이드 광분해 활성을 비교하였다. 그 결과 철의 함량이 약 0.09 wt% 정도로 낮을때 Fe-TiO2의 아세트알데하이드의 광분해 활성이 가장 높았고, 20 시간 안에 초기 아세트알데하이드 농도(~95 mol ppm)의 약 70%가 감소하였다. 또한 일반적으로 광촉매의 활성은 습도에 많은 영향을 받게 되지만 본 발명에서 제조한 Fe-TiO2는 건조 조건과 습도 조건에서 비슷한 촉매 활성을 보여 광촉매 활성이 습도에 민감하지 않음을 확인하였다. 다양한 철의 함량을 가지는 Fe-TiO2의 질소 흡착 실험을 진행한 결과, 철의 함량이 광촉매의 총 비표면적에 크게 영향을 주지 않은 것을 확인하였다. 또한, Fe-TiO2의 광촉매 활성은 철의 함량에 크게 영향을 받은 것으로 보았을 때 광촉매의 활성은 표면 구조보다는 증착된 산화철 나노입자와 TiO2가 이루는 계면의 전자구조가 더 중요하다는 것을 알 수 있다. 또한 투과전자현미경을 통해 철 함량이 낮아질수록 표면에 존재하는 산화철 입자의 크기가 작아지는 것을 확인하였고 1~3 나노미터 수준의 산화철 입자가 증착되었을 때 광촉매 활성이 증가될 수 있다. 분석 결과들을 통해 미루어보았을 때 아주 작은 크기의 산화철 나노입자가 약 0.09 wt%의 함량을 가질 때 Fe-TiO2는 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 전자/정공 쌍을 가장 효율적으로 분리해내어 산소/물과 반응해 라디칼을 생성시켜 아세트알데하이드를 빠르게 분해시킬 수 있다. 한 편, 타켓 유기물이 완전히 산화되지 않고 부분적으로 산화가 되어 광촉매 표면에 남아 활성 자리를 막으면 광촉매의 활성이 감소하게 되는데 이는 광촉매의 가장 큰 문제점 중의 하나로 지적받고 있다. 그러나 본 발명에서 제조한 Fe-TiO2는 반복된 아세트알데하이드 광분해 실험에도 촉매 활성이 동일하게 유지가 되었고 따라서 촉매 활성 저하의 문제점 역시 없는 것을 확인하였다. In general, in the present invention, TiO 2 on which iron oxide is deposited (hereinafter, Fe-TiO 2 ) was used in the photolysis experiment of acetaldehyde, one of the representative volatile organic compounds, and the photolysis activity of acetaldehyde of Fe-TiO 2 according to the content of iron oxide Was compared. As a result, when the iron content was as low as about 0.09 wt%, the photolysis activity of acetaldehyde of Fe-TiO 2 was highest, and about 70% of the initial acetaldehyde concentration (~95 mol ppm) decreased within 20 hours. In addition, in general, the activity of the photocatalyst is greatly affected by humidity, but Fe-TiO 2 prepared in the present invention showed similar catalytic activity under drying and humidity conditions, confirming that the photocatalytic activity is not sensitive to humidity. As a result of conducting nitrogen adsorption experiments of Fe-TiO 2 having various iron contents, it was confirmed that the iron content did not significantly affect the total specific surface area of the photocatalyst. In addition, as the photocatalytic activity of Fe-TiO 2 was greatly influenced by the iron content, it can be seen that the electronic structure of the interface between the deposited iron oxide nanoparticles and TiO 2 is more important than the surface structure of the photocatalyst. . In addition, it was confirmed through a transmission electron microscope that the smaller the iron content is, the smaller the size of the iron oxide particles present on the surface. When the iron oxide particles at the level of 1 to 3 nanometers are deposited, the photocatalytic activity can be increased. From the analysis results, when very small iron oxide nanoparticles have a content of about 0.09 wt%, Fe-TiO 2 absorbs light in the visible light region and separates electron/hole pairs most efficiently, resulting in oxygen/ It reacts with water to produce radicals that can rapidly decompose acetaldehyde. On the other hand, if the target organic material is not completely oxidized but partially oxidized and remains on the surface of the photocatalyst to block active sites, the activity of the photocatalyst decreases, which is pointed out as one of the biggest problems of the photocatalyst. However, it was confirmed that the Fe-TiO 2 prepared in the present invention maintained the same catalytic activity even in repeated acetaldehyde photolysis experiments, and thus there was no problem of deteriorating catalytic activity.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, even if the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or the described components are combined or combined in a form different from the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents. Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.
Claims (10)
상기 전원부로부터 전기 에너지를 공급받아 광에너지를 방사하는 LED 부;
상기 LED 로부터 방사되는 광에너지를 받아 활성화되는 광촉매부;를 포함하고,
상기 광촉매부는,
무기산화물 및 상기 무기산화물 상에 형성된 유기금속화합물 유래 금속 산화물층을 포함하는 광촉매를 포함하는 것이고,
상기 광촉매는 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 광활성을 갖는 것이고,
상기 금속 산화물층은 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 10 중량%인 페로센 유래 철 산화물을 포함하는 것이고,
상기 광촉매는, 30 % 이하의 습도의 건식 조건에서 광활성을 갖는 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
Power supply;
An LED unit receiving electric energy from the power supply unit and emitting light energy;
Including; a photocatalyst unit activated by receiving the light energy radiated from the LED,
The photocatalyst part,
It includes a photocatalyst comprising an inorganic oxide and a metal oxide layer derived from an organometallic compound formed on the inorganic oxide,
The photocatalyst has photoactivity in the visible light region of 400 nm or more,
The metal oxide layer contains ferrocene-derived iron oxide in an amount of 0.001 to 10% by weight relative to the inorganic oxide,
The photocatalyst has photoactivity in dry conditions of 30% or less humidity,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 광촉매부는, 상기 LED 부의 표면 상에 코팅층을 형성하는 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The photocatalyst part is to form a coating layer on the surface of the LED part,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 광촉매부는,
베이스 기재 상에 상기 광촉매가 코팅된 것으로서, 필름, 블록 및 돌기 형태 중 하나 이상의 구조를 포함하거나
베이스 입자 상에 상기 광촉매가 코팅되어 형성된 입자 형태의 구조로서,
상기 광촉매부는, 상기 LED부의 표면과 이격 형성되는 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The photocatalyst part,
The photocatalyst is coated on a base substrate, and includes a structure of at least one of a film, a block, and a protrusion, or
As a particle structure formed by coating the photocatalyst on a base particle,
The photocatalyst part is formed spaced apart from the surface of the LED part,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 전원부, LED부 및 광촉매부는 하우징 내에 구비되고,
상기 하우징 내의 상기 광촉매부로 공기를 유도하는 하나 이상의 유입구를 더 포함하거나,
상기 광촉매부의 일 표면은 상기 하우징 외부를 향해 노출된 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The power supply unit, the LED unit and the photocatalyst unit are provided in the housing,
Further comprising at least one inlet for guiding air to the photocatalyst part in the housing,
One surface of the photocatalyst part is exposed toward the outside of the housing,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 무기산화물은, Ti, Zn, Al 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The inorganic oxide comprises at least one selected from the group consisting of oxides containing at least one of Ti, Zn, Al, and Sn,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 무기산화물은, 비드, 분말, 로드, 와이어, 니들 및 섬유 형태로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 무기산화물의 크기는 1 nm 내지 500 ㎛인 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The inorganic oxide includes at least one selected from the group consisting of beads, powders, rods, wires, needles, and fibers,
The size of the inorganic oxide is 1 nm to 500 ㎛,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 무기산화물은 철을 포함하는 무기산화물을 포함하지 않는 것이고,
상기 금속 산화물층은, 상기 무기산화물 상에 증착된 페로센이 열처리된 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The inorganic oxide does not contain an inorganic oxide containing iron,
The metal oxide layer is that ferrocene deposited on the inorganic oxide is heat treated,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
상기 금속 산화물은, 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
[화학식 1]
MexOYHZ
(Me는 1족 내지 3족 중 하나 이상의 금속 원소, X, Y 및 Z는, 각각 0 내지 3에서 선택되고, X 및 Y는 0이 아니다.)
The method of claim 1,
The metal oxide includes at least one of the compounds represented by the following formula (1),
LED comprising a visible light active photocatalyst.
[Formula 1]
Me x O Y H Z
(Me is one or more metal elements from Groups 1 to 3, X, Y, and Z are each selected from 0 to 3, and X and Y are not 0.)
상기 광촉매의 비표면적은 5 (m2/g) 이상이고, 평균 기공 크기는 50 nm 이하인 것인,
가시광 활성 광촉매를 포함하는 LED.
The method of claim 1,
The specific surface area of the photocatalyst is 5 (m 2 /g) or more, and the average pore size is 50 nm or less,
LED comprising a visible light active photocatalyst.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190080598A KR102244534B1 (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Led comprising visible light active photocatalys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190080598A KR102244534B1 (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Led comprising visible light active photocatalys |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210004332A KR20210004332A (en) | 2021-01-13 |
| KR102244534B1 true KR102244534B1 (en) | 2021-04-26 |
| KR102244534B9 KR102244534B9 (en) | 2021-07-14 |
Family
ID=74142205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190080598A KR102244534B1 (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Led comprising visible light active photocatalys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102244534B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102291874B1 (en) * | 2021-05-21 | 2021-08-20 | 주식회사 비츠로 | Standing Sanitary Lighting Using Visible Light |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011063473A (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toho Titanium Co Ltd | Method for producing metal oxide-containing titanium oxide compound |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200460363Y1 (en) * | 2008-05-30 | 2012-05-21 | 옥도영 | Rock salt lamp having multi-technical and low consumption of electricity |
-
2019
- 2019-07-04 KR KR1020190080598A patent/KR102244534B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011063473A (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toho Titanium Co Ltd | Method for producing metal oxide-containing titanium oxide compound |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102291874B1 (en) * | 2021-05-21 | 2021-08-20 | 주식회사 비츠로 | Standing Sanitary Lighting Using Visible Light |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102244534B9 (en) | 2021-07-14 |
| KR20210004332A (en) | 2021-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102009397B1 (en) | Photocatalys and method for preparing the same | |
| JP6093375B2 (en) | Transparent photocatalytic coating | |
| Ghosh et al. | Mesoporous titanium dioxide nanofibers with a significantly enhanced photocatalytic activity | |
| KR102042655B1 (en) | Lighting apparatus with photocatalyst layer and air flow path | |
| KR101930709B1 (en) | Photo catalyst functional filter | |
| Gao et al. | Visible-light activate Ag/WO3 films based on wood with enhanced negative oxygen ions production properties | |
| KR102070720B1 (en) | Concrete block with inorganic oxide based photocatalyst | |
| KR102244534B1 (en) | Led comprising visible light active photocatalys | |
| KR102279008B1 (en) | Window system comprising visible light active photocatalyst for air cleaning | |
| KR102089987B1 (en) | Air dome comprising visible light active photocatalyst | |
| KR102120253B1 (en) | Curing paint composition comprising visible light active photocatalys | |
| KR102082762B1 (en) | Light emitting artificial plant comprising visible light active photocatalys | |
| KR102244078B1 (en) | Automobile interior materials comprising visible light active photocatalys | |
| KR102152874B1 (en) | Soundproofing pannel comprising visible light active photocatalyst | |
| KR102130373B1 (en) | Photocatalys and method for preparing the same | |
| KR102112259B1 (en) | Photocatalys and method for preparing the same | |
| KR102060521B1 (en) | Water proofing material comprising visible light active photocatalyst for air cleaning | |
| US20220143261A1 (en) | Photocatalyst and preparation method therefor | |
| KR102089491B1 (en) | Clay concrete comprising visible light active photocatalys | |
| KR102345659B1 (en) | Moth and dust proof net comprising visible light active photocatalyst for air cleaning | |
| KR20110098388A (en) | Preparation method of carbon material based photocatalyst with improved photo catalytic activity, the photocatalyst prepared by the former method and the filter containing the former carbon material based photo catalyst | |
| KR102128681B1 (en) | Filling material for artificial turf using photocatalyst | |
| KR102130422B1 (en) | Wall pater comprising visible light active photocatalyst | |
| KR102130376B1 (en) | Photocatalys and method for preparing the same | |
| KR102130378B1 (en) | Photocatalys and method for preparing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Publication of correction |