KR102252279B1 - Catalyst filter comprising nano metalic catalyst sprayed on the surface of suport - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 촉매 지지체 및 촉매 지지체의 표면상에 분사된 나노 금속 촉매를 포함하는 촉매 필터에 관한 것이다. 이러한 촉매 필터는 촉매 입자를 담체 자체로 성형, 제조하여 많은 양의 촉매가 소요되는 기존 특허 기술과 달리, 입자상의 촉매를 사용하여 제조한 촉매 슬러리를 이용하고, 촉매 성능을 나타내는 소량의 나노 금속 촉매를 촉매 지지체 표면에 분사한 것이다. 따라서, 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 촉매 필터 자체의 비표면적이 나노촉매 입자의 비표면적에 비하여 저하되지 않는 효과를 나타내며, 이러한 효과로 인해 실내공기 중 초저농도의 가스상 오염 물질을 제거 및 분해하는데 효과적이다. The present specification relates to a catalyst support including a catalyst support and a nano-metal catalyst sprayed on the surface of the catalyst support. Unlike conventional patented technology that requires a large amount of catalyst by molding and manufacturing catalyst particles as a carrier itself, such a catalyst filter uses a catalyst slurry prepared using a particulate catalyst, and a small amount of nano metal catalyst showing catalytic performance. Was sprayed onto the surface of the catalyst support. Accordingly, the catalyst filter according to an aspect of the present invention exhibits an effect that the specific surface area of the catalyst filter itself is not lowered compared to the specific surface area of the nanocatalyst particles. It is effective to disintegrate.

Description

지지체 표면에 분사된 나노 금속 촉매를 포함하는 촉매 필터{CATALYST FILTER COMPRISING NANO METALIC CATALYST SPRAYED ON THE SURFACE OF SUPORT}Catalyst filter containing nano metal catalyst sprayed on the surface of the support {CATALYST FILTER COMPRISING NANO METALIC CATALYST SPRAYED ON THE SURFACE OF SUPORT}

본 명세서는 나노 금속 촉매를 포함하는 촉매 필터에 관한 것이다. The present specification relates to a catalyst filter including a nano-metal catalyst.

필터 제조에 있어서, 고온 조건에서 작동하도록 하는 소재로 선택된 기존의 세라믹 필터 소재는 고가의 제품가격 때문에, 공기청정용으로는 경제성을 맞추기 어려운 단점이 있었다. 이를 극복하기 위하여 기존 필터의 경우 종이류, 면직류 등의 필터 소재에 유기 또는 무기 항균제를 표면 코팅하여 사용하였다. 그러나, 종이류 필터를 생산할 때 항균제의 코팅량이 과다하게 되면, 필터의 물성 또는 색에 영향을 미쳐 상품성이 떨어지며, 항균제의 안정성이 부족하여 효과를 얻기에 어려움이 있다. 또한, 코팅된 물질이 화학 결합하여 침전, 응집 또는 산화되는 현상이 발생됨으로써 성능이 저하되는 문제점이 있었다. In the manufacture of filters, conventional ceramic filter materials selected as materials to operate in high temperature conditions have a disadvantage that it is difficult to meet economical efficiency for air cleaning because of the high product price. In order to overcome this, in the case of the existing filter, an organic or inorganic antibacterial agent was coated on the surface of filter materials such as paper and cotton. However, when the amount of coating of the antimicrobial agent is excessive when producing a paper filter, it affects the physical properties or color of the filter, resulting in poor marketability, and it is difficult to obtain an effect due to insufficient stability of the antimicrobial agent. In addition, there is a problem in that the performance is deteriorated as a phenomenon in which the coated material is chemically bonded to precipitate, aggregate or oxidize occurs.

한국특허공보 336963호Korean Patent Publication No. 336963 한국특허공보 1154903호Korean Patent Publication No. 1154903

합성한 나노입자를 필터 미디어에 담지하여 제조하는 종래의 담지 촉매 제조법은, 입자의 응집(뭉침), 바인더의 덮임 현상이 일어나 원 물질인 나노촉매 입자의 비표면적에 비해 담지 촉매의 비표면적이 크게 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 나노입자의 표면 분산도를 높이기 어렵고, 나노촉매 입자가 대량으로 소요되므로 촉매 코팅 필터의 상업화와 대량 생산에 큰 걸림돌이 되고 있다. In the conventional supported catalyst manufacturing method in which the synthesized nanoparticles are supported on a filter media, the specific surface area of the supported catalyst is larger than the specific surface area of the original nanocatalyst particles due to the aggregation (aggregation) of the particles and the covering of the binder. There was a problem of deterioration. In addition, it is difficult to increase the degree of surface dispersion of nanoparticles, and because a large amount of nanocatalyst particles are required, it is a major obstacle to commercialization and mass production of catalyst coating filters.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 명세서는 나노 금속 촉매를 포함하는 촉매 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present specification aims to provide a catalyst filter including a nano metal catalyst.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일측면에 있어서 촉매 지지체 및 촉매 지지체 표면에 분사된 나노 금속 촉매를 포함하는 촉매 필터를 제공한다. 또한, 본 발명은 일측면에 있어서, 슬러리 상태, 바인더 종류, 온도, 제조시간 등 제조 방법을 다양하게 다르게 하여 공기 청정용으로 매우 우수한 휘발성 유기화합물 분해 활성을 나타내는 촉매 필터를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a catalyst support and a catalyst filter including a nano-metal catalyst sprayed on the surface of the catalyst support in one aspect. In addition, in one aspect, the present invention provides a catalytic filter exhibiting very excellent volatile organic compound decomposition activity for air cleaning by variously different manufacturing methods such as slurry state, binder type, temperature, and manufacturing time.

본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 촉매 입자를 담체 자체로 성형, 제조하여 많은 양의 촉매가 소요되는 기존 특허 기술과 달리, 입자상의 촉매를 사용하여 제조한 촉매 슬러리를 이용하고, 촉매 성능을 나타내는 소량의 나노 금속 촉매를 촉매 지지체 표면에 분사한 것이다. 이러한 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 슬러리 상태, 바인더 종류, 온도, 제조시간 등 제조 방법이 기존 특허들과는 상이하며 저온에서 활성을 나타내고 경제성이 탁월한 공기 청정용 촉매 필터에 해당한다. The catalyst filter according to an aspect of the present invention uses a catalyst slurry prepared by using a particulate catalyst, unlike the existing patented technology, which requires a large amount of catalyst by molding and manufacturing catalyst particles as a carrier itself. A small amount of the nano-metal catalyst shown was sprayed onto the surface of the catalyst support. The catalyst filter according to an aspect of the present invention corresponds to a catalytic filter for air cleaning that exhibits activity at low temperatures and is excellent in economical efficiency, differing from existing patents in a method of manufacturing such as slurry state, binder type, temperature, and manufacturing time.

따라서, 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 촉매 필터 자체의 비표면적이 나노촉매 입자의 비표면적에 비하여 저하되지 않는 효과를 나타내며, 이러한 효과로 인해 실내공기 중 초저농도의 가스상 오염 물질을 제거 및 분해하는데 효과적이다. 또한, 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터를 공기 청정관련 분야에 적용할 경우 높은 시장 경쟁력을 보일 것으로 예상된다. Accordingly, the catalyst filter according to an aspect of the present invention exhibits an effect that the specific surface area of the catalyst filter itself is not lowered compared to the specific surface area of the nanocatalyst particles. Effective to decompose. In addition, when the catalytic filter according to an aspect of the present invention is applied to an air cleaning-related field, it is expected to show high market competitiveness.

도 1은 촉매 지지체 표면상에 분사되는 나노 금속 촉매를 포함하는 코팅 슬러리를 제조하는 과정을 나타낸 도식도이다. 화살표 방향을 따라서 나노 금속 촉매를 포함하는 코팅 슬러리가 제조된다.
도 2는 제조된 코팅 슬러리를 스프레이 코팅 방법과 저온 건조 방식을 통하여 촉매 필터를 제조하는 과정을 나타낸 도식도이다. a)는 촉매 지지체의 하나인 카본 골판지 필터에 코팅 슬러리를 분사하는 것을 나타낸 그림이며, b)는 코팅 슬러리가 분사된 촉매 지지체를 건조하는 모습을 나타낸 그림이다.
도 3은 제조된 촉매 필터의 내구성을 확인한 결과를 나타내는 그림으로서, 기존 딥-코팅 방법에 의해 제조된 필터와 본 발명의 일측면에 따른 촉매필터의 외형을 나타낸 사진이다.
도 4는 제조된 카본 골판지 필터의 표면을 광학 및 주사전자현미경을 이용하여 관찰한 사진이다.
1 is a schematic diagram showing a process of preparing a coating slurry including a nano-metal catalyst sprayed on the surface of a catalyst support. A coating slurry containing a nano metal catalyst is prepared along the direction of the arrow.
2 is a schematic diagram showing a process of manufacturing a catalyst filter through a spray coating method and a low-temperature drying method of the prepared coating slurry. a) is a picture showing the spraying of the coating slurry on the carbon corrugated board filter, which is one of the catalyst supports, and b) is a picture showing the drying of the catalyst support on which the coating slurry has been sprayed.
3 is a diagram showing a result of confirming the durability of the manufactured catalytic filter, and is a photograph showing the external appearance of a filter manufactured by a conventional dip-coating method and a catalytic filter according to an aspect of the present invention.
Figure 4 is a photograph of the surface of the manufactured carbon corrugated filter observed using an optical and scanning electron microscope.

본 발명은 일 측면에 있어서, 촉매 지지체 및 촉매 지지체 표면에 분사된 나노 금속 촉매를 포함하는 촉매 필터에 관한 것이다. In one aspect, the present invention relates to a catalyst support including a catalyst support and a nano-metal catalyst sprayed on the surface of the catalyst support.

본 발명의 일 측면에 있어서, 나노 금속 촉매는 촉매 지지체 표면에 스프레이 코팅된 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the nano-metal catalyst may be spray-coated on the surface of the catalyst support.

본 발명의 일 측면에 있어서, 나노 금속 촉매는 촉매 지지체 표면에 분사되어 박막층을 형성하는 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the nano metal catalyst may be sprayed onto the surface of the catalyst support to form a thin film layer.

본 발명의 일 측면에 있어서, 촉매 지지체는 종이류, 면직류, 세라믹류 일 수 있다. In one aspect of the present invention, the catalyst support may be paper, cotton, or ceramic.

본 발명의 일 측면에 있어서, 촉매 지지체는 카본 페이퍼, 카본 골판지(corrugated type carbon paper), 카본 클로스(carbon cloth), 카본 펠트(carbon felt), 섬유소재 직물지, 셀룰로오스 펄프지, 부직포, 허니컴 종이 필터 및 코디어라이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. In one aspect of the present invention, the catalyst support is carbon paper, corrugated type carbon paper, carbon cloth, carbon felt, textile paper, cellulose pulp paper, nonwoven fabric, honeycomb paper filter And it may be at least one selected from the group consisting of cordierite.

본 발명의 일 측면에 있어서, 나노 금속 촉매는 백금 또는 팔라듐인 귀금속 촉매; 또는 구리, 망간, 철, 바나듐, 몰리브덴, 코발트, 니켈 및 아연 중 하나 이상을 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 규소(SiO2), 및 산화 알루미늄(Al2O3)중 하나 이상에 함침시킨 전이금속 촉매 일 수 있다. In one aspect of the present invention, the nano metal catalyst is a noble metal catalyst of platinum or palladium; Or a transition in which at least one of copper, manganese, iron, vanadium, molybdenum, cobalt, nickel, and zinc is impregnated with at least one of titanium dioxide (TiO 2 ), silicon dioxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3) It may be a metal catalyst.

본 발명의 일 측면에 있어서, 나노 금속 촉매는 산화망간-티타니아 촉매 또는 바나디아-티타니아 촉매일 수 있다. In one aspect of the present invention, the nano metal catalyst may be a manganese oxide-titania catalyst or a vanadia-titania catalyst.

본 발명의 일 측면에 있어서, 나노 금속 촉매는 화학적 기상 응축법으로 제조된 것일 수 있다. 이러한 화학적 기상 응축법의 경우 대한민국 특허출원 10-2012-0076675, 10-2012-0074786, 및 10-2012-0054254호에 기재되어 있으며, 본 명세서는 이러한 특허출원의 내용을 참조로 포함한다. In one aspect of the present invention, the nano metal catalyst may be prepared by a chemical vapor phase condensation method. The chemical vapor phase condensation method is described in Korean Patent Application Nos. 10-2012-0076675, 10-2012-0074786, and 10-2012-0054254, and the present specification includes the contents of these patent applications by reference.

본 발명의 일 측면에 있어서, 산화망간-티타니아 촉매는 티타니아 입자에 산화망간이 담지된 촉매로서, 비표면적이 200㎡/g 내지 300㎡/g일 수 있다. In one aspect of the present invention, the manganese oxide-titania catalyst is a catalyst in which manganese oxide is supported on titania particles, and may have a specific surface area of 200 m 2 /g to 300 m 2 /g.

본 발명의 일 측면에 있어서, 나노 금속 촉매는 촉매 필터의 중량을 기준으로 15중량% 내지 30중량%일 수 있다. 구체적으로 나노 금속 촉매는 촉매 필터의 중량을 기준으로 5중량% 이상, 10중량% 이상, 15중량%이상, 17중량%이상, 19중량%이상, 20중량%이상, 21중량% 이상, 25중량%이상, 30중량%이상, 35중량%이상, 또는 40중량% 이상 이거나 50중량% 이하, 45중량%이하, 40중량%이하, 35중량%이하, 30중량%이하, 25중량%이하, 23중량%이하, 21중량%이하, 20중량%이하, 19중량%이하, 17중량%이하, 15중량%이하, 10중량%이하, 또는 5중량%이하 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one aspect of the present invention, the nano metal catalyst may be 15% to 30% by weight based on the weight of the catalyst filter. Specifically, the nano-metal catalyst is 5% by weight or more, 10% by weight or more, 15% by weight or more, 17% by weight or more, 19% by weight or more, 20% by weight or more, 21% by weight or more, 25% by weight based on the weight of the catalyst filter. % Or more, 30% by weight or more, 35% by weight or more, or 40% by weight or more, or 50% by weight or less, 45% by weight or less, 40% by weight or less, 35% by weight or less, 30% by weight or less, 25% by weight or less, 23 Weight% or less, 21% by weight or less, 20% by weight or less, 19% by weight or less, 17% by weight or less, 15% by weight or less, 10% by weight or less, or 5% by weight or less, but is not limited thereto.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 촉매필터에서 단위 면적당 나노 금속 촉매의 중량은 300g/m2 내지 450g/m2일 수 있다. 구체적으로 촉매필터에서 단위 면적당 나노 금속 촉매의 중량은 200 g/m2이상, 250 g/m2이상, 300g/m2이상, 350 g/m2이상, 370 g/m2이상, 380 g/m2이상, 390 g/m2이상, 400 g/m2이상, 420 g/m2이상, 450 g/m2이상, 500 g/m2이상, 또는 600 g/m2이상이거나 600 g/m2이하, 500 g/m2이하, 450 g/m2이하, 420 g/m2이하, 400 g/m2이하, 390 g/m2이하, 380 g/m2이하, 370 g/m2이하, 350 g/m2이하, 300 g/m2이하, 250 g/m2이하, 또는 200 g/m2이하일 수 있다. 이러한 촉매필터의 단위 면적당 나노 금속 촉매의 중량은 촉매 필터의 단위 면적당 코팅율 또는 촉매필터의 단위면적당 나노 금속 촉매의 비율과 상호 교환적으로 사용될 수 있다. In one aspect of the present invention, the weight of the nano-metal catalyst per unit area in the catalytic filter may be 300 g/m 2 to 450 g/m 2 . Specifically, the weight of the nano-metal catalyst per unit area in the catalytic filter is 200 g/m 2 or more, 250 g/m 2 or more, 300 g/m 2 or more, 350 g/m 2 or more, 370 g/m 2 or more, 380 g/ m 2 or more, 390 g/m 2 or more, 400 g/m 2 or more, 420 g/m 2 or more, 450 g/m 2 or more, 500 g/m 2 or more, or 600 g/m 2 or more, or 600 g/ m 2 or less, 500 g/m 2 or less, 450 g/m 2 or less, 420 g/m 2 or less, 400 g/m 2 or less, 390 g/m 2 or less, 380 g/m 2 or less, 370 g/m It may be 2 or less, 350 g/m 2 or less, 300 g/m 2 or less, 250 g/m 2 or less, or 200 g/m 2 or less. The weight of the nano-metal catalyst per unit area of the catalytic filter may be used interchangeably with the coating rate per unit area of the catalytic filter or the ratio of the nano-metal catalyst per unit area of the catalytic filter.

본 발명은 일 측면에 있어서, 본 발명의 일 측면에 따른 촉매 ??터를 제조하는 방법으로서, 나노 금속 촉매를 촉매 지지체 표면상에 분사시키는 분사 단계를 포함하는 촉매 필터의 제조방법에 관한 것일 수 있다. In one aspect, the present invention may relate to a method of manufacturing a catalyst filter including an injection step of injecting a nano metal catalyst onto a surface of a catalyst support as a method of manufacturing a catalyst catalyst according to an aspect of the present invention. have.

본 발명의 일 측면에 있어서, 분사는 스프레이 코팅 방식일 수 있다. In one aspect of the present invention, spraying may be a spray coating method.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 방법은 분사 단계 이후에 나노 금속 촉매를 촉매 지지체 표면 상에 고르게 펴는 분배 단계를 더 포함할 수 있다. In one aspect of the present invention, the method may further include a distribution step of evenly spreading the nanometallic catalyst on the surface of the catalyst support after the spraying step.

본 발명의 일 측면에 있어서, 분배 단계는 압축 공기를 이용하여 나노 금속 촉매를 촉매 지지체 표면 상에 고르게 펴는 단계일 수 있다. In one aspect of the present invention, the distributing step may be a step of evenly spreading the nano metal catalyst on the surface of the catalyst support using compressed air.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 방법은 분사 단계 이후에 촉매 지지체를 건조시키는 건조 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일 측면에 있어서, 건조단계는 분사 단계 및 분배 단계 이후에 수행되는 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the method may further include a drying step of drying the catalyst support after the spraying step. Specifically, in one aspect of the present invention, the drying step may be performed after the spraying step and the dispensing step.

본 발명의 일 측면에 있어서, 건조 단계는 40~70℃의 온도에서 2~10시간 동안 수행될 수 있다. 구체적으로 건조 단계의 온도는 30℃이상, 35℃이상, 40℃이상, 50℃이상, 60℃이상, 70℃이상, 또는 80℃이상 이거나 80℃이하, 70℃이하, 65℃이하, 60℃이하, 55℃이하, 50℃이하, 45℃이하, 40℃이하, 35℃이하, 또는 30℃이하 일 수 있다. 또한, 구체적으로 건조 단계의 수행 시간은 2시간 이상, 3시간 이상, 4시간 이상, 5시간 이상, 6시간 이상, 7시간 이상, 8시간 이상, 9시간 이상, 또는 10시간 이상 이거나 10시간 이하, 9시간 이하, 8시간 이하, 7시간 이하, 6시간 이하, 5시간 이하, 4시간 이하, 3시간 이하, 또는 2시간 이하 일 수 있다. In one aspect of the present invention, the drying step may be performed for 2 to 10 hours at a temperature of 40 to 70 °C. Specifically, the temperature of the drying step is 30℃ or more, 35℃ or more, 40℃ or more, 50℃ or more, 60℃ or more, 70℃ or more, or 80℃ or more, or 80℃ or less, 70℃ or less, 65℃ or less, 60℃ Hereinafter, it may be 55°C or less, 50°C or less, 45°C or less, 40°C or less, 35°C or less, or 30°C or less. In addition, specifically, the execution time of the drying step is 2 hours or more, 3 hours or more, 4 hours or more, 5 hours or more, 6 hours or more, 7 hours or more, 8 hours or more, 9 hours or more, or 10 hours or more or 10 hours or less. , 9 hours or less, 8 hours or less, 7 hours or less, 6 hours or less, 5 hours or less, 4 hours or less, 3 hours or less, or 2 hours or less.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 방법은 촉매 지지체의 한쪽 표면에 나노 금속 촉매의 분사 단계, 분배 단계, 및 건조 단계를 수행한 뒤, 촉매 지지체의 반대쪽 표면에 나노 금속 촉매의 분사 단계, 분배 단계, 및 건조단계를 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 측면에 있어서, 한쪽 표면에 대한 건조단계는 3~5시간 동안 수행하고 반대쪽 표면에 대한 건조는 7 내지 9시간 동안 수행할 수 있다. In one aspect of the present invention, the method comprises a spraying step, a distribution step, and a drying step of the nano metal catalyst on one surface of the catalyst support, and then the spraying step and the distribution step of the nano metal catalyst on the opposite surface of the catalyst support. , And may be to perform a drying step. Specifically, in one aspect of the present invention, the drying step for one surface may be performed for 3 to 5 hours, and the drying step for the other surface may be performed for 7 to 9 hours.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 방법은 건조 단계 이후에 이물질을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one aspect of the present invention, the method may further include removing foreign substances after the drying step.

본 발명의 일 측면에 있어서, 이물질을 제거하는 단계는 압축 공기를 촉매 지지체에 불어 넣어 수행하는 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the step of removing foreign substances may be performed by blowing compressed air into the catalyst support.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 방법은 분사 단계 이전에 나노 금속 촉매를 포함하는 코팅 슬러리를 제조하는 단계를 더 포함하고, 분사 단계는 상기 코팅 슬러리를 촉매 지지체에 분사하는 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the method further includes preparing a coating slurry including a nano metal catalyst before the spraying step, and the spraying step may be spraying the coating slurry onto the catalyst support.

본 발명의 일 측면에 있어서, 코팅슬러리를 제조하는 단계는 a) 증류수에 메틸셀룰로오스를 첨가하여 30 내지 50℃에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하고; b) a)의 슬러리에 벤토나이트를 첨가하여 30 내지 50℃에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하고; c) b)의 슬러리에 나노 금속 촉매를 첨가하여 30 내지 50℃에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하는 것을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 측면에 있어서, 코팅 슬러리는 코팅슬러리의 총 중량을 기준으로 나노 금속 촉매 15 내지 20wt%, 벤토나이트 8 내지 12wt%, 메틸셀룰로오스 1 내지 2wt% 및 물 70 내지 75wt%의 비율로 혼합되거나 제조된 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the step of preparing the coating slurry comprises: a) adding methylcellulose to distilled water and stirring at 30 to 50°C for 1 to 3 hours; b) adding bentonite to the slurry of a) and stirring at 30 to 50° C. for 1 to 3 hours; c) It may include adding a nano metal catalyst to the slurry of b) and stirring at 30 to 50° C. for 1 to 3 hours. In one aspect of the present invention, the coating slurry is mixed in a ratio of 15 to 20 wt% of nano metal catalyst, 8 to 12 wt% of bentonite, 1 to 2 wt% of methylcellulose, and 70 to 75 wt% of water based on the total weight of the coating slurry. It may be manufactured.

이하 실시예, 비교예 및 실험예를 기재하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 예에 나타나는 재료, 시약, 비용, 조작 등은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. Materials, reagents, costs, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited by the specific examples shown below.

[실시예 1] 나노 금속 촉매가 분사된 카본 골판지 필터의 제조[Example 1] Preparation of a carbon corrugated filter in which a nano-metal catalyst was sprayed

(1) 나노 금속 촉매 분말의 제조(1) Preparation of nano metal catalyst powder

본 실시예에서 사용되는 티타니아 입자 및 산화 망간은 대한민국 특허출원 10-2012-0076675호의 [실시예 1] 또는 대한민국 특허출원 10-2012-0054254호의 [실시예] 부분에 기재된 내용에 의하여 제조되었다. The titania particles and manganese oxide used in this example were prepared according to the contents described in [Example 1] of Korean Patent Application No. 10-2012-0076675 or [Example] of Korean Patent Application No. 10-2012-0054254.

구체적으로, 티타늄 테트라-이소-프로폭사이드(TTIP ; Titanium tetra-iso-propoxide, Ti[OCH(CH3)2]4) 용액에 망가니즈 아세테이트(Manganese acetate, Mn(CH3COO)2)를 전구체 전체 중량 기준으로 5.0중량%가 되도록 첨가하였다. 그리고 상기 전구체 혼합물을 오일 배스에 침지된 버블러에 투입하고, 버블러의 온도를 95℃로 유지하여 기화시켰다. 다음으로, 기화된 전구체 혼합물을 아르곤(Ar) 가스를 이용하여 전기로의 알루미나 튜브(Alumina tube)에 이송되도록 하였다. 이와 함께 압축공기를 알루미나 튜브에 공급하였다. Specifically, titanium tetra-iso-propoxide (TTIP; Titanium tetra-iso-propoxide, Ti[OCH(CH 3 ) 2 ] 4 ) manganese acetate (Mn(CH 3 COO) 2 ) in a solution It was added to be 5.0% by weight based on the total weight of the precursor. Then, the precursor mixture was put into a bubbler immersed in an oil bath, and the temperature of the bubbler was maintained at 95°C to evaporate. Next, the vaporized precursor mixture was transferred to an alumina tube of an electric furnace using argon (Ar) gas. Together with this, compressed air was supplied to the alumina tube.

이때, 아르곤(Ar) 가스는 0.7L/min, 압축공기는 7.0L/min의 유량으로 알루미나 튜브에 주입하고, 알루미나 튜브 내의 온도를 900℃로 유지하여 티타니아(TiO2) 표면에 이산화망간(MnO2)이 코팅된 코어-셸 구조의 산화망간-티타니아 촉매를 기상 합성하였다. 이후, 제조된 촉매를 냉각수가 흐르는 이중관 형태의 포집기에서 50℃로 냉각시켜 2시간 간격으로 촉매 입자를 포집, 회수하였다. At this time, argon (Ar) gas is injected into the alumina tube at a flow rate of 0.7 L/min and compressed air is 7.0 L/min, and the temperature in the alumina tube is maintained at 900°C, and manganese dioxide (MnO 2 ) is placed on the surface of titania (TiO 2 ). ) Coated core-shell structure of manganese oxide-titania catalyst was synthesized in a gas phase. Thereafter, the prepared catalyst was cooled to 50° C. in a double tube-type collector through which cooling water flows, and the catalyst particles were collected and recovered at intervals of 2 hours.

(2) 코팅 슬러리의 제조(2) Preparation of coating slurry

촉매 지지체에 나노 금속 촉매를 분사시키기 위하여 이러한 촉매를 포함하는 코팅 슬러리를 도 1에 나타낸 순서대로 제조하였다. 코팅 슬러리는 상기 나노 금속 촉매의 중량을 기준으로 하여 중량비를 설정해 제조하였다. 이러한 코팅 슬러리는 금속 촉매 15 내지 20wt%, 벤토나이트 8 내지 12wt%, 메틸셀룰로오스 1 내지 2wt% 및 물 70 내지 75wt%의 혼합 비율로 제조될 수 있다. In order to spray the nano-metal catalyst on the catalyst support, a coating slurry containing such a catalyst was prepared in the order shown in FIG. 1. The coating slurry was prepared by setting a weight ratio based on the weight of the nano metal catalyst. This coating slurry may be prepared in a mixing ratio of 15 to 20 wt% of a metal catalyst, 8 to 12 wt% of bentonite, 1 to 2 wt% of methylcellulose, and 70 to 75 wt% of water.

구체적으로 순수한 증류수 100L에 메틸셀룰로오스를 2g 첨가하고, 40℃에서 2시간 가량 교반하여 증류수에 메틸셀룰로오스를 충분히 풀어주었다. 그렇게 만들어진 슬러리가 충분히 풀린 뒤에 벤토나이트 15g을 응집이 일어나지 않도록 소량씩 첨가하고 동일한 온도(40℃)에서 2시간 가량 교반하여 점도를 조절하였다. 이렇게 제조된 슬러리에 (1)에서 제조된 산화망간-티타니아 촉매 25g을 첨가하고 동일한 온도(40℃)에서 풀어질 때까지 2시간 가량 교반하여 코팅 슬러리를 제조하였다. Specifically, 2 g of methyl cellulose was added to 100 L of pure distilled water, followed by stirring at 40° C. for 2 hours to sufficiently dissolve methyl cellulose in distilled water. After the resulting slurry was sufficiently dissolved, 15 g of bentonite was added in small portions to prevent aggregation, and the viscosity was adjusted by stirring at the same temperature (40° C.) for about 2 hours. To the thus prepared slurry, 25 g of the manganese oxide-titania catalyst prepared in (1) was added and stirred at the same temperature (40° C.) for about 2 hours to prepare a coating slurry.

(3) 카본골판지 촉매 지지체에 코팅 슬러리를 분사(3) Spraying the coating slurry on the carbon corrugated paper catalyst support

(2)에서 제조된 코팅 슬러리를 도 2에 나타낸 바와 같이 스프레이 분사 방식으로 도 3의 그림과 같은 형태의 카본골판지(㈜엔지텍) 표면에 분사시켰다. 이렇게 카본골판지 표면에 분사시킨 코팅 슬러리를 압축 공기를 이용하여 뭉친 부분이 없이 고루 펴지게 하였다. 그런 뒤 카본 골판지를 60℃의 건조기에 넣고 4시간 동안 건조시켰다. 건조 된 카본골판지의 뒷면에 마찬가지로 코팅 슬러리를 분사시키고, 압축 공기를 이용하여 뭉친 부분이 없이 고루 펴지게 한 뒤 60℃ 건조기에 넣고 8시간 동안 건조시켰다. 이렇게 양면이 나노 금속 촉매를 포함하는 박막층으로 코팅된 카본 골판지에 압축 공기를 불어넣어 이물질을 제거하고 도 3과 같은 형태의 나노 금속 촉매가 분사된 카본 골판지 필터 촉매를 수득하였다. As shown in FIG. 2, the coating slurry prepared in (2) was sprayed onto the surface of carbon corrugated cardboard (ENGTECH) in the form of the figure in FIG. 3 by spray spraying. The coating slurry sprayed on the carbon corrugated cardboard surface was spread evenly without clumping by using compressed air. Then, the carbon corrugated board was put in a dryer at 60° C. and dried for 4 hours. Likewise, the coating slurry was sprayed on the back side of the dried carbon corrugated cardboard, spread evenly without clumps using compressed air, and then placed in a dryer at 60° C. and dried for 8 hours. In this way, compressed air was blown into the carbon corrugated board coated with a thin film layer containing a nano metal catalyst to remove foreign substances, and a carbon corrugated board filter catalyst having a nano metal catalyst sprayed as shown in FIG. 3 was obtained.

[비교예 1] 딥-코팅 방식에 의한 카본 골판지 필터의 제조[Comparative Example 1] Preparation of carbon corrugated cardboard filter by dip-coating method

(2)에서 제조된 코팅 슬러리를 이용하여 기존 방식에 따라 딥-코팅 방식으로 카본 골판지 촉매 필터를 제조하였다. Using the coating slurry prepared in (2), a carbon corrugated cardboard catalyst filter was prepared by dip-coating according to the conventional method.

구체적으로, 도 3의 그림과 같은 카본 골판지를 준비하고 코팅 슬러리에 10분 가량 담가놓았다. 10분이 지난 후, 촉매 슬러리에서 카본 골판지를 꺼내어 골판지 구멍(cell)에 들어가 있는 촉매 슬러리를 압축공기 등을 이용하여 촉매입자들이 모두 날아가지 않으면서 골판지 구멍(cell)은 확보가 되도록 불어주어 촉매 슬러리가 고르게 카본 골판지에 묻도록 하였다. 해당 작업이 완료되고 촉매 슬러리가 고르게 카본 골판지에 분포한 상태로 되면 건조로(Dryer)를 이용하여 60℃의 온도에서 2시간 건조 시켰다. 이후 건조된 카본 골판지에 대해 상기 방법을 3회 더 반복하였다. 이후 촉매 슬러리가 묻은 카본 골판지를 건조로(Dryer)를 이용하여 밤새(10시간 이상) 60℃의 내부 공기온도로 유지하면서 건조 시켰다. 이후 건조로에서 꺼낸 촉매가 부착된 카본 골판지를 소성기를 이용하여 60℃의 온도 (승온 10oC/min.)에서 3시간 동안 공기가 흐르는 분위기에서 소성하였다. Specifically, a carbon corrugated board as shown in FIG. 3 was prepared and immersed in the coating slurry for about 10 minutes. After 10 minutes, take out the carbon corrugated cardboard from the catalyst slurry and blow the catalyst slurry in the corrugated cardboard cells using compressed air so that all the catalyst particles do not fly away and the corrugated cardboard cells are secured. Was evenly applied to the carbon corrugated board. When the work was completed and the catalyst slurry was evenly distributed on the carbon corrugated board, it was dried for 2 hours at a temperature of 60°C using a dryer. Thereafter, the method was repeated three more times for the dried carbon corrugated board. After that, the carbon corrugated cardboard with the catalyst slurry was dried overnight (more than 10 hours) while maintaining the internal air temperature of 60 ℃ using a drying furnace (Dryer). Afterwards, the carbon corrugated cardboard with the catalyst removed from the drying furnace was fired in an atmosphere in which air flows for 3 hours at a temperature of 60° C. (heating 10 o C/min.) using a calciner.

[비교예 2] 딥-코팅 방식에 의한 코디어라이트 필터의 제조[Comparative Example 2] Preparation of cordierite filter by dip-coating method

(2)에서 제조된 코팅 슬러리를 이용하여 기존 방식에 따른 딥-코팅 방식으로 코디어라이트 필터를 제조하였다. Using the coating slurry prepared in (2), a cordierite filter was manufactured by a dip-coating method according to an existing method.

허니컴(Honeycomb) 형태의 코디어라이트 지지체는 촉매 슬러리를 이용하여 촉매를 부착하기 이전에 증류수로 희석된 질산수용액을 사용하여 표면을 세척하는 전처리를 하였다. 사용한 희석된 질산수용액은 질산(Nitric Acid, 69.0 내지 70.0%)을 사용하였고 증류수 1L 기준으로 질산은 200mL를 넣어 제조하였다. 상기 질산수용액은 수온을 100℃로 유지하였다. 허니컴 형태의 코디어라이트 지지체를 상기 질산수용액에 모든 부분이 잠기도록 담가 2시간 동안 놓아두었다. 이후 수용액에서 빼낸 허니컴 형태의 코디어라이트는 증류수를 이용하여 표면을 깨끗이 씻어낸 후 건조로(Dryer)를 이용하여 100℃의 온도로 7시간 건조를 하였다. The honeycomb type cordierite support was subjected to a pretreatment of washing the surface using an aqueous nitric acid solution diluted with distilled water before attaching the catalyst using a catalyst slurry. Nitric acid (69.0 to 70.0%) was used as the diluted aqueous nitric acid solution, and 200 mL of silver nitrate was added based on 1 L of distilled water. The aqueous nitric acid solution maintained the water temperature at 100°C. The cordierite support in the form of a honeycomb was soaked in the nitric acid aqueous solution so that all parts were immersed and left for 2 hours. Subsequently, the honeycomb type cordierite extracted from the aqueous solution was washed with distilled water and dried at a temperature of 100° C. for 7 hours using a drying furnace.

상기 방법으로 질산수용액 전처리를 마친 허니컴 형태의 코디어라이트 지지체(허니컴 지지체로 표기)를 상기 실시예 1에서 제조된 코팅 슬러리에 10분 가량 담가놓았다. 10분이 지난 후, 촉매 슬러리에서 허니컴 지지체를 꺼내어 지지체 구멍(cell)에 들어가 있는 촉매 슬러리를 압축공기 등을 이용하여 촉매입자들이 모두 날아가지 않으면서 지지체 구멍(cell)은 확보가 되도록 불어주어 촉매 슬러리가 고르게 허니컴 지지체에 묻도록 하였다. 해당 작업이 완료되고 촉매 슬러리가 고르게 허니컴 지지체에 분포한 상태로 되면 건조로(Dryer)를 이용하여 100℃의 온도에서 2시간 건조 시켰다. 이후 건조된 허니컴 지지체에 대해 상기 방법을 3회 더 반복하였다. 이후 촉매 슬러리가 묻은 허니컴 지지체를 건조로(Dryer)를 이용하여 밤새(10시간 이상) 100℃의 내부 공기온도로 유지하면서 건조 시켰다. 이후 건조로에서 꺼낸 촉매가 부착된 허니컴 지지체를 소성기를 이용하여 300oC의 온도 (승온 10oC/min.)에서 3시간 동안 공기가 흐르는 분위기에서 소성하였다. A honeycomb-shaped cordierite support (represented as a honeycomb support), which had been pretreated with an aqueous nitric acid solution by the above method, was immersed in the coating slurry prepared in Example 1 for about 10 minutes. After 10 minutes, take out the honeycomb support from the catalyst slurry and blow the catalyst slurry in the support cell using compressed air so that all the catalyst particles do not fly away and the support cell is secured. Were evenly buried on the honeycomb support. When the work was completed and the catalyst slurry was evenly distributed on the honeycomb support, it was dried for 2 hours at a temperature of 100°C using a dryer. Thereafter, the method was repeated three more times for the dried honeycomb support. Thereafter, the honeycomb support with the catalyst slurry was dried while maintaining the internal air temperature of 100°C overnight (more than 10 hours) using a dryer. Subsequently, the honeycomb support with the catalyst removed from the drying furnace was fired in an atmosphere in which air flows for 3 hours at a temperature of 300 o C (heating 10 o C/min.) using a calciner.

[시험예 1] 서로 다른 방식으로 제조된 카본골판지 필터의 내구성 평가[Test Example 1] Durability evaluation of carbon corrugated paper filters manufactured in different ways

본 발명의 일측면에 따라 나노 금속 촉매가 분산된 카본골판지 필터인 실시예 1과 딥-코팅 방법으로 제조된 카본골판지 필터인 비교예 1의 내구성을 평가하였다. 구체적으로, 실시예와 비교예에 기재된 방법에 의하여 제조된 카본 골판지 필터가 코팅 및 제조된 뒤에 그 외형이 어떻게 변형되는지를 기준으로 내구성을 평가하였으며, 이러한 결과는 도 3에 나타내었다. According to one aspect of the present invention, the durability of Example 1, which is a carbon corrugated paper filter in which a nano metal catalyst is dispersed, and Comparative Example 1, which is a carbon corrugated paper filter manufactured by a dip-coating method, was evaluated. Specifically, durability was evaluated based on how the appearance of the carbon corrugated cardboard filter manufactured by the method described in Examples and Comparative Examples was coated and manufactured, and then its appearance was deformed, and these results are shown in FIG. 3.

도 3에 따르면, 본 발명의 일측면에 따른 스프레이 코팅 방법으로 제조한 카본 골판지의 경우 카본 골판지 사이의 접착 물질이 내구성이 저하되지 않고 필터를 제조한 후에도 골판지들이 서로 떨어지지 않아 원형을 유지하는 것을 확인할 수 있으나, 이와 달리 기존 기술인 딥-코팅 방법으로 제조된 카본 골판지의 경우 제조 후에 접착 물질의 접착 내구성이 저하되어 필터의 외형 구조가 저절로 파괴되는 것을 확인할 수 있다. According to Figure 3, in the case of the carbon corrugated cardboard manufactured by the spray coating method according to one aspect of the present invention, it was confirmed that the adhesive material between the carbon corrugated boards did not deteriorate in durability, and the corrugated cardboards did not fall apart from each other even after the filter was manufactured to maintain the circle However, in contrast to this, in the case of carbon corrugated cardboard manufactured by the conventional dip-coating method, it can be confirmed that the adhesion durability of the adhesive material is lowered after manufacturing, so that the external structure of the filter is spontaneously destroyed.

따라서, 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 필터 외형의 내구성을 유지시키면서 휘발성 유기화합물을 분해할 수 있는 우수한 효과를 가진다. Therefore, the catalytic filter according to an aspect of the present invention has an excellent effect of decomposing volatile organic compounds while maintaining the durability of the filter appearance.

[시험예 2] 서로 다른 방법으로 제조된 필터의 오존 분해율 측정[Test Example 2] Measurement of ozone decomposition rate of filters manufactured by different methods

실시예 1 및 비교예 1, 2의 촉매 필터의 오존 분해율을 측정하였다. 구체적으로 오존을 반응기 (직경 4cm의 원기둥 모양) 내부로 흘려보내고 반응기 후단에 각각의 촉매 필터를 위치시켜 반응기 전후단의 농도를 측정함으로서 분해율을 측정하였다. 오존 농도는 10ppm의 조건으로 설정하였으며, 촉매 필터의 크기는 외경 4cm의 원형 모양으로 두께는 1cm 크기를 이용하였고, 유량은 1.25LPM의 조건으로 공간속도 6,000 1/h 로 실험을 진행하였다. 딥-코팅 방식에 의하여 제조된 카본골판지 필터인 비교예 1의 경우 시험예 1에서 알 수 있는 바와 같이 제조 후 외형이 변형되어 이에 대하여는 오존 분해율을 측정할 수 없었고, 이러한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The ozone decomposition rate of the catalyst filters of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was measured. Specifically, ozone was flowed into the reactor (a cylinder shape with a diameter of 4 cm), and each catalyst filter was placed at the rear end of the reactor to measure the concentration at the front and rear ends of the reactor to measure the decomposition rate. The ozone concentration was set under the condition of 10 ppm, the size of the catalyst filter was a circular shape with an outer diameter of 4 cm and a thickness of 1 cm, and the experiment was conducted at a space velocity of 6,000 1/h under the condition of a flow rate of 1.25 LPM. In the case of Comparative Example 1, which is a carbon corrugated paper filter manufactured by the dip-coating method, as can be seen in Test Example 1, the appearance of the filter was deformed after manufacture, so the ozone decomposition rate could not be measured, and these results are shown in Table 1 below. I got it.

나노 촉매 Nano catalyst 필터 소재 Filter material 코팅방법 Coating method 공간 속도(1/h) Space speed(1/h) 오존분해율 Ozone decomposition rate Mn/CVC Mn/CVC 코디어라이트
(비교예 2)
Cordierite
(Comparative Example 2)
딥코팅 Deep coating 6,000 6,000 63% 63%
Mn/CVC Mn/CVC 카본골판지
(실시예 1)
Carbon Corrugated Paper
(Example 1)
Spray 코팅 Spray coating 6,000 6,000 59% 59%
Mn/CVC Mn/CVC 카본골판지
(비교예 1)
Carbon Corrugated Paper
(Comparative Example 1)
딥코팅 Deep coating 측정불가Not measurable 측정불가Not measurable

상기 표 1의 결과에 따르면 본 발명의 일측면에 따른 카본골판지(실시예 1)의 경우 종래 딥-코팅 방법으로 제조된 코디어라이트 필터(비교예 2)와 비교하여 유사한 수준의 오존 분해율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1의 카본 골판지를 딥-코팅 방법으로 제조한 필터의 경우 필터 외형의 변화로 인하여 오존분해율을 측정할 수 없었다. 따라서, 본 발명의 일측면에 따른 필터는 딥-코팅에 의해 나노 금속 촉매를 담지시키는 것과 비교하여 동일한 수준의 오존 분해율을 나타내고, 이로부터 휘발성 유기화합물을 분해할 수 있는 우수한 효과를 가지면서 저온에서 간단하고 용이하게 촉매 필터를 생산할 수 있기 때문에 종래 기술에 비하여 경제적이다. According to the results of Table 1, the carbon corrugated cardboard according to one aspect of the present invention (Example 1) exhibits a similar level of ozone decomposition rate compared to the cordierite filter (Comparative Example 2) manufactured by the conventional dip-coating method. I could confirm that. In the case of the filter prepared by dip-coating the carbon corrugated board of Comparative Example 1, the ozone decomposition rate could not be measured due to the change in the external shape of the filter. Therefore, the filter according to an aspect of the present invention exhibits the same level of ozone decomposition rate compared to that of supporting a nano metal catalyst by dip-coating, from which it has an excellent effect of decomposing volatile organic compounds at low temperatures. It is economical compared to the prior art because the catalyst filter can be produced simply and easily.

[시험예 3] 카본 골판지의 현미경 관찰 결과[Test Example 3] Microscopic observation result of carbon corrugated board

실시예 1에서 제조된 카본 골판지 촉매 필터에 대하여 광학현미경(Olympus, BX51-P) 및 주사전자현미경(Hitachi, S-4100)을 이용하여 그 표면을 관찰하였으며, 이러한 결과를 도 4에 나타내었다. The surface of the carbon corrugated cardboard catalyst filter prepared in Example 1 was observed using an optical microscope (Olympus, BX51-P) and a scanning electron microscope (Hitachi, S-4100), and these results are shown in FIG. 4.

도 4에서 왼쪽 사진은 광학 현미경으로 촉매 필터의 표면을 관찰한 것이며 오른쪽의 사진은 왼쪽 사진에서 점선으로 표시된 부분을 주사전자현미경으로 관찰한 사진에 해당한다. 이러한 사진에 따르면 나노 금속 촉매가 골판지의 표면에 고르게 분사되어 있어, 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 나노 금속 촉매를 높은 분산성으로 포함하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 일측면에 따른 촉매 필터는 저온에서 용이하게 제조되는 것으로서, 높은 비표면적을 유지하면서 오존분해율이 우수한 것에 해당한다. In FIG. 4, the photo on the left is an observation of the surface of the catalyst filter with an optical microscope, and the photo on the right corresponds to a photo in which the portion indicated by the dotted line in the photo on the left is observed with a scanning electron microscope. According to this picture, since the nano-metal catalyst is evenly sprayed on the surface of the corrugated cardboard, it can be confirmed that the catalyst filter according to an aspect of the present invention contains the nano-metal catalyst with high dispersibility. Accordingly, the catalyst filter according to an aspect of the present invention is easily manufactured at a low temperature, and corresponds to an excellent ozone decomposition rate while maintaining a high specific surface area.

[시험예 4] 카본 골판지의 물리적 특징 실험결과[Test Example 4] Experimental Results of Physical Characteristics of Carbon Corrugated Cardboard

실시예 1에 따라서 제조된 촉매 필터의 물리적 특성을 알아보고자 아래와 같은 실험을 수행하였다. In order to find out the physical properties of the catalyst filter manufactured according to Example 1, the following experiment was performed.

제조된 실시예 1의 촉매의 직경, 중량을 측정하였다. 촉매 필터의 직경은 4cm이었으며 면적은 12.56cm2이다. 코팅 전 필터 소재 자체의 중량은 1.87g이며 코팅 후 필터의 중량은 2.35g으로서 코팅된 촉매의 무게는 0.48g이었다. 이에 따르면 필터의 중량를 기준으로 하여 촉매의 중량은 약 20wt%에 해당한다는 것을 알 수 있다. The diameter and weight of the prepared catalyst of Example 1 were measured. The catalyst filter had a diameter of 4 cm and an area of 12.56 cm 2 . The weight of the filter material itself before coating was 1.87 g, and the weight of the filter after coating was 2.35 g, and the weight of the coated catalyst was 0.48 g. According to this, it can be seen that the weight of the catalyst corresponds to about 20 wt% based on the weight of the filter.

또한, 단위 면적 당 코팅율을 계산하여 보면 382.16 g/m2이라는 수치를 얻을 수 있었다. In addition, when the coating rate per unit area was calculated, a value of 382.16 g/m 2 was obtained.

Claims (18)

촉매 지지체 및 촉매 지지체 표면에 분사된 산화망간-티타니아 촉매를 포함하는 촉매 필터로서,
상기 산화망간-티타니아 촉매는 코팅 슬러리에 포함되어, 상기 코팅 슬러리가 상기 촉매 지지체에 분사되며,
상기 코팅 슬러리는, 코팅 슬러리의 총 중량을 기준으로 상기 산화망간-티타니아 촉매 15 내지 20wt%, 벤토나이트 8 내지 12wt%, 메틸셀룰로오스 1 내지 2wt% 및 물 70 내지 75wt%의 비율로 혼합되고,
상기 산화망간-티타니아 촉매는 티타니아 입자에 산화망간이 담지된 촉매로서, 비표면적이 200㎡/g 내지 300㎡/g이고,
상기 촉매 필터에서 단위 면적당 산화망간-티타니아 촉매의 중량은 300g/m2 내지 450g/m2인 것을 특징으로 하는 촉매 필터.
A catalyst filter comprising a catalyst support and a manganese oxide-titania catalyst sprayed on the surface of the catalyst support,
The manganese oxide-titania catalyst is included in the coating slurry, and the coating slurry is sprayed onto the catalyst support,
The coating slurry is mixed in a ratio of 15 to 20 wt% of the manganese oxide-titania catalyst, 8 to 12 wt% of bentonite, 1 to 2 wt% of methylcellulose, and 70 to 75 wt% of water, based on the total weight of the coating slurry,
The manganese oxide-titania catalyst is a catalyst in which manganese oxide is supported on titania particles, and has a specific surface area of 200 m 2 /g to 300 m 2 /g,
In the catalyst filter, the weight of the manganese oxide-titania catalyst per unit area is 300 g/m 2 to 450 g/m 2 .
제 1 항에 있어서,
상기 산화망간-티타니아 촉매는 촉매 지지체 표면에 스프레이 코팅된 것인 촉매 필터.
The method of claim 1,
The manganese oxide-titania catalyst is a catalyst filter that is spray-coated on the surface of the catalyst support.
제 1 항에 있어서,
상기 산화망간-티타니아 촉매는 촉매 지지체 표면에 분사되어 박막층을 형성하는 것인 촉매 필터.
The method of claim 1,
The manganese oxide-titania catalyst is sprayed on the surface of the catalyst support to form a thin film layer.
제 1 항에 있어서,
촉매 지지체는 종이류, 면직류, 또는 세라믹류인 촉매 필터.
The method of claim 1,
The catalyst support is paper, cotton, or ceramics.
제 4 항에 있어서,
촉매 지지체는 카본 페이퍼, 카본 골판지(corrugated type carbon paper), 카본 클로스(carbon cloth), 카본 펠트(carbon felt), 섬유소재 직물지, 셀룰로오스 펄프지, 부직포, 허니컴 종이 필터 및 코디어라이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 촉매 필터.
The method of claim 4,
The catalyst support is from the group consisting of carbon paper, corrugated type carbon paper, carbon cloth, carbon felt, fibrous fabric paper, cellulose pulp paper, non-woven fabric, honeycomb paper filter, and cordierite. One or more catalyst filters selected.
제 1 항에 있어서,
상기 산화망간-티타니아 촉매는 촉매 필터의 중량을 기준으로 15중량% 내지 30중량%인 촉매 필터.
The method of claim 1,
The manganese oxide-titania catalyst is a catalyst filter of 15% to 30% by weight based on the weight of the catalyst filter.
삭제delete 산화망간-티타니아 촉매를 촉매 지지체 표면상에 분사시키는 분사 단계를 포함하는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 촉매 필터의 제조방법으로서,
상기 분사 단계 이전에 상기 산화망간-티타니아 촉매를 포함하는 코팅 슬러리를 제조하는 단계를 더 포함하고,
상기 코팅 슬러리는, 코팅 슬러리의 총 중량을 기준으로 상기 산화망간-티타니아 촉매 15 내지 20wt%, 벤토나이트 8 내지 12wt%, 메틸셀룰로오스 1 내지 2wt% 및 물 70 내지 75wt%의 비율로 혼합되며,
상기 분사 단계는 상기 코팅 슬러리를 상기 촉매 지지체에 분사하고,
상기 산화망간-티타니아 촉매는 티타니아 입자에 산화망간이 담지된 촉매로서, 비표면적이 200㎡/g 내지 300㎡/g이고,
상기 촉매 필터에서 단위 면적당 산화망간-티타니아 촉매의 중량은 300g/m2 내지 450g/m2인 것을 특징으로 하는 촉매 필터의 제조방법.
A method for producing a catalyst filter according to any one of claims 1 to 6, comprising an injection step of spraying a manganese oxide-titania catalyst onto the surface of the catalyst support,
Before the spraying step, further comprising the step of preparing a coating slurry containing the manganese oxide-titania catalyst,
The coating slurry is mixed in a ratio of 15 to 20 wt% of the manganese oxide-titania catalyst, 8 to 12 wt% of bentonite, 1 to 2 wt% of methylcellulose, and 70 to 75 wt% of water, based on the total weight of the coating slurry,
In the spraying step, the coating slurry is sprayed onto the catalyst support,
The manganese oxide-titania catalyst is a catalyst in which manganese oxide is supported on titania particles, and has a specific surface area of 200 m 2 /g to 300 m 2 /g,
In the catalyst filter, the weight of the manganese oxide-titania catalyst per unit area is 300 g/m 2 to 450 g/m 2 .
제 8 항에 있어서,
분사는 스프레이 코팅 방식인 촉매 필터의 제조방법.
The method of claim 8,
Spraying is a method of manufacturing a catalyst filter using a spray coating method.
제 8 항에 있어서,
분사 단계 이후에 산화망간-티타니아 촉매를 촉매 지지체 표면상에 고르게 펴는 분배 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 8,
The method further comprising a distribution step of evenly spreading the manganese oxide-titania catalyst on the surface of the catalyst support after the spraying step.
제 10 항에 있어서,
분배 단계는 압축 공기를 이용하여 산화망간-티타니아 촉매를 촉매 지지체 표면 상에 고르게 펴는 단계인 방법.
The method of claim 10,
The distribution step is a step of evenly spreading the manganese oxide-titania catalyst on the surface of the catalyst support using compressed air.
제 8 항에 있어서,
분사 단계 이후에 촉매 지지체를 건조시키는 건조 단계를 더 포함하는 촉매 필터의 제조방법.
The method of claim 8,
A method of manufacturing a catalyst filter further comprising a drying step of drying the catalyst support after the spraying step.
제 12 항에 있어서,
건조 단계는 40 내지 70℃의 온도에서 2 내지 10시간 동안 수행되는 촉매 필터의 제조방법.
The method of claim 12,
The drying step is a method of manufacturing a catalyst filter performed for 2 to 10 hours at a temperature of 40 to 70°C.
제 12 항에 있어서,
건조 단계 이후에 이물질을 제거하는 단계를 더 포함하는 촉매 필터의 제조방법.
The method of claim 12,
A method of manufacturing a catalyst filter further comprising removing foreign substances after the drying step.
제 14 항에 있어서,
이물질을 제거하는 단계는 압축 공기를 촉매 지지체에 불어 넣어 수행하는 것인 촉매 필터의 제조방법.
The method of claim 14,
The step of removing foreign substances is a method of manufacturing a catalyst filter, which is performed by blowing compressed air into the catalyst support.
제 8 항에 있어서,
상기 방법은 촉매 지지체의 한쪽 표면에 산화망간-티타니아 촉매의 분사 단계, 분배 단계, 및 건조 단계를 수행한 뒤, 촉매 지지체의 반대쪽 표면에 산화망간-티타니아 촉매의 분사 단계, 분배 단계, 및 건조단계를 수행하는 것인 방법.
The method of claim 8,
The method includes performing an injection step, a distribution step, and a drying step of a manganese oxide-titania catalyst on one surface of the catalyst support, and then an injection step, a distribution step, and a drying step of the manganese oxide-titania catalyst on the opposite surface of the catalyst support. How to do.
제 16 항에 있어서,
한쪽 표면에 대한 건조단계는 3 내지 5시간 동안 수행하고, 반대쪽 표면에 대한 건조는 7 내지 9시간 동안 수행하는 것인 촉매 필터의 제조방법.
The method of claim 16,
A method of manufacturing a catalyst filter, wherein the drying step for one surface is performed for 3 to 5 hours, and the drying step for the other surface is performed for 7 to 9 hours.
제 8 항에 있어서,
코팅슬러리를 제조하는 단계는 a) 증류수에 메틸셀룰로오스를 첨가하여 30 내지 50℃에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하고; b) a)의 슬러리에 벤토나이트를 첨가하여 30 내지 50℃에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하고; c) b)의 슬러리에 산화망간-티타니아 촉매를 첨가하여 30 내지 50℃에서 1시간 내지 3시간 동안 교반하는 것을 포함하는 방법.
The method of claim 8,
The step of preparing the coating slurry includes: a) adding methylcellulose to distilled water and stirring at 30 to 50°C for 1 to 3 hours; b) adding bentonite to the slurry of a) and stirring at 30 to 50° C. for 1 to 3 hours; c) A method comprising adding a manganese oxide-titania catalyst to the slurry of b) and stirring at 30 to 50° C. for 1 to 3 hours.
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