KR102266706B1 - 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체의 조성물로 더욱 상세하게는 가시광선에서도 광촉매 작용이 이루어지는 이산화티탄 광촉매 소재를 시멘트와 혼합하여 건축 자재로 사용하거나 시설물 또는 공공재에 분사하여 대기 중의 오염물질을 제거하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물에 관한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물은 산화무기물 및 인산염의 추가 화합물 또는 인산은을 포함하고, 백색 시멘트 분말에 혼합되어 가시광선에서도 광촉매 효율을 가지며, 공공시설물 및 건축물의 내외면에 코팅되거나 내외면 건축 소재로 사용하여 대기중의 오염물질을 제거하고, 구리를 포함하여 항균성능을 가짐으로써 대기 중 바이러스를 제거하며, 루틸형의 이산화티탄 촉매제를 사용하여 재료에는 드는 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물은 산화무기물 및 인산염의 추가 화합물 또는 인산은을 포함하고, 백색 시멘트 분말에 혼합되어 가시광선에서도 광촉매 효율을 가지며, 공공시설물 및 건축물의 내외면에 코팅되거나 내외면 건축 소재로 사용하여 대기중의 오염물질을 제거하고, 구리를 포함하여 항균성능을 가짐으로써 대기 중 바이러스를 제거하며, 루틸형의 이산화티탄 촉매제를 사용하여 재료에는 드는 비용을 절감할 수 있다.
Description
본 발명은 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체의 조성물로 더욱 상세하게는 가시광선에서도 광촉매 작용이 이루어지는 이산화티탄 광촉매 소재를 시멘트와 혼합하여 건축 자재로 사용하거나 시설물 또는 공공재에 분사하여 대기 중의 오염물질을 제거하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물에 관한 것이다.
광촉매는 빛을 에너지원으로 하여 촉매 반응을 진행시키는 물질을 말하는 것으로 광촉매의 종류로는 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황화 카드뮴(CdS), 삼산화 텅스텐(WO3) 등이 있으며, 이중 이산화티탄은 파장 400nm이하의 자외선을 흡수하여 고에너지의 전자(e-)와 정공(h+)으로 분리되는데 이 전자와 정공은 표면 흡착산소 및 물과 반응하여 각각 수퍼옥사이드 음이온(O2 -)과 수산화라이칼(OH)이라는 활성종을 형성하며, 활성종의 강한 산화력으로 인하여 오염물질을 분해하고 살균효과를 나타내며, 유해가스를 제거 및 흡수하는 작용을 한다.
이산화티탄을 더 자세히 알아보면 이산화티탄은 이산화 타이타늄 또는 이산화 티타늄으로 불리며, 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866g/mol이며, 무미, 무취의 흰색 가루이고, 성질은 산소와 쉽게 반응하여 산화력이 크고, 음폐력이 커서 모든 용매에 녹지 않으며, 굴절류이 매우 큰 이방성을 나타내고, 산란성이 크며, 매우 안정한 물질이고, 생물학적으로 반응을 하지 않아 환경 및 인체 무해하며, brookite(판티탄석, 이하 브루카이트형), anatase(예추석, 이하 아나타제형) 및 rutile(금홍석, 루틸형)의 동질다상 형태로 존재하고, 항균 작용과 악취제거와 살균작용이 있다.
이산화티탄의 제조는 TiOSO4의 수용액을 열가수분해해서 얻어진 침전인 아나타제형의 이산화티탄 미립자를 800~1000℃로 소성하여 성장시킨 후 원하는 크기의 이산화티탄을 얻는 황산법, TiCl4의 가열증기를 가열산소와 반응시켜 고온 기상에서 이산화티탄입자를 형성시키는 염소법 및 CVD공법(Chemical Vapor Deposition)이나 졸겔법 등의 제조법이 있다.
한편, 브루카이트형은 매우 불안정하여 상업적으로 거의 활용되지 않고 있고, 광촉매 효율은 루틸형 보다는 아나타제형에서 더 높다. 루틸형과 브루카이트형은 아나타제형보다 적은 각각 2.18eV 및 3.0eV의 밴드 갭 에너지를 가지고 있지만, 루틸형과 브루카이트형에서 전자의 이동도가 감소하여 광조사에 의해 형성된 전자-홀의 재결합 속도가 증가하기 때문이다. 아나타제형의 TiO2는 밴드 갭 에너지가 3.2eV로 비교적 크지 않고, 수용액에서도 안정성이 우수하다.
루틸형과 아나타제형의 특징을 다시설명하면 루틸형은 티탄광석에서 추출되어 주로 백색색소로 이용되고, 자외선 차단 목적으로 화장품에 주로 첨가되며, 빛 이용 효율이 적고, 아나타제형은 루틸형과 비슷하나 빛 이용 효율이 크므로 백색 색소로 주로 이용되며, 100nm이하의 크기가 되면 광촉매 기능을 나타낸다. 따라서, 일반적으로는 루틸형 이산화티탄의 사용량이 아나타제형보다 상대적으로 적어 가격측면에서도 루틸형이 저렴하며, 주로 상업적으로 이용되고 있는 이산화티탄은 아타네형을 사용하고 있는 실정이다.
최근에는 도로 시설물과 수중 시설물과 옥외 및 옥내 건물의 외면에 광촉매제를 코팅하여 대기와 수질 중에 포함되어 있는 오염물질을 제거하는 선행기술들이 나오고 있으며, 그와 관련된 선행기술들로는 한국공개특허 제10-2020-0086981호(2020.07.20.)는 콘크리트 기재; 상기 기재 표면에 위치하는 SiO2 코팅층; 및 상기 SiO2 코팅층 상에 위치하는 TiO2 코팅층 상에 위치하는 TiO2 코팅층;을 포함하는 오염물질 광분해 기능을 가지는 광촉매 콘크리트 제조방법 및 이의 재생 방법을 제공하고, 한국등록특허 제10-1729884호(2017.04.24.)는 평균 입자 직경이 80nm~200nm인 아크릴수지 입자를 가지며, 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 아크릴계 에멀션상 수지와, JIS K5600-2-5에 규정된 분산도가 1um~30um인 동화합물 담지 산화티탄과, 상기 아크릴계 에멀션상 수지 및 동화합물 담지 산화티탄을 분산시키는 수성 매체를 함유하고, 상온 경화형 광촉매 도료의 가열잔분 100질량부 중에, 상기 동화합물 담지 산화티탄을 1~80질량부 함유하고, 최저 조막 온도가 10℃ 이하이며, 유기용제의 함유율이 10질량% 미만인 상온 경화형 광촉매 도료를 제공하고 있다.
그러나 광촉매의 대부분은 전자-정공쌍의 빠른 재결합이나 넓은 밴드 갭 때문에 가시광선에서 적용이 제한되는 한계점이 있고, 위에 기재된 선행기술들에서도 가시광선에서는 적용이 어려운 문제점이 있다. 특히 루틸형 이산화티탄을 적용함에 있어서는 일반시설물에 적용하여 대기오염을 저감시키는 것에서 그 효율이 작다는 점은 분명하며, 광촉매를 시설물의 외면에 코팅하였을 때 시간이 지남에 따라서 우수 등으로 인하여 다시 코팅하여야 한다는 번거로움이 발생된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광촉매를 시설물의 내면 및 외면에 부착 또는 내면과 외면을 이루는 소재로 사용하여 장기간 동안 광촉매 작용을 발생시켜 대기중 오염을 저감시키고, 아나타제형 보다 상대적으로 가격이 저렴한 루틸형을 사용하여 공정상 드는 비용을 절감하며, 구리를 포함시켜 항균성능을 가지는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고, 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물은 산화무기물이 코팅된 이산화티탄, 구리 및 시멘트 분말로 이루어진다.
상기 시멘트 분말 100 중량부 기준으로 이산화티탄 13~20 중량부 및 구리 0.1~1.2 중량부로 이루어진다.
상기 이산화티탄은 루틸형으로 입자크기는 20~300nm이고, 체적밀도가 1~4 g/cm3 이다.
상기 산화무기물은 지르코니아(ZrO2) 및 알루미나(Al2O3)로 이산화티탄에 코팅된다.
상기 이산화티탄은 추가 화합물이 함유될 수 있으며, 추가 화합물은 인산염, 피로인산염, 트리폴리인산염, 테트라폴리인산염, 메타 인산염 및 울트라 인산염 중 선택된 하나를 이용한다.
상기 광촉매 복합체 조성물은 인산은을 더 포함할 수 있으며, 인산은의 입자크기는 100~200nm이며, 시멘트 분말 100 중량부를 기준으로 1~15 중량부로 포함한다.
상기 구리는 분말상태로 입자크기는 200~300 메쉬로 이루어진다.
상기 시멘트 분말은 백색으로 입자크기는 200~300 메쉬이다.
상기 광촉매 복합체 조성물은 물과 혼합하여 건물, 공공시설물 내면 및 외면에 분사하여 층을 형성시켜 사용되거나, 도료에 혼합시켜 사용되는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 산화무기물 및 인산염의 추가 화합물 또는 인산은을 포함하고, 백색 시멘트 분말에 혼합되어 가시광선에서도 광촉매 효율을 가지며, 공공시설물 및 건축물의 내외면에 코팅되거나 내외면 건축 소재로 사용하여 대기중의 오염물질을 제거한다.
(2) 본 발명은 구리를 포함하여 항균성능을 가짐으로써 대기중 바이러스를 제거한다.
(3) 본 발명은 루틸형의 이산화티탄 촉매제를 사용하여 재료에는 드는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지르코니아 및 알루미나가 코팅된 이산화티탄, 백색 시멘트, 구리로 이루어진 광촉매 복합체의 일산화질소 제거 및 질산이온으로 제거되는 효율을 나타내는 도표이다.
본 발명의 명칭은 "이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물"로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고, 충분히 유추 가능한 별도의 기재는 생략하며, 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일면에 있어서,
산화무기물이 코팅된 이산화티탄, 구리 및 시멘트 분말로 이루어진다.
본 발명은 산화무기물이 코팅된 이산화티탄과 구리와 시멘트 분말의 혼합된 복합체로 시설물의 내외면에 분사되어 부착되거나 시설물을 이루는 재료로 사용되어 대기 중의 오염물질을 제거하는 것으로 상기 산화무기물이 코팅된 이산회티탄은 백색의 시멘트 분말 및 물과 혼합되어 시설물의 외면에 분사 코팅시키거나 시설물의 건축 자재로 사용된다.
본 발명의 광촉매는 여러종류의 광촉매 종류에서 활성 정도는 TiO2(anatase) > TiO2(rutile) > ZnO > ZrO2> SnO2 > V2O3 의 순서로 이루어져 있으므로 활성도를 판단할 때 이산화티탄이 가장 적합하다고 판단되며, 이산화티탄은 환경에 무해하고 높은 산화력을 갖고 있어 거의 모든 유기물을 산화시키는 특징이 있다. 이는 염소(Cl2)나 오존(O3)보다 높은 산화능력으로 평가되고, 이산화티탄의 산화력은 유기물의 이산화탄소와 물로 분해하는 능력이다. 이러한 능력은 빛을 받아도 자신이 변하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있고, 반응 후 2차 환경오염물을 발생시키지 않는다. 이러한 여러 이유로 이산화티탄이 가장 적합하다고 판단된다.
이산화티탄은 빛이 닿으면 산소나 물과 반응하여 활성산소를 생성시키고, 광촉매를 도포한 표면은 활성산소의 반응에 의해 표면에 붙은 유기물이나 NOx, SOx, Cl2, NH3 등의 분자를 분해한다. 또한, 이산화티탄 표면에서 빛에너지를 받아 전자가 계속해서 이동하므로 정공이 한 곳에서만 형성되지 않으므로 정공에 의해 생성되는 수산화기와 전자에 의해 생성되는 활성산소 음이온이 표면 여러 곳에 생성되기 때문에 박테리아와의 접촉 가능성이 매우 높아 항균, 살균 및 방취 능력을 가진다.
상기 시멘트 분말 100 중량부 기준으로 이산화티탄 13~20 중량부 및 구리 0.1~1.2 중량부로 이루어진다.
상기 시멘트분말, 이산화티탄 및 구리의 광촉매 복합체를 물을 이용하여 경화시킬 때 물의 혼합량은 상기 시멘트 분말의 100중량부를 기준으로 75~85 중량부로 이루는 것이 바람직하다.
상기 이산화티탄은 루틸형으로 입자크기는 20~300nm이고, 체적밀도가 1~4 g/cm3 인 것을 사용한다.
상기 본 발명의 이산화티탄은 일반적으로 사용되는 루틸형의 이산화티탄으로 비표면적은 5 m2/g 이상이고, 평균 기공 크기는 50nm이하인 것이 바람직하다.
상기 산화무기물은 지르코니아(ZrO2) 및 알루미나(Al2O3)로 이산화티탄에 코팅된다.
상기 산화무기물은 가시광 영역에서 광촉매 활성을 증가시켜 밴드 갭을 조절하여 광분해 효율을 향상시킬 수 있는 것으로 이산화티탄 대비 0.001 내지 5중량% 이하로 한다. 상기 범위 이상일 경우에는 가시광 영역의 흡수가 증가할 수 있으나, 광촉매 활성의 저하가 발생될 수 있고, 범위 미만일 경우에는 가시광 영역의 흡수가 미미하여 가시광에서 광촉매 반응 효율이 저감된다.
상기 산화무기물의 코팅을 형성은 습식 코팅법, 스퍼터링법 또는 증착법을 이용하여 코팅을 형성할 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 산화무기물 코팅을 형성할 수 있다. TR-CVD의 적용 시 산화무기물 양의 조절을 통하여 이산화티탄 상에 증착되는 산화무기물의 양을 용이하게 조절할 수 있고, 광촉매의 제조공정을 단순화시키고 효율적으로 광촉매를 제공할 수 있다.
상기 산화무기물 코팅 형성은 100℃ 내지 300℃ 온도에서 제1 열처리하는 단계 및 300℃ 내지 900℃ 온도에서 제2 열처리하고, 각각 1분 내지 20 시간 동안 실시되며, 공기, 20% 이상; 40% 이상의 산소를 포함하는 공기 또는 비활성 기체 분위기에서 실시될 수 있다. 상기 제1 열처리는 산화무기물이 산소의 반응에 의해서 산화물로 전환하는 산화물 증착을 위한 어닐링 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리하는 단계는, 제1 열처리 단계 이후의 후열 처리단계이며, 탄화물 등과 같은 불순물을 제거하여 광촉매의 활성 및 성능을 향상시키는 어닐링 공정일 수 있다.
상기 이산화티탄은 추가 화합물이 함유될 수 있으며, 추가 화합물은 인산염, 피로인산염, 트리폴리인산염, 테트라폴리인산염, 메타 인산염 및 울트라 인산염 중 선택된 하나를 이용한다.
상기 추가 화합물인 인산염 계열의 추가는 인산염 계열이 불활성 물질이나 광촉매 표면 처리시 광촉매의 활성이 향상되어 실시하는 것으로 상기 선택된 하나를 증류수의 100중량부 기준 5중량부를 용해하고, 이산화티탄을 상기 증류수 100중량부 기준 10중량부를 투입하여 28℃에서 1시간동안 교반하는 과정으로 이산화티탄에 추가 화합물을 함유시킨다.
상기 광촉매 복합체 조성물은 인산은을 더 포함할 수 있으며, 인산은의 입자크기는 100~200nm이며, 시멘트 분말 100 중량부를 기준으로 1~15 중량부로 포함한다.
인산은(Ag3PO4)은 가시광선 영역에서도 높은 산화력을 발휘하고, 일반적인 실내에서 사용되는 광원에서도 촉매 활성 반응을 보이는 장점이 있다.
상기 인산은은 질산은(AgNO3)이나 염화은(AgCl)과 같은 은 이온을 함유하는 염을 인산(H3PO4), 또는 포스페이트(PO4 3-), 모노하이드젠포스페이트(HPO4 2 -), 또는 디하이드로젠포스페이트(H2PO4 -)과 같은 인산 이온을 함유하는 염과 이온교환 반응시켜 제조한다.
상기 인산은의 입자크기는 100nm이하일 경우에는 은 이온의 빠른 환원에 따른 급격한 효율이 감소되고, 200nm 이상일 경우에는 비표면적이 작아져 오염물질과의 접촉 및 흡착이 어려워져 효율이 감소된다.
상기 구리(Cu)는 분말상태로 입자크기는 200~300 메쉬 인 것을 사용한다.
상기 구리는 대기중의 바이러스 및 박테리아 등을 사멸시키는 것으로 박테리아의 경우 박테리아가 구리표면에 있는 구리 이온을 필수 영양소로 인식해서 세포 내부로 흡수시키고, 흡수된 구리이온이 세포막에 구멍을 내어 영양분과 수분을 배출시키며, 구리이온은 세포막에 난 구멍을 통해 활성 산소를 끌어 당겨 박테리아의 호흡과 대사 작용을 방해하여 DNA를 손상시켜 사멸시킨다.
상기 시멘트 분말은 백색으로 입자크기는 200~300 메쉬 인 것을 사용한다.
또한, 추가로 시멘트 분말을 대체하여 백토를 사용하여도 무방하며, 이때 입자크기도 상기 시멘트 분말을 사용하여도 무방하다.
상기 광촉매 복합체 조성물은 물과 혼합하여 건물, 공공시설물 내면 및 외면에 분사하여 층을 형성시켜 사용되거나, 도료에 혼합시켜 사용된다.
다시말하면, 본 발명의 광촉매 복합체 조성물은 물과 혼합하되 물의 함량에 따라 점도를 조절시켜 분사시켜 특정 제품 또는 시설물에 분사되어 코팅시키거나 시설물 또는 하나의 완제품의 재료로 사용이 가능하고 안료의 도료에 포함되어 사용이 가능하다. 예를들어 페이트, 벽지, 블라인드, 보도블럭, 중앙분리대, 인조잔디, 인조잔디충진재, 탄성포장재, 바닥재, 아스팔트, 콘크리트, 탄성매트 등의 외면에 분사하여 코팅층을 형성시키거나 건축자재로 사용하는 것이다.
실시예1 : 지르코니아 및 알루미나 코팅 이산화티탄
스테인레스강으로 이루어진 반응기와 반응기 외면에 가열수단이 구비된 반응기를 이용하여 온도조절식 화학 증착법(TR-CVD)으로 루틸형 이산화티탄에 지르코니아와 알루미나를 코팅하였다.
구체적으로는 상기 반응기에 지르코니아와 알루미나를 석영재질의 용기에 담아 투입하고, 반응기 하부면 중앙에 이산화티탄을 스테인레스 메쉬망으로 이루어진 용기에 넣어 투입한 뒤 반응기의 온도를 60℃에서 2시간동안 증착공정을 실시하고, 200℃에서 12시간동안 증착공정을 실시하여 제조하였다.
실시예2 : 이산화티탄 및 백색 시멘트 혼합
상기 실시예 1에서 제조된 이산화티탄 150g을 백색 시멘트 1kg에 혼합하고 물을 배합하여 경화시킨 시료를 제조하였다.
실시예3 : 이산화티탄, 백색 시멘트 및 구리 혼합
이산화티탄 20 중량부, 백색 시멘트 100 중량부 및 물 80 중량부와 구리 각 0(실시예 1), 0.1, 0.2, 1.2 중량부를 포함하여 혼합 후 경화된 시료를 제조하였다.
시험예1 : 지르코니아 및 알루미나 코팅 이산화티탄의 질소산화물 제거
상기 실시예 1에서 지르코니아 및 알루미나가 코팅된 이산화티탄과 이산화티탄으로만 이루어진 시료에 가시광을 조사하여 질소산화물로의 제거를 알아보았으며, 도 1과 같은 결과를 나타내었다. 도 1을 살펴보면 실시예 1에서 제조된 시료는 가시광을 켠 후 반응기를 통과하는 공기중의 1ppm 농도의 일산화질소(NO) 기체가 이산화질소(NO2) 기체로 전환되거나 질산이온(NO3 -)로 완전히 산화되고 표면에 흡착되어 제거되는 활성을 측정하였다.
한편, 이산화티탄만 있는 경우에는 약 2%의 일산화질소 기체가 이산화질소로 전화되었으며, 질산이온으로 완전히 제거되는 활성은 없었다.
시험예2 : 이산화티탄 및 백색 시멘트의 질소산화물 제거
상기 실시예 2에서 제조된 시료에 가시광을 조사하여 질소산화물로의 제거를 알아보았으며, 도 1과 같은 결과를 나타내었다. 도 1을 살펴보면 광반응 초기 약 40%의 일산화질소 기체가 제거되며, 제거된 일산화질소 중 질산이온으로 완전히 제거되는 선택성이 80%가 넘었다.
시험예3 : 이산화티탄, 백색 시멘트 및 구리 혼합물의 질소산화물 제거
상기 실시예 3에서 제조된 시료들에 가시광을 조사하여 질소산화물로의 제거를 알아보았으며, 도 1과 같은 결과를 나타내었다. 상기 도 1을 살펴보면 구리 분말이 첨가될 경우 특히 0.2 및 1.2 중량부가 첨가되었을 때 질소산화물로 제거는 95.5%이상 이루어지는 것을 나타내었다. 따라서 구리 분말을 첨가할 경우 일산화질소의 제거량은 감소하였지만 이산화질소 대비 질소이온으로의 제거 선택성이 증가됨을 알 수 있다.
추가의 일면에 있어서,
상기 지르코니아 및 알루미나가 코팅된 이산화티탄이외에 카본 질화물(g-C3N4(Graphitic carbon nitride))이 코팅된 이산화티탄이 더 혼합될 수 있다.
상기 카본 질화물은 가격이 저렴하고, 독성이 적으며, 금속이 포함되지 않은 것으로 밴드 갭 에너지가 2.7eV로, 자외선과 가시광선 영역 모두에서 활성이 가능하다.
상기 이산화티탄에 카본 질화물의 코팅은 먼저 멜라민(Melamine)과 우레아(Urea)를 각각 정량하고, 붕산(Boric acid)과 염화세슘(Cesium chloride)을 증류수에 첨가하여 반응기에 넣어 1시간동안 혼합하고, 온도를 70℃정도로 유지하며 다시 1시간 동안 혼합하며, 혼합된 용액을 코니칼튜브에 나누어 담아 원심분리를 하고, 액체를 제거한 후 건조기에서 18시간 이상 충분히 건조시켜 준다. 건조된 파우더를 미세입자로 분쇄한 후 뚜껑을 덮고 500℃에서 3시간, 550℃에서 3시간을 소성시킨 뒤 500℃에서 2시간 더 소성시켜 카본 질화물의 가시광선하에서 활성화 될 수 있도록 합성을 진행한다. 상기 활성화된 카본 질화물을 온도조절식 화학 증착법(TR-CVD)으로 루틸형 이산화티탄 외면에 코팅하는 과정으로 카본 질화물이 코팅된 이산화티탄을 제조한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (9)
- 광촉매 복합체 조성물에 있어서,
시멘트 분말 100 중량부 기준으로, 입자크기는 20~300nm이고, 체적밀도는 1~4 g/cm3 인 루틸형으로서 카본 질화물이 코팅된 이산화티탄 13~20 중량부, 구리 0.1~1.2 중량부 및 입자크기가 100~200nm인 인산은 1~15중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 이산화티탄은 추가 화합물이 함유될 수 있으며, 추가 화합물은 인산염, 피로인산염, 트리폴리인산염, 테트라폴리인산염, 메타 인산염 및 울트라 인산염 중 선택된 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 구리는 분말상태로 입자크기는 200~300 메쉬 인 것을 특징으로 하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 시멘트 분말은 백색으로 입자크기는 200~300 메쉬 인 것을 특징으로 하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 광촉매 복합체 조성물은 물과 혼합하여 건물, 공공시설물 내면 및 외면에 분사하여 층을 형성시켜 사용되거나, 도료에 혼합시켜 사용되는 것을 특징으로 하는 이산화티탄을 포함하는 광촉매 복합체 조성물.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210087242A (ko) * | 2020-01-02 | 2021-07-12 | 성균관대학교산학협력단 | 광촉매 코팅제, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 건축 자재 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001179108A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-03 | Titan Kogyo Kk | 高強度光触媒体及びその製造方法並びにその用途 |
| JP2001269573A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Titan Kogyo Kk | 光触媒粒子及びその製造方法並びにその用途 |
| KR20020069256A (ko) * | 2000-11-17 | 2002-08-29 | 유겐가이샤 칸코우 데바이스 켄큐쇼 | 가시광 응답성 도료, 도막 및 물품 |
| KR20040066180A (ko) * | 2001-12-21 | 2004-07-23 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 고활성 광촉매 입자, 그의 제조 방법 및 그의 용도 |
| JP2006258849A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Furukawa Sky Kk | 光反射性に優れた樹脂被覆金属板 |
| KR20150101151A (ko) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 엘지전자 주식회사 | 가시광선용 광촉매를 포함하는 코팅용 조성물 및 이를 포함한 제품 |
| KR101729884B1 (ko) | 2013-06-04 | 2017-04-24 | 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 | 상온 경화형 광촉매 도료, 상온 경화형 도료 조성물 및 내장재 |
| KR20200086981A (ko) | 2019-01-10 | 2020-07-20 | 서울시립대학교 산학협력단 | 오염물질 광분해 기능을 가지는 광촉매 콘크리트 제조방법 및 이의 재생 방법 |
-
2020
- 2020-10-23 KR KR1020200138240A patent/KR102266706B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001179108A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-03 | Titan Kogyo Kk | 高強度光触媒体及びその製造方法並びにその用途 |
| JP2001269573A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Titan Kogyo Kk | 光触媒粒子及びその製造方法並びにその用途 |
| KR20020069256A (ko) * | 2000-11-17 | 2002-08-29 | 유겐가이샤 칸코우 데바이스 켄큐쇼 | 가시광 응답성 도료, 도막 및 물품 |
| KR20040066180A (ko) * | 2001-12-21 | 2004-07-23 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 고활성 광촉매 입자, 그의 제조 방법 및 그의 용도 |
| JP2006258849A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Furukawa Sky Kk | 光反射性に優れた樹脂被覆金属板 |
| KR101729884B1 (ko) | 2013-06-04 | 2017-04-24 | 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 | 상온 경화형 광촉매 도료, 상온 경화형 도료 조성물 및 내장재 |
| KR20150101151A (ko) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 엘지전자 주식회사 | 가시광선용 광촉매를 포함하는 코팅용 조성물 및 이를 포함한 제품 |
| KR20200086981A (ko) | 2019-01-10 | 2020-07-20 | 서울시립대학교 산학협력단 | 오염물질 광분해 기능을 가지는 광촉매 콘크리트 제조방법 및 이의 재생 방법 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210087242A (ko) * | 2020-01-02 | 2021-07-12 | 성균관대학교산학협력단 | 광촉매 코팅제, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 건축 자재 |
| KR102349217B1 (ko) | 2020-01-02 | 2022-01-07 | 성균관대학교산학협력단 | 광촉매 코팅제, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 건축 자재 |
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