KR20010075762A - the method coating titanium dioxide photo-catalyst on metal surface - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for coating titanium oxide photocatalyst on metal surface is provided to increase photocatalyst activity and make coating effective by preventing cloudiness and delaying gelation of fixing solution for film formation. CONSTITUTION: Metal surface to be coated is treated with acid and alkali and washed with water in order to remove impurities. Titanium dioxide powder is added to phosphoric acid solution, and the metal surface is polished with this solution in order to make electron distribution of the metal surface uniform. The metal plate is immersed in a fixing solution in order to coat titanium oxide film. This metal plate is calcined longer than about 30 min at about 500-550 deg.C. The coating process is repeated at least 15 times until thicker than 0.4 micrometers of titanium oxide film is obtained.

Description

금속 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법{ the method coating titanium dioxide photo-catalyst on metal surface}The method coating titanium dioxide photo-catalyst on metal surface}

본 발명은 금속표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 견고한 부착력을 가지는 코팅작업과 적정 두께 이상 도포시에도 백탁현상이 일어나지 않아 보다 촉매활성이 증대한 코팅작업이 이루어질 수 있도록 한 금속표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of coating a titanium oxide photocatalyst on a metal surface, and more particularly, a coating operation having a firm adhesive force and a white clouding phenomenon does not occur even when the coating is applied over an appropriate thickness. The present invention relates to a method of coating a titanium oxide photocatalyst on a metal surface.

일반적으로 산업이 발달함에 따라 강이나 호수 등의 수질 및 대기중에는 각종 인체에 유해한 유기물질이 존재하고 있으며, 그 양은 점차 증가하고 있는 실정이다. 그리고 이러한 유해 유기화합물 및 각종 세균들은 자연이 본래 지니고 있는 자정능력을 벗어나 인위적으로 제거하고 있으며, 더욱이 난분해성 유기물은 각종 처리에도 불구하고 쉽게 분해가 이루어 지지 않아 수질에 녹아 있는 이러한 유해물질들은 인체에 치명적인 영향을 끼치고 있다.In general, as the industry develops, organic substances harmful to various human bodies exist in the water and the air, such as rivers and lakes, and the amount thereof is gradually increasing. In addition, these harmful organic compounds and various bacteria are artificially removed from the self-cleaning ability of nature, and moreover, the hardly decomposable organic substances are not easily decomposed despite various treatments, and these harmful substances dissolved in water are It has a devastating effect.

따라서 이러한 유기화합물들의 처리에 대한 광범위한 연구들이 세계각국에서 진행되고 있으며, 그 중의 하나의 방법으로 최근에는 조사되는 적정 파장수에 의해 반응하는 광분해반응을 이용한 광촉매에 많은 연구결과들이 발표되고 있다. 상기한 광분해반응은, 유기화합물에 일정한 광강도 이상의 자외선 등의 빛을 조사함으로써 이루어지는데, 산화티탄과 같은 광촉매의 존재하에서 비약적으로 촉진되며, 현재가지의 연구결과에 따르면, 광촉매들을 이용함으로써 다양한 종류의 유기화합물뿐만 아니라 인체에 무익한 각종 세균들까지 분해 사멸할 수 있음이 확인된다.Therefore, extensive researches on the treatment of such organic compounds have been conducted in various countries around the world, and one of the methods has recently been published in photocatalysts using photolysis reactions that react with the appropriate wavelength. The photolysis reaction is performed by irradiating an organic compound with light such as ultraviolet light having a constant light intensity, and is greatly accelerated in the presence of a photocatalyst such as titanium oxide. According to the present research, various kinds of photocatalysts are used. It is confirmed that not only organic compounds but also various bacteria that are not beneficial to the human body can be destroyed and killed.

그리고, 일예로 수처리에 이러한 광분해반응을 이용할 경우, 기존의 수처리 기술에 비하여 설비가 간단하고 사용약품이 거의 없어 설비비와 운전비가 저렴할 뿐만 아니라 2차오염을 유발하지 않는 광조사 에너지를 사용하므로 상당히 효과적이다. 또한, 광분해반응을 이용한 수처리기술은 슬러지가 발생하지 않을 뿐만 아니라 대부분이 생물학적으로 난분해성 물질인 유기염소화합물에 대한 광분해효과가 높아 최근 각광받고 있다.For example, when the photolysis reaction is used for water treatment, the facility is simpler than the existing water treatment technology, and there are few chemicals, so the equipment cost and operation cost are low, and it is considerably effective because it uses light irradiation energy that does not cause secondary pollution. to be. In addition, the water treatment technology using the photolysis reaction is not only sludge generated but also has a high photo-degradation effect on the organic chlorine compounds, most of which are biologically difficult to decompose recently has been in the spotlight.

이러한 광화학처리를 위해 사용되는 광촉매로는 TiO2,WO3, ZnO, SiC, Cds,GaAs 등이 사용되나, 가장 일반적으로는 산화티탄(TiO2)이 널리 사용되고 있다. 그리고, 현재 상기 광촉매를 이용한 오염물질 처리 방법으로는 산화티탄의 분말상으로 이용하는 경우 또는 졸겔법(sol-gel method)을 이용하여 고정담체상에 박막을 코팅하는 방법이 널리 채용되고 있다.As the photocatalyst used for the photochemical treatment, TiO 2 , WO 3 , ZnO, SiC, Cds, GaAs, etc. are used, but most commonly titanium oxide (TiO 2 ) is widely used. In addition, as a method of treating pollutants using the photocatalyst, a method of coating a thin film on a fixed carrier by using a powder form of titanium oxide or by using a sol-gel method has been widely adopted.

분말상 산화티탄을 이용하는 경우, 광촉매활성 작용에 기여하는 표면적이 넓어 박막을 이용하는 후자의 경우보다 유리하지만 실용적인 측면에서는 후자의 경우가 널리 사용되고 있다. 즉, 분말상 산화티탄을 이용하는 방법으로서, 물에 현탁시켜 수중의 오염물질을 처리한 후, 회수장치를 거쳐 재 사용하는 방법으로 이용되고 있다. 산화티탄의 현탁액은 분말의 미립자로써 비표면적이 넓어 오염물질과의 많은 접촉기회로 인하여 처리효율이 높은 편이다. 그러나, 별도의 회수장치가 필요하므로 설치비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 상수나 하수처리와 같은 대형시설에는 회수장치의 한계로 인하여 적용이 불가능하며 소형장치에만 사용 가능한 문제점이 있다.In the case of using a powdered titanium oxide, the surface area contributing to the photocatalytic activity is advantageous, which is advantageous over the latter case using a thin film, but the latter case is widely used in practical terms. That is, it is used as a method of using powdered titanium oxide, suspended in water to treat contaminants in water, and then reused through a recovery device. Suspensions of titanium oxide are fine particles of powder, which have a large specific surface area, and thus have high treatment efficiency due to many contact circuits with contaminants. However, since a separate recovery device is required, not only a large installation cost is required, but also a large facility such as water and sewage treatment is not applicable due to the limitation of the recovery device, and there is a problem that only a small device can be used.

또한, 일정시간 사용 후, 착색이나 오염으로 재이용이 불가능할 경우 회수폐기하여야 함으로 슬러지가 발생되며 너무 많은 산화티탄을 수중에 주입하게 되면 광촉매로써 활성을 나타내는 전자정공 생성수율이 빛 투과율의 감소로 낮아지게 되는 문제점이 있다.In addition, if it cannot be reused due to coloring or contamination after a certain period of time, sludge is generated due to recovery and disposal. If too much titanium oxide is injected into the water, the yield of electron hole generation showing activity as a photocatalyst is lowered due to a decrease in light transmittance. There is a problem.

상기와 같은 문제점으로 인하여 최근에는 고정담체상에 산화티탄 광촉매를 코팅하여 수질 또는 대기오염 정화용 장치로 사용하고져 하는 연구들이 활발하게이루어지고 있다. 그리고, 산화티탄은 그 결정구조에 따라 아나타스형 또는 루타일형이 있으며, 이러한 결정구조는 산화티탄의 소성온도에 따라 달라지고, 광활성을 유도하기 위해서는 아나타스형이 바람직하며, 이러한 아나타스형은 광촉매로써 훨씬 뛰어난 성능을 나타내는 것으로 알려져 있다.Due to the above problems, studies have recently been actively conducted to coat titanium oxide photocatalysts on fixed carriers and to use them for purification of water or air pollution. Titanium oxide has an anatase type or a rutile type depending on its crystal structure, and this crystal structure depends on the firing temperature of titanium oxide, and an anatase type is preferred to induce photoactivity. It is known to show much superior performance as a photocatalyst.

한편, 널리 일반적으로 사용되는 고정담체상에 산화티탄 박막을 코팅하는 방법에서는 유리, 석영재질을 담체로 이용하는 것과 금속을 이용하는 방법이 있다. 먼저, 석영, 또는 유리를 고정담체로 이용하여 산화티탄을 고정시킬 경우에는 광촉매 박막이 쉽게 깨어지기 때문에 실험실적으로 사용할 수 있을 뿐 실지 대기 또는 수질오염 제거를 위한 실생활장치로써 사용하기는 부적합하다는 문제점이 있다.On the other hand, in the method of coating the titanium oxide thin film on a widely used fixed carrier, there is a method using a glass, quartz material as a carrier and a metal. First, when titanium oxide is fixed by using quartz or glass as a fixed carrier, the photocatalyst thin film is easily broken, so it can be used experimentally, but it is not suitable for use as a real life device for removing air or water pollution. There is this.

그리고 상기 석영 또는 유리상에 산화티탄 박막을 형성하기 위해 코팅 후, 소성을 하게 된다. 상술한 바와 같이, 산화티탄이 광활성을 유도하기 위해서는 아나타스형으로 이루어져야 하며, 이를 위해서는 500℃ 정도의 소성온도가 요구된다. 그러나, 유리 또는 석영 담체는 소성온도가 올라가면 불안정한 결정구조를 가지게 되어 쉽게 깨어져 버리기 때문에 담체로서 사용범위가 한정될 수 밖에 없는 문제점이 있다.And after coating to form a titanium oxide thin film on the quartz or glass, it is baked. As described above, in order to induce photoactivity, titanium oxide should be made of an anatase type, and for this, a baking temperature of about 500 ° C. is required. However, glass or quartz carriers have an unstable crystal structure when the firing temperature rises and are easily broken, so there is a problem that the use range of the carrier is limited.

상기와 같은 문제점으로 인하여 최근에는 소성온도에 영향을 받지 않는 금속을 고정담체로써 많이 사용하며, 특히, 졸-겔 방법을 이용하여 철판이나 스테인레스 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하여 사용한다. 그러나, 현재 사용되는 금속표면에 코팅된 산화티탄막은 다음과 같은 문제점이 있다.Due to the above problems, recently, metals which are not affected by the firing temperature are frequently used as fixed carriers, and in particular, titanium oxide photocatalysts are coated on iron plates or stainless surfaces using the sol-gel method. However, currently used titanium oxide film coated on the metal surface has the following problems.

금속표면에 고르게 코팅되지 않아 수중에서 사용하게 될 경우 1일 정도 지나면 부식이 일어나게 되고, 점차 그 부식이 심해져 장시간 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.If the metal surface is not evenly coated and used in water, corrosion occurs after about one day, and the corrosion is severe, and there is a problem that it cannot be used for a long time.

그리고, 현재 금속표면에 코팅된 산화티탄막은 그부착력(고정화)이 약해 조그마한 충격에도 쉽게 탈락되어 아직까지 실용화로 적용하기에는 많은 문제점이 노출된다. 이러한 부착력을 강화하기 위해 일부 논문자료에 따르면, 실리카와 티타늄분말을 적절히 혼합하여 금속표면에 고정화시킨다고 하고 있으나, 티타늄분말을 이용하여 코팅작업을 할 경우 금속표면이 거칠어지게 되고, 이에 따라 표면의 거칠기가 셀수록 촉매표면에서 산화되지 않는 난분해성물질이나 이물질들이 끼어 촉매활성을 저하하는 문제점이 있을 뿐 아니라 두껍게 도포할 경우 쉽게 백탁현상이 발생되어 광촉매활성 저하를 일으키게 되는 문제점이 있다.In addition, the titanium oxide film coated on the current metal surface is weak in its adhesion (fixation), so it is easily eliminated even by a small impact, and many problems are still exposed for practical application. In order to reinforce this adhesion, some papers say that silica and titanium powder are properly mixed and immobilized on the metal surface. However, when the coating work is performed using titanium powder, the metal surface becomes rough, and thus the surface roughness As the number increases, not only the hardly decomposable substances or foreign substances that are not oxidized on the surface of the catalyst are caught, and the catalyst activity is not only lowered.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속표면에 산화티탄의 부착력이 증대하여 쉽게 탈락되지 않도록 하고, 치밀한 박막구조를 형성하여 수중에서 부식현상이 발생되지 않도록 하는 금속표면에 산화티탄 광촉매 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, the titanium oxide photocatalyst on the metal surface to increase the adhesion of the titanium oxide on the metal surface is not easy to fall off and to form a dense thin film structure so that corrosion does not occur in water It is an object to provide a coating method.

그리고, 본 발명은 금속표면에 박막이 고르게 분포되고,재차 반복코팅시에 산화티탄의 재성장이 이루어지도록 함으로써 충분한 두께를 유지하여 최적의 광활성을 나타내고 백탁현상이 방지되도록 하는 금속표면에 산화티탄 광촉매 코팅방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is to distribute the thin film evenly on the metal surface, and the titanium oxide photocatalyst coating on the metal surface to maintain the sufficient thickness by the re-growth of the titanium oxide during repeated coating to maintain the optimum thickness and to prevent the clouding phenomenon It is another object to provide a method.

도 1 - 본 발명에 의한 산화티탄 광촉매를 금속판 표면에 코팅하는 방법의 개략적인 과정을 나타낸 도.1 is a view showing a schematic process of a method of coating a titanium oxide photocatalyst on a metal plate surface according to the present invention.

도 2 - 소성온도에 따른 산화티탄 광촉매의 결정구조를 나타낸 전자현미경 사진을 나타낸 도.Fig. 2 shows an electron micrograph showing the crystal structure of the titanium oxide photocatalyst according to the firing temperature.

도 3 - 반복 코팅 및 소성에 따른 금속판 표면에 산화티탄 광촉매의 변화를 보인 전자현미경 사진.Figure 3-Electron micrograph showing the change of titanium oxide photocatalyst on the surface of the metal plate by repeated coating and firing.

도 4 - 도3의 산화티탄 광촉매의 변화를 나타낸 XRD 그래프.Figure 4-XRD graph showing the change in the titanium oxide photocatalyst of FIG.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 코팅시키고져 하는 금속판 표면의 이물질들을 제거하기 위해 산-알카리 처리후 수세하는 제1과정과; 금속표면의 전자 배열 균일화 및 치밀화를 위해 인산용액에 이산화티탄분말을 첨가하여 제조된 물질로 금속판 표면을 연마 세척하는 제2과정과; 고정화 용액속에 연마 세척된 금속판을 침지시키고, 약 0.1㎛/s 의 속도로 끌어올림에 의해 금속판 표면에 최초 산화티탄 박막을 입히는 제3과정과; 최초 산화티탄 박막이 입혀진 금속판을 약 500 내지 550℃의 온도로 약 30분 이상 소성시키는 제4과정과; 최초 산화티탄 박막이 소성된 금속판을 재차 박막을 입히고 소성시키는 과정을 적어도 15회 이상 반복하여 산화티탄 박막이 0.4㎛이상의 두께를 형성하는 제5과정으로; 이루어지는 금속표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법을 제공하는 것을 기술적 요지로 하고 있다. 그리고, 바람직하기로는 상기 금속판은 스테인레스 재질로 이루어지도록 한다.According to the present invention for achieving the above object, the first step of washing with water after acid-alkali treatment to remove foreign substances on the surface of the metal plate to be coated; A second step of polishing and cleaning the surface of the metal plate with a material prepared by adding titanium dioxide powder to a phosphate solution for uniformity and densification of electron arrangement of the metal surface; A third step of coating the first titanium oxide thin film on the surface of the metal plate by immersing the metal plate, which has been abrasively washed in the immobilization solution, and pulling up at a rate of about 0.1 μm / s; A fourth step of baking the metal plate coated with the first titanium oxide thin film at a temperature of about 500 to 550 ° C. for about 30 minutes or more; A fifth process in which the titanium oxide thin film is formed to a thickness of 0.4 μm or more by repeating at least 15 times the coating and firing of the metal plate on which the first titanium oxide thin film is fired again; It is a technical point of the invention to provide a method for coating a titanium oxide photocatalyst on a metal surface. And, preferably, the metal plate is made of a stainless material.

한편, 상기 제 1과정은 금속판을 중크롬산 용액에 약 30분간 침지, 가성소다 용액에 약 30분간 중화시킨 후, 물로 수세하도록 한다. 그리고, 상기 제 3과정의 고정화 용액은, 에탄올 또는 이소프로파놀로 이루어지는 알코올성 용매 : 티타늄이소프로폭사이드 : 염산 또는 질산이 100 : 10 내지 20 : 1 내지 5의 중량비로 이루어지는 고정화 기초용액을 제조하는 과정과; 상기 제조된 고정화 기초용액에 대하여 중량비로 1 내지 5%로 티타늄프로폭사이드의 고른 분산을 유도하는 비이온성계면활성제를 첨가하는 과정과; 상기 비이온성계면활성제가 첨가된 고정화기초용액을 3000rpm 이상의 교반속도로 50분이상의 시간으로 졸-겔용액을 안정화시키는 과정;그리고 상기 안정화시킨 졸-겔용액에 겔화를 지연하도록 이소프로파놀로 이루어진 겔화지연용매를 기초용액의 중량비에 대하여 10 내지 20% 첨가하는 과정으로 이루어지도록 한다.Meanwhile, in the first process, the metal plate is immersed in a dichromic acid solution for about 30 minutes, neutralized in a caustic soda solution for about 30 minutes, and then washed with water. In addition, the immobilization solution of the third step is to prepare an immobilization base solution consisting of a weight ratio of alcoholic solvent: titanium isopropoxide: hydrochloric acid or nitric acid of 100: 10 to 20: 1 to 5 consisting of ethanol or isopropanol. Process; Adding a nonionic surfactant which induces an even dispersion of titanium propoxide in a weight ratio of 1 to 5% with respect to the prepared immobilized base solution; Stabilizing the sol-gel solution in the immobilized base solution to which the nonionic surfactant is added at a stirring speed of 3000 rpm or more for 50 minutes or more; and gelation of isopropanol to delay gelation of the stabilized sol-gel solution. The delay solvent is added to 10 to 20% by weight based on the weight ratio of the basic solution.

다음, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 자세하게 설명하기로 한다. 하기에서 설명되는 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아님을 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에게 있어서는 자명할 것이다.Next, the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention configured as described above. The embodiments described below are intended to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto.

재료준비Material Preparation

먼저, 본 발명을 위해서는 산화티탄 광촉매 코팅이 이루어지는 고정담체 역활을 하는 금속재료와 별도로 제조된 고정화용액을 준비한다.First, for the present invention, an immobilization solution prepared separately from a metal material serving as an immobilization carrier on which a titanium oxide photocatalyst coating is made is prepared.

사용되는 금속재료로는 철 또는 스테인레스등의 금속을 이용할 수 있으며, 본 실시예에서는 스테인레스금속을 이용하기로 한다. 상기 스테인레스금속은 판형태로 이루어지도록 하며, 상기 금속판의 양면에 산화티탄 광촉매의 코팅이 이루어지도록 한다. 상기 스테인레스금속은 자체가 철의 산화에 따른 부식이 방지되도록 처리되어 있으며, 또한 그 강도가 단단하여 녹이 슬지 않으므로 수중에서 사용되기에 적합한 재질이다.As the metal material to be used, a metal such as iron or stainless may be used, and in this embodiment, stainless metal is used. The stainless metal is formed in a plate shape, and the titanium oxide photocatalyst is coated on both surfaces of the metal plate. The stainless metal is treated to prevent corrosion due to oxidation of iron itself, and is also a material suitable for use in water since its strength is hard and does not rust.

한편, 본 발명에서는 상기 금속판에 산화티탄 광촉매가 코팅되는 재료로서 종래와 다르게 별도로 조성된 고정화 용액을 이용한다. 본 발명에서 사용되는 고정화용액은 에탄올 또는 이소프로파놀로 이루어진 알코올성용매와 산화티탄 박막제조용 기재로써 티타늄프로폭사이드 그리고 반응조절제로서 염산 또는 질산이 중량비로 100 : 10 내지 20 : 1 내지 5의 비율로 이루어진 종래에 사용되는 일반적인 산화티탄 박막제조용 고정화 용액에 별도처리를 한것이다. 즉, 상기 종래 고정화용액에 티타늄프로폭사이드의 고른 분산을 위해서 분산제를 첨가한다. 분산제로는 비이온성계면활성제를 이용하며, 사용량은 상기 고정화기초용액에 대하여 1 내지 5%중량비가 첨가되도록 한다. 상기와 같이 분산제가 필요한 이유는 티타늄프로폭사이드가 알코올성용매내에 고른 분산이 이루어지도록 하기 위함이다. 즉, 종래에는 단순히 알코올성용매에 티타늄프로폭사이드를 첨가한 후, 교반으로 고른 분산을 유도하였으나, 상기 티타늄프로폭사이드의 고른 분산이 이루어지지 않아 쉽게 겔화가 이루어졌다. 따라서 이러한 겔화를 지연하기 위해서는 티타늄프로폭사이드가 알코올 용매에 고른 분산이 이루어져야한다. 이를 위해서는 용매와 티타늄프로폭사이드와 화학반응을 일으키지 않으며, 양 계면에서 고른 분산작용을 이룰 수 있는 분산제가 필요하다.On the other hand, in the present invention, as a material for coating the titanium oxide photocatalyst on the metal plate, an immobilization solution prepared separately from the conventional one is used. The immobilization solution used in the present invention is an alcoholic solvent consisting of ethanol or isopropanol and titanium propoxide as a substrate for producing a thin film of titanium oxide, and hydrochloric acid or nitric acid as a reaction regulator in a ratio of 100: 10 to 20: 1 to 5 by weight. It is a separate treatment to the conventional immobilized solution for producing a conventional titanium oxide thin film made. That is, a dispersant is added to the conventional immobilization solution for even dispersion of titanium propoxide. As the dispersant, a nonionic surfactant is used, and the amount used is 1 to 5% by weight based on the immobilized base solution. The reason why the dispersant is required as described above is that the titanium propoxide is evenly dispersed in the alcoholic solvent. That is, conventionally, simply adding titanium propoxide to an alcoholic solvent and then inducing even dispersion by stirring, but gelation was easily performed because the even dispersion of the titanium propoxide was not achieved. Therefore, in order to delay this gelation, titanium propoxide should be evenly dispersed in the alcohol solvent. This requires a dispersant that does not cause a chemical reaction with the solvent and titanium propoxide, and can evenly disperse at both interfaces.

본 발명자들은 다양한 분산제를 이용하여 실험한 결과 비이온성계면활성제가 적합함을 알 수 있었다. 비이온성계면활성제의 종류로는 그 구조상 폴리옥시 화합물의 지방산에스테르, 폴리에틸렌 옥시드 축합물, 폴리에틸렌 이민 축합물 등이 있으나, 바람직하기로는 폴리옥시 화합물의 지방산 에스테르가 가장효과가 좋았으며, 특히, 폴리옥시에틸렌 노닐(또는 옥틸) 페닐 에테르(polyoxyethylene nonyl(or octyl) phenyl ether)가 가장효과가 좋음을 알 수 있었다. 그리고, 사용량으로는 1 내지 5 %/중량이 적당함을 알 수 있었는데, 이는 너무 적은 양의 사용시 충분한 분산제로서의 역활 수행이 곤란하였으며, 5%/중량비 이상의 사용시 코팅용액의 점도, 표면장력 및 전단응력의 증가로 오히려 박막제조를 위한 코팅시 균일하게 코팅되는 것을 저지함을 알 수 있었다.The present inventors have experimented with various dispersants and found that nonionic surfactants are suitable. Types of nonionic surfactants include fatty acid esters of polyoxy compounds, polyethylene oxide condensates, polyethylene imine condensates, and the like. Preferably, fatty acid esters of polyoxy compounds have the most effect. Oxyethylene nonyl (or octyl) phenyl ether (polyoxyethylene nonyl (or octyl) phenyl ether) was found to be the most effective. In addition, it was found that 1 to 5% / weight is appropriate as the amount of use, which is difficult to perform as a sufficient dispersant when used in a small amount, and the viscosity, surface tension and shear stress of the coating solution when used over 5% / weight ratio. Rather, it was found that the coating was prevented from being uniformly coated during thin film manufacturing.

그리고, 상기 비이온성계면활성제로 이루어진 분산제를 사용함으로써 고정화용액을 이용하여 박막제조를 위한 코팅작업시 코팅이 보다 잘 이루어졌으며, 또한 코팅의 두께가 보다 두꺼워져 보다 적은 횟수의 코팅이 가능함을 알 수 있었다. 이는 상기 분산제가 티타늄프로폭사이드의 고른 분산을 유도함으로 코팅작업을 위한 도포시 티탄프로폭사이드가 전체면에 고른 분포가 이루어지기 때문이며, 또한 상기 분산제는 도포를 위한 고정담체 스테인레스 금속판의 표면에 고정화용액이 더욱 견고하게 부착될 수 있도록 양 계면에서 중간제의 역활을 하는 것으로 사료된다.And, by using the dispersing agent consisting of the nonionic surfactant, the coating was better made during the coating operation for manufacturing the thin film using the immobilized solution, and also the thickness of the coating is thicker, it can be seen that the coating can be made fewer times. there was. This is because the dispersant induces even dispersion of titanium propoxide, so that the titanium propoxide is evenly distributed over the entire surface during coating, and the dispersant is immobilized on the surface of the fixed carrier stainless metal plate for application. It is thought to act as an intermediate at both interfaces so that the solution can be more firmly attached.

다음, 상기와 같이, 비이온성계면활성제가 첨가된 고정화기초용액을 물리적으로 소정시간동안 교반하여 티타늄프로폭사이드가 고르게 분산되도록 한다. 이는 분산제가 알코올성 용매와 티타늄프로폭사이드의 양 계면에서 고루 분산될 수 있도록 하기 위함이며, 실지 다양한 교반속도 및 시간으로 혼합한 결과 교반속도는 3000rpm 이상으로 교반되로고 하고, 교반시간은 최소 40분 이상이 되도록 하는 것이 가장 효과적임을 알 수 있었다. 물론 교반속도를 증가할 수록 교반시간을 줄어들 수 있으며, 상기 교반으로 인하여 비이온성계면활성제가 충분히 작용하여 티타늄프로폭사이드가 알코올용매에 고루 교반됨을 알 수 있었으며, 이로 인하여 겔화가 지연됨을 알 수 있었다.Next, as described above, the immobilized base solution to which the nonionic surfactant is added is physically stirred for a predetermined time so that the titanium propoxide is evenly dispersed. This is to disperse the dispersant evenly at both interfaces of the alcoholic solvent and titanium propoxide. As a result of mixing at various stirring speeds and times, the stirring speed is to be stirred at 3000 rpm or more, and the stirring time is at least 40 minutes. It was found that it was most effective to make it ideal. Of course, as the stirring speed is increased, the stirring time can be reduced, and due to the agitation, the nonionic surfactant was sufficiently functioned, indicating that the titanium propoxide was uniformly stirred in the alcohol solvent, and thus gelling was delayed. .

그리고, 상기 교반이 끝난 상태로 고정화용액을 제조할 경우 종래보다 겔화가 지연됨을 알 수 있었다. 즉, 상기 상태로 제조된 고정화 용액은 외부공기 및 습도존재하에서도 최소한 15일 정도 동안 겔화의 진행이 억제됨을 알 수 있었다. 그러나, 10일 이상시 어느 정도 겔화가 진행됨을 알 수 있었다. 본 발명자들은 겔화를 더욱 더 지연시키기 위해 여러가지로 실험한 결과, 겔화지연용매로 이소프로파놀을 상기 교반이 끝난 상태에서 첨가함으로써 겔화를 더욱 더 지연시킬 수 있음을 알 수 있었다. 상기 이소프로파놀을 10 내지 20%/중량비로 교반이 끝난 용액에 첨가시 겔화가 최소한 80일 동안은 억제됨을 알 수 있었다. 상기 이소프로파놀은 겔화의 억제 역활 뿐만 아니라 이미 겔화가 진행된 고정화용액을 어느 정도 다시 졸 상태로 변화시킴을 알 수 있었다.And, it was found that the gelation is delayed than before when the immobilization solution is prepared while the stirring is completed. That is, the immobilization solution prepared in the above state was found to inhibit the progress of gelation for at least 15 days even in the presence of external air and humidity. However, it was found that the gelation to some extent progressed more than 10 days. The present inventors have conducted various experiments to further delay the gelation, and it has been found that the gelation can be further delayed by adding isopropanol as the gelling delay solvent in the above-mentioned stirring state. When the isopropanol was added to the stirred solution at a ratio of 10 to 20% / weight, it was found that gelation was inhibited for at least 80 days. The isopropanol not only plays a role of inhibiting gelation, but also changes the immobilization solution, which has already undergone gelation, to some extent in the sol state.

상기와 같이, 본 발명에서는 별도로 제조된 고정화 용액을 이용함으로써 오랜시간이 걸리는 코팅작업시 고정화용액의 겔화현상으로 인한 재료의 손실을 방지할 수 있었다.As described above, in the present invention, by using the immobilization solution prepared separately, it was possible to prevent the loss of material due to the gelation of the immobilization solution during the coating operation takes a long time.

다음, 상기와 같이 준비된 재료를 이용하여 본 발명에 따른 스테인레스 금속판 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법을 도시한 도1을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Next, the method of coating the titanium oxide photocatalyst on the surface of the stainless metal plate according to the present invention using the material prepared as described above will be described in detail with reference to FIG.

금속판 표면의 이물질제거를 위한 전처리Pretreatment for removing foreign substances from metal plate surface

사용되는 금속의 표면에는 수분, 지방등의 이물질들이 부착되어 있으며, 이러한 이물질의 존재하에서 코팅작업이 이루질 경우, 고른 코팅이이루어지지 않는다. 따라서 이러한 이물질들을 제거하기 위하여 전처리 과정을 수행한다. 전처리 방법으로는 이물질들을 산과 알카리를 이용하여 세척작업을 수행한다. 즉, 준비된금속판을 중크롬산용액에 약 30분간 침지시켜 이물질들을 분해제거시키게 된다. 일반적으로 철 등의 금속의 표면처리로 산세척을 수행하고 있으며, 특히 염산 또는 황산 등이 강산을 이용하게 되나, 본 발명에서는 상기와 같은 강산의 사용시 금속판 표면 부식이 이루어지므로 이를 방지하기 위해 중크롬산을 이용하였으며, 약 30분간 침지시키게 된다. 상기 시간대에서는 금속판의 부식이 전혀 일어나지 않으면서 이물질들이 효과적으로 제거됨을 실험적으로 알 수 있었다. 그리고, 상기 산세척후, 금속판 표면에 잔존하는 산 성분을 중화시키기 위해 알카리 바람직하기로는 가성소다로 중화시킨다. 이 역시 약 30분간 정도 침지시키며, 상기 과정 후, 물로 세정하여 산과 알카리를 수세한다.Foreign materials such as moisture and fat are attached to the surface of the metal used. If the coating is performed in the presence of such foreign substances, even coating is not performed. Therefore, pretreatment is performed to remove these foreign substances. As a pretreatment method, foreign substances are washed with acid and alkali. That is, the prepared metal plate is immersed in a dichromic acid solution for about 30 minutes to decompose and remove foreign substances. In general, pickling is performed by surface treatment of metals such as iron, and especially hydrochloric acid or sulfuric acid is used as a strong acid, but in the present invention, since the surface of the metal plate is corroded when the strong acid is used, bichromic acid is used to prevent this. It was used, and soaked for about 30 minutes. At this time, it was found experimentally that the foreign substances were effectively removed without any corrosion of the metal plate. After the pickling, an alkali, preferably caustic soda, is neutralized to neutralize the acid component remaining on the surface of the metal plate. This is also immersed for about 30 minutes, after the process, washed with water to wash the acid and alkali.

이러한 전처리과정을 통하여 금속판 표면에는 이물질들이 전혀 없게 되므로 코팅되는 산화티탄이 금속판 표면과의 부착성을 증대시켜 고정화 작업이 보다 잘 이루어 질 수 있게 된다. 이러한 과정없이 코팅작업을 수행하게 될 경우에는 금속판 표면에 산화티탄의 부착력이 약해 박막이 쉽게 떨어져 나오거나, 급속히 산화가 진행되어 부분 부식이 일어나 표면이 거칠어져 광촉매로서의 활성이 저하되게 된다.Through such a pretreatment process, since there are no foreign substances on the surface of the metal plate, the titanium oxide to be coated increases the adhesion with the surface of the metal plate, thereby making it possible to perform the immobilization work better. When the coating is performed without such a process, the adhesion of titanium oxide to the surface of the metal plate is weak, so that the thin film is easily peeled off, or rapidly oxidizes to cause partial corrosion, resulting in roughening of the surface, thereby degrading activity as a photocatalyst.

금속판 표면 전자배열 균일화Uniformity of Electron Array on Metal Plate Surface

산화티탄이 금속판 표면에 부착되기 위해서는 금속판 표면의 철원자와 화학결합을 하게 된다. 따라서 이러한 결합을 원활히 이루어지도록 하기 위해서는 금속판 표면의 전 부분을 통하여 고른 전자배열이 이루어져야 하며, 표면 조도를 치밀화 균질화 시킴으로서 안정된 산화티탄 코팅막을 형성하고, 고정화를 위해 반복코팅되어도 표면에 성상이 균일하게 되어 부식이 일어나지 않게 된다.Titanium oxide is chemically bonded to iron atoms on the surface of the metal plate in order to adhere to the surface of the metal plate. Therefore, in order to achieve such a smooth connection, evenly arranged electrons should be made through the entire surface of the metal plate, and the surface roughness is densified and homogenized to form a stable titanium oxide coating film, and even after repeated coating for immobilization, the properties are uniform on the surface. Corrosion will not occur.

이를 위해 이산화티탄분말을 소정량의 인산용액에 첨가하여 끈적끈적한 상태의 분말로 만든 다음, 상기 분말을 금속판 표면에 일정량 도포하고 부드러운 천 등으로 연마하게 된다. 상기 연마과정중 이산화티탄 분말이 금속판 표면에 고루 분포되고 또한 마찰을 일으켜 금속판 표면이 고른 전자배열을 이루게 되며, 이후, 금속판 표면의 이산화티탄분말을 제거하기 위해 세척을 하게 된다. 이러한 금속판 표면의 전자배열을 균일하게 하는 상기 방법은 일반적으로 금속표면처리시 널리 사용되는 방법이므로 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.To this end, titanium dioxide powder is added to a predetermined amount of phosphoric acid solution to make the powder in a sticky state, and then the powder is applied to the surface of the metal plate in a certain amount and polished with a soft cloth or the like. During the polishing process, the titanium dioxide powder is evenly distributed on the surface of the metal plate, and the friction causes the surface of the metal plate to have an even electron arrangement. Then, the titanium dioxide powder is washed to remove the titanium dioxide powder on the surface of the metal plate. Since the method for uniformly arranging electrons on the surface of the metal plate is generally used in metal surface treatment, detailed description thereof will be omitted.

최초 코팅First coating

상기와 같이, 금속판의 전처리 및 전자배열 균일화가 이루어진 금속판 표면에 고정화용액을 이용하여 산화티탄 최초 광촉매 코팅작업을 수행한다. 광촉매 코팅작업은 일반적으로 수회 반복되고, 또한 이러한 반복작업시 가장 문제되는 것은 백탁현상 및 표면의 거칠음 그리고 부착력의 약화이다. 따라서 최초 코팅이 어떻게 이루어지느냐에 따라 이후의 반복코팅에 따른 백탁현상의 제거, 표면거칠기의 고름 및 부착력을 결정하게 되므로 최초 코팅작업은 가장 중요한 공정이다.As described above, the first photocatalyst coating operation of titanium oxide is performed by using an immobilization solution on the surface of the metal plate on which the metal plate is subjected to pretreatment and electron array uniformity. The photocatalytic coating is generally repeated several times, and the most problematic in this repetition is cloudiness and surface roughness and weakening of adhesion. Therefore, the first coating is the most important process because it determines the removal of the white turbid phenomenon, the surface roughness and the adhesion of the subsequent repeated coating depending on how the initial coating is made.

일반적으로 백탁현상의 주요인은 고정화용액이 잘못 제조되었거나, 또는 용액 제조시 첨가되는 물질들의 반응에 의해 가수분해가 일어나 생성되는 수분의 유입이 가장 큰 요인으로 추정된다. 또 다른 요인으로는 금속판 표면에 산화티탄 광촉매의 박막을 입히는 방법에 의해 전체 표면에 일정한 두께로 고른 박막 형성이 이루어지지 않아 재차 반복코팅시 산화티탄의 재성장이 이루어지지 않는 대신에 적층구조를 형성함에 따라 백탁현상이 발생되기도 한다. 즉, 종래에 사용되는 박막형성방법중 스핀코팅법은 금속판을 고정화용액에 침지시킨 후, 회전시킴에 따라 각 부분의 원심력 차이로 인하여 금속판 표면 전체가 고른 도포가 이루어지지 않게 된다. 이에 의해 각 부분의 두께가 달라짐에 따라 재차 반복코팅시 백탁현상이 발생하게 되는 것이다. 따라서 고정화용액의 정확한 제조와 가수분해 반응이 일어나지 않는 고정화용액의 제조와 일정한 두께의 고른 박막 형성이 중요하다.In general, the main cause of the turbidity is that the immobilization solution is prepared incorrectly, or the influx of moisture generated by the hydrolysis caused by the reaction of the substances added during the preparation of the solution is the largest factor. Another factor is the method of coating a thin film of titanium oxide photocatalyst on the surface of a metal plate to form a thin film of uniform thickness on the entire surface, thus forming a laminated structure instead of re-growing of titanium oxide upon repeated coating. As a result, cloudiness may occur. That is, in the conventional thin film forming method, the spin coating method does not evenly apply the entire surface of the metal plate due to the difference in the centrifugal force of each part as the metal plate is immersed in the immobilization solution and then rotated. As a result, as the thickness of each part is changed, turbidity occurs when the coating is repeated. Therefore, it is important to prepare the immobilized solution, to prepare the immobilized solution in which the hydrolysis reaction does not occur, and to form a uniform thin film.

이를 위해 본 발명에서는 상술한 바와 같은 겔화가 지연되고, 고른 분산이 이루어진 고정화용액을 사용하므로 고정화용액에 의한 백탁현상의 발생은 저지된다. 그리고, 금속판 표면의 전 부분에 걸쳐 일정한 두께의 고른 박막형성을 위하여 고정화용액이 가지는 점성에 의한 표면장력으로 발생되는 모세관현상을 이용한 고른 도포가 이루어지도록 하였다.To this end, in the present invention, since the gelation as described above is delayed and an immobilization solution having an even dispersion is used, the occurrence of turbidity due to the immobilization solution is prevented. In order to form an even thin film having a uniform thickness over the entire surface of the metal plate, an even coating using capillary phenomenon generated by the surface tension due to the viscosity of the immobilization solution was performed.

상기 방법을 자세히 설명하면, 본 발명자들은 반복된 실험끝에 금속판을 고정화용액속에 침지시킨 후, 약 0.1㎛/s의 속도로 천천히 끌어올리는 방법을 사용함으로서 고른 박막형성을 이룰 수 있었다. 즉, 담체를 끌어올리는 속도가 너무 빠를 경우 용액들이 표면장력이 약해져 계면이 깨지고, 이에 의해 깨어진 계면사이로 공기나 여타 공기중의 이물질(수분, 먼지등)들이 침투하여 고른 박막이 형성되지 않음을 알 수 있었고, 스핀코팅법을 이용할 경우 이물질들의 침입은 방지될 수 있었으나, 역시 각 부분의 원심력의 차이로 인하여 불균일한 코팅이 이루어졌다. 이에 반하여 본 발명에서 사용되는 고정화용액속에서 0.1㎛/s 속도로 끌어올리는 방법을 사용할 경우, 원심력차이가 나지 않을뿐만 아니라 고정액이 가지는 점성에 의해 금속판 표면과 고정액사이에 표면장력이 발생하여 모세관현상이 발생하고, 이에 따라 금속판 표면의 모든 부분이 균일하게 코팅작업이 이루어짐을 알 수 있었다. 따라서 재차 코팅시에도 상기 박막위에 적층구조가 발생하지 않고 산화티탄의 재성장이 이루어져 백탁현상의 방지 및 표면거칠음의 방지 그리고 부착력이 강해짐을 알 수 있었다.In detail the method, the present inventors were able to achieve an even thin film formation by using a method of immersing the metal plate in the immobilization solution at the end of repeated experiments, and slowly pulling up at a rate of about 0.1 ㎛ / s. In other words, if the speed of lifting the carrier is too high, the solutions have weak surface tension and the interface is broken, and thus, foreign matters (moisture, dust, etc.) in the air or other air penetrate between the broken interfaces so that an even thin film is not formed. When the spin coating method was used, invasion of foreign materials could be prevented, but also a nonuniform coating was made due to the difference in centrifugal force of each part. On the contrary, when using the method of pulling up at a rate of 0.1 μm / s in the immobilization solution used in the present invention, not only does the centrifugal force difference occur, but also the surface tension is generated between the surface of the metal plate and the fixed liquid due to the viscosity of the fixed liquid, thereby causing capillary phenomenon. This occurred, and thus it was found that all parts of the surface of the metal plate were uniformly coated. Therefore, it was found that even when the coating was applied again, the layered structure did not occur on the thin film, and thus the titanium oxide was regrown to prevent cloudiness, surface roughness, and adhesion.

소성가공Plastic working

상기와 같이 금속판 표면에 고른 코팅이 이루진 후, 약 500 내지 550℃의 온도로 약 30분 이상 소성가공을 통하여 산화티탄의 결정구조가 아나타스형으로 변화시키고, 완전한 부착이 이루어지도록 한다.After the coating is evenly formed on the surface of the metal plate as described above, the crystal structure of the titanium oxide is changed into an anatase form through plastic working at a temperature of about 500 to 550 ° C. for at least about 30 minutes, thereby allowing complete adhesion.

즉, 각종 연구자료 및 논문에 나타난 바와 같이, 산화티탄은 소성가공에 따라 결정구조가 아나타스형 또는 루타일형으로 이루어지며, 광촉매로서의 최적활성은 아나타스형이 나타냄을 알 수 있다. 따라서 이러한 아나타스형의 결정구조및 부착력의 증재를 위해 실험한 결과, 상기와 같은 온도와 시간대가 적합함을 알 수 있었다. 비록 일본의 여타 논문자료에 따르면, 본 발명과 다른 온도와 시간대의 소성가공을 통하여 아나타스형이 이루어진다고 알려져 있으나, 이는 고정화용액의 차이에 기인하는것 같았다. 본 발명에서는 종래와 다른 고정화용액을 사용함으로 이에 적합한 온도와 시간대는 상기와 같이 나타났다.That is, as shown in various research data and papers, titanium oxide has a crystal structure of anatas type or rutile type depending on plastic processing, and it can be seen that the optimum activity as a photocatalyst is indicated by the anatas type. Therefore, as a result of the experiment for the expansion of the crystal structure and adhesion of the anatase type, it can be seen that the above temperature and time zone is suitable. Although according to other papers in Japan, it is known that the anatase type is formed by plastic working at different temperatures and time zones than the present invention, but this may be due to a difference in immobilization solution. In the present invention, the temperature and time zone suitable for this by using the immobilization solution different from the conventional one appeared as described above.

그리고, 도 2에 나타난 바와 같이, 다른 온도로 소성가공시에는 산화티탄 결정의 재성장 및 충분한 아나타스형이 이루어지지 않음을 알 수 있다. 즉, 300℃로 소성가공시에는 도면에 나타난 바와 같이, 재차 반복코팅시 결정의 충분한 성장이이루어지지 않았으며, 또한 결정구조 역시 충분한 아나타스형으로 이루어지지 않았다. 그리고, 비록 도시하지는 않았지만 다른 조건의 시간대 예를들어 500 내지 550℃ 온도하에서도 30분보다 적은시간 소성시 벗김현상과 산화티탄의 성장이 제대로 일어나지 않아 표면이 거칠어지고 효율이 저하되었으며, 최적의 산화티탄 재성장 및 아나타스형은 상기의 조건으로 이루어짐을 알 수 있었다.As shown in FIG. 2, it can be seen that during plastic working at different temperatures, the growth of titanium oxide crystals and the sufficient anatase type are not achieved. That is, when the plastic processing at 300 ℃ as shown in the figure, the crystals did not grow enough during the repeated coating again, and also the crystal structure was not made of sufficient anatas type. Although not shown, the peeling phenomenon and the growth of titanium oxide did not occur properly during firing for less than 30 minutes even under different time periods, for example, 500 to 550 ° C., resulting in rough surfaces and reduced efficiency. It was found that the titanium regrowth and anatase type were made under the above conditions.

반복 코팅 및 반복소성Repeat coating and repeat firing

상술한 바와 같은, 1차 코팅 및 소성에 따라 형성되는 산화티탄 코팅막의 두께는 약 0.03㎛정도로 나타났다. 일반적으로 산화티탄 코팅막이 최적의 광활성을 나타내기 위해서는 약 0.4㎛이상의 두께로 이루어져야 한다. 따라서 이러한 두께형성을 위해서는 반복코팅 및 반복소성이 필요하게 된다.As described above, the thickness of the titanium oxide coating film formed by the primary coating and the firing was about 0.03 μm. Generally, the titanium oxide coating film should have a thickness of about 0.4 μm or more in order to exhibit optimal photoactivity. Therefore, it is necessary to repeat coating and repeated firing to form the thickness.

반복코팅시 가장 문제가 되는것은 코팅박막의 불균일로 인한 백탁현상 발생이 문제이다. 일반적으로 통상 7회이상 반복코팅시 백탁현상의 발생이 이루어지게 된다. 종래의 방법에서는 보통 10회이상의 코팅을 잘 수행하지 않고, 한번 도포시 두껍게 도포되도록 하여 단 몇번의 도포만으로 0.4㎛의 두께를 유지하도록 하는 방법을 사용한다. 상기 방법의 사용시에는 두께는 유지될 수 있으나, 소성가공의 어려움으로 인하여 산화티탄의 완전한 성장이 이루어지지 않아 부착력의 약화를 일으켜 장시간 사용이 곤란하며, 부착력 증대를 위해서는 얇은 박막형성을 통하여 재차 반복코팅으로 산화티탄의 재성장을 유도하여야하나 이를 경우 백탁현상의 발생이 이루어져 두가지 요건중 어느 하나밖에 만족시킬 수가 없었다.The most problematic problem in repetitive coating is the occurrence of cloudiness due to uneven coating film. In general, turbidity occurs when the coating is repeated 7 times or more. In the conventional method, the coating is generally not performed more than 10 times, and a method of maintaining a thickness of 0.4 μm by only a few coatings by applying a thick coating at one time is applied. When using the method, the thickness can be maintained, but due to the difficulty of plastic processing, titanium oxide is not fully grown, which leads to a weakening of the adhesion force, making it difficult to use for a long time. In this case, the regrowth of titanium oxide should be induced, but in this case, the clouding phenomenon occurred and only one of the two requirements could be satisfied.

그러나, 본 발명에서는 최초 코팅의 균일성으로 인하여 고른 박막의 형성이이루어져 20회이상의 코팅 및 소성시에도 백탁현상이 저지되고, 산화티탄의 재성장으로 인하여 금속판 표면에 부착력이 증대함을 알 수 있었다. 도 3은 본 발명에 의해 제조된 산화티탄이 코팅된 금속판 표면의 전자 현미경사진이고, 도 4는 엑스알디사진이다. 상기 사진에 나타난 바와 같이, 20회 코팅으로 인하여 0.4㎛이상의 충분한 두께를 유지하되 백탁현상의 발생이 이루어지지 않고 표면이 맑은 황금색으로 유지되었으며, 거울의 표면처럼 물체의 형상이 뚜렷이 반사되는 이상적인 코팅이 이루짐을 알 수 있었다.However, in the present invention, evenly formed thin films are formed due to the uniformity of the initial coating, and thus, white turbidity is prevented even after more than 20 coatings and firings, and the adhesion to the surface of the metal plate is increased due to the regrowth of titanium oxide. Figure 3 is an electron micrograph of the surface of the titanium oxide coated metal plate produced by the present invention, Figure 4 is an x-aldiphotograph. As shown in the photo above, the coating was maintained at a thickness of 0.4 μm or more due to the 20th coating, but the surface was kept in a clear golden color without the occurrence of cloudiness, and the ideal coating that clearly reflected the shape of the object like the surface of a mirror It could be seen.

한편, 반복코팅시에는 금속판의 끌어올리는 속도를점차로 빠르게 하는 것이 가능하고 소성시간 역시 단축시킬 수 있다. 즉, 최초 및 2 내지 4회정도 까지의 반복코팅시에는 균일한 박막형성 및 부착력 증대를 위해 0.1㎛/s 의 속도를 유지하고, 소성시간 역시 약 30분간 유지하고, 그 이후의 반복코팅시에는 끌어올리는 속도를 보다 약 4 내지 5배정도 빠르게 할 수있다. 이는 이후의 재차코팅은 금속판 표면이 아닌 산화티탄 박막위에 이루어짐으로 동일한 재질에 의한 부착력의 증대가 가능하며, 또한 소성시간 역시 동일 재질위에서 재성장이 이루어짐으로 약 10분 내지 20분으로도 충분히 가능해진다.On the other hand, during repeated coating it is possible to increase the speed of pulling up the metal plate gradually and the firing time can also be shortened. That is, at the time of initial and repeated coating up to 2 to 4 times, it maintains a speed of 0.1 μm / s for uniform thin film formation and adhesion strength, and also maintains the firing time for about 30 minutes. The lifting speed can be about 4 to 5 times faster. This subsequent coating is made on the titanium oxide thin film, not the surface of the metal plate, so that the adhesion by the same material can be increased, and the firing time is also sufficiently possible in about 10 to 20 minutes because the regrowth is performed on the same material.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따르면, 산화티탄 광촉매의 금속판 표면에 코팅시 부착력이 증대하여 견고한 구조를 만들 수 있으며, 적정두께를 가지고 백탁현상 발생이 저지되어 광촉매활성증대가 이루어진 산화티탄 광촉매 코팅막이 이루어진 금속판을 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when the coating on the metal plate surface of the titanium oxide photocatalyst can increase the adhesive force to make a solid structure, the titanium oxide photocatalyst coating film is made to increase the photocatalytic activity by preventing the occurrence of cloudiness with an appropriate thickness There is an effect that can produce a metal plate made.

금속판 표면에 고른 박막 형성 및 치밀화가 가능해짐에 따라 수중에서 사용시 부식이 방지되어 장시간 사용할 수 있고, 부착력 증대로 인하여 깨어짐이 방지되어 비용절감은 물론 열악한 환경에서도 사용가능해짐에 따라 대기 및 수질 어느곳에서나 범용적으로 사용가능해지는 다른 효과도 있다.As even thin film can be formed and densified on the surface of metal plate, it can be used for a long time because it is prevented from being used in water, and it is prevented from being broken due to the increase of adhesion force, so it can be used in poor environment as well as cost and water quality. There are other effects that can be used in or for general purposes.

그리고, 박막제조용 고정화용액의 겔화가 지연됨으로서 한번 제조된 고정화용액의 장시간 사용이 가능하고, 이에 따라 불필요한 겔화용액의 생성이 억제되어 장시간이 소요되는 코팅작업을 효율적으로 이룰 수 있는 다른 효과도 있다.In addition, since the gelation of the immobilization solution for thin film production is delayed, it is possible to use the immobilization solution prepared for a long time, thereby suppressing the generation of unnecessary gelation solution, and there is another effect of efficiently performing a long time coating operation.

한편, 고정화 용액의 겔화가 지연됨에 따라 기존의 졸-겔 용액의 단점인 공기접촉이나 습도의 존재에 의한 급속한 경화현상을 극복함으로써 별도의 진공크린벤치가 불필요하므로 종래 진공시설하에서 소규모작업만 수행할 수 있던 것을 대규모플랜트까지 작업이 가능한 다른 효과도 있다.On the other hand, as the gelation of the immobilization solution is delayed, by overcoming the rapid curing phenomenon due to the presence of air contact or humidity, which is a disadvantage of the conventional sol-gel solution, a separate vacuum clean bench is not necessary, so only a small work can be performed under a conventional vacuum facility. There are other effects that can work up to large plants.

Claims (5)

코팅시키고져 하는 금속판 표면의 이물질들을 제거하기 위해 산-알카리 처리후 수세하는 제1과정과;A first step of washing with an acid-alkali treatment to remove foreign substances on the surface of the metal sheet to be coated; 금속표면의 전자 배열 균일화 및 치밀화를 위해 인산용액에 이산화티탄분말을 첨가하여 제조된 물질로 금속판 표면을 연마 세척하는 제2과정과;A second step of polishing and cleaning the surface of the metal plate with a material prepared by adding titanium dioxide powder to a phosphate solution for uniformity and densification of electron arrangement of the metal surface; 고정화 용액속에 연마 세척된 금속판을 침지시키고, 약 0.1㎛/s 의 속도로 끌어올림에 의해 금속판 표면에 최초 산화티탄 박막을 입히는 제3과정과;A third step of coating the first titanium oxide thin film on the surface of the metal plate by immersing the metal plate, which has been abrasively washed in the immobilization solution, and pulling up at a rate of about 0.1 μm / s; 최초 산화티탄 박막이 입혀진 금속판을 약 500 내지 550℃의 온도로 약 30분 이상 소성시키는 제4과정과;A fourth step of baking the metal plate coated with the first titanium oxide thin film at a temperature of about 500 to 550 ° C. for about 30 minutes or more; 최초 산화티탄 박막이 소성된 금속판을 재차 박막을 입히고 소성시키는 과정을 적어도 15회 이상 반복하여 산화티탄 박막이 0.4㎛이상의 두께를 형성하는 제5과정으로; 이루어짐을 특징으로 하는 금속표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법.A fifth process in which the titanium oxide thin film is formed to a thickness of 0.4 μm or more by repeating at least 15 times the coating and firing of the metal plate on which the first titanium oxide thin film is fired again; Method for coating a titanium oxide photocatalyst on a metal surface characterized in that made. 제 1 항에 있어서, 상기 금속판은 스테인레스 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 금속 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법.The method of claim 1, wherein the metal plate is made of a stainless material. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1과정은 금속판을 중크롬산 용액에 약 30분간 침지, 가성소다 용액에 약 30분간 중화시킨 후, 물로 수세함을 특징으로하는 금속 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법.[Claim 3] The titanium oxide photocatalyst on the metal surface of claim 1 or 2, wherein the first step is to immerse the metal plate in a dichromic acid solution for about 30 minutes, neutralize the caustic soda solution for about 30 minutes, and then wash with water. How to coat. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 3과정의 고정화 용액은,The method of claim 1 or 2, wherein the immobilization solution of the third process, 에탄올 또는 이소프로파놀로 이루어지는 알코올성 용매 : 티타늄이소프로폭사이드 : 염산 또는 질산이 100 : 10 내지 20 : 1 내지 5의 중량비로 이루어지는 고정화 기초용액을 제조하는 과정과;Preparing an immobilized base solution comprising an alcoholic solvent consisting of ethanol or isopropanol: titanium isopropoxide: hydrochloric acid or nitric acid in a weight ratio of 100: 10 to 20: 1 to 5; 상기 제조된 고정화 기초용액에 대하여 중량비로 1 내지 5%로 티타늄프로폭사이드의 고른 분산을 유도하는 비이온성계면활성제를 첨가하는 과정과;Adding a nonionic surfactant which induces an even dispersion of titanium propoxide in a weight ratio of 1 to 5% with respect to the prepared immobilized base solution; 상기 비이온성계면활성제가 첨가된 고정화기초용액을 3000rpm 이상의 교반속도로 50분이상의 시간으로 졸-겔용액을 안정화시키는 과정; 그리고Stabilizing the sol-gel solution in the immobilized base solution to which the nonionic surfactant is added at a stirring speed of 3000 rpm or more for 50 minutes or more; And 상기 안정화시킨 졸-겔용액에 겔화를 지연하도록 이소프로파놀로 이루어진 겔화지연용매를 기초용액의 중량비에 대하여 10 내지 20% 첨가하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법.A method of coating a titanium oxide photocatalyst on a metal surface, comprising adding a gelling delay solvent composed of isopropanol to the stabilized sol-gel solution by 10 to 20% with respect to the weight ratio of the base solution. . 제 4 항에 있어서, 상기 비이온성게면활성제는 폴리옥시에틸렌계 에테르이고, 상기 겔화지연용매는 이소프로파놀임을 특징으로 하는 금속 표면에 산화티탄 광촉매를 코팅하는 방법.5. The method of claim 4, wherein the nonionic surfactant is polyoxyethylene ether and the gelling delay solvent is isopropanol.
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