KR20040001410A - 은이 도포된 광촉매 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내열성 및 내구성이 좋은 루틸타입(Rutile type)의 결정구조를 갖는 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 항균력과 탈취력 및 흡착기능이 향상되도록 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 제조하고, 이에 광(光)이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강해 항균제로 사용되며 가격이 저렴하고 인체에 안전한 금속인 은(Ag)을 특수한 방법으로 치환시켜 초 내열성 동위체조직 결정구조로 조성되도록 한다음 이를 분쇄기에서 박분하여서 은(Ag)이 도포된 광촉매를 제조함으로써,
화학적으로 안정되어 있으며 광촉매 활성이 높은 것으로 알려져 있으나 400-450℃에서 신터링(반융)이 일어나므로 고온에서의 재료나 사용이 불가능하므로 특히 고내열성 도자기류에는 사용할 수 없으며, 섬유류에 바인더(Binder)중에 담지하게 되면 이 바인더(Binder)는 거의가 플라스틱계의 유기물이므로 광촉매의 강력한 활성에 의해서 분해되어 바인더(Binder)의 내구성에 문제가 생기기때문에 섬유류,의류 등에 적용하기 어려웠던 광촉매제인 아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2)의 문제점과,
온도의 변화 특히 고온영역에도 결정형이 변화되지 않기 때문에 내열성 및 내구성은 좋으나 아나타제타입(Anatase type)보다 광촉매 활성이 적어서 항균력과 탈취력이 떨어지는 광촉매제인 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)의 문제점및,
그리고 이들이 가지고 있는 공통된 문제점 즉, 이산화티탄(TiO2) 광촉매에서는 단어 그 자체에서 알 수 있는 바와같이 광(380~400㎚파장의 자외선)이 닿아야 만 그 기능을 발휘하므로 광이 닿지 않는 어두운 곳이나 암실상태에서는 광촉매 단독으로는 그 기능을 발휘하는 것이 무리었던 문제점들을 획기적으로 개선하여서,
내열성 및 내구성의 문제를 해결하여 내항균성이 절실히 요구되는 수질개선 및 종합적인 환경분야는 물론이고 그 밖의 의류와 고 내열성의 도자기류에도 적용이 용이하며,
광촉매에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강한 은(Ag)을 도포하여서 광이 있는 곳에서는 물론이고 빛이 차단된 암실과 같은 어두운 곳에서도 각종 이물질 및 세균류등을 차례 차례로 흡착하여 멸균을 할 수 있으며,
광촉매 표면에 인체에 해가 없는 은(Ag)이 도포되어 있으므로 인체내부에도 사용이 가능하도록 함에 그 목적을 둔 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
전체 중량비의 증류수 50중량%에 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2) 40~45중량%를 투입하여 서서히 교반하면서 염화아연(ZnCl2) 1~3중량%와 제3인산칼슘(Ca3(PO4)2) 1~3중량%를 차례 차례로 투입한후 1시간동안 저속교반(200RPM이하)하여 슬러리 상태의 광촉매제를 제조하는 복합화한루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용한 광촉매제 제조공정과,
상기 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 분자 접촉활성이 강한 은(Ag)을 치환시키기 위해서 질산은(AgNO3)화합물을 이용하여 은콜로이드(Ag colloid)를 제조하되, 암실의 조건에서 증류수에 질산은(AgNO3) 0.5중량%를 넣고 충분히 수세한 후 5,000ppm의 은(Ag)용질액을 제조하는 은(Ag)용질액 제조공정과,
상기 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 환원촉매인 칼륨ㆍ나트륨 타르타르산염(롯셀염, C4H4O1KㆍNa) 1~2중량%를 투입한 후 5,000ppm의 은(Ag)용질액5~10중량%를 서서히 첨가한 다음 10분간 저속교반(200RPM이하)한 후에 60분 동안 그대로 두어 반응시켜서 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 은(Ag)을 치환시키는 은(Ag)치환공정과,
상기 표면에 은(Ag)이 치환된 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제를 500℃이하의 온도로 전기로에서 12시간동안 건조하여 수분을 완전히 증발시킨 후 분쇄기에서 해체하여 은(Ag)이 도포된 광촉매제를 얻는 은(Ag)이 도포된 광촉매제완성공정으로 이루어짐에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 은(Ag)이 도포된 광촉매 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광촉매(photocafalyst)제로 사용되며 내열성 및 내구성이 좋은 루틸타입(Rutile type)의 결정구조를 갖는 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 항균력과 탈취력 및 흡착기능이 향상되도록 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 제조하고, 이에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강해 항균제로 사용되며 가격이 저렴하고 인체에 안전한 금속인 은(Ag)을 특수한 방법으로 치환시켜 초 내열성 동위체조직 결정구조로 조성되도록 한다음 이를 분쇄기에서 해체하여서 은(Ag)이 도포된 광촉매를 제조함으로써,
내항균성이 절실히 요구되는 수질개선 및 종합적인 환경분야 그리고 의류는 물론 고 내열성의 도자기류에도 적용이 용이하게 하며, 밝은 곳에서 빛의 파장을 받아 양극의 정공이 쌍 생성하여 광촉매(photocafalyst)의 부근에 존재하는 각종 이물질 및 세균류 등을 산화, 환원, 반응을 급격하게 일으키게 되어 살균 및 분해작용을 하는 것은 물론 광촉매에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강한 은이 도포되어 있어서 빛이 차단된 암실과 같은 어두운 곳에서도 접촉성 멸균 및 살균은 물론 각종 세균과 이물질을 차례 차례 끌어들여(흡착하여) 멸균력을 발휘토록 하며, 도포된 은으로 인해 인체내부에도 사용이 가능하도록 하는 등 단순한 광촉매에서 갖지 못하는 여러가지 기능을 발휘토록 한 것이다.
일반적으로 광에너지를 받아서 촉매작용으로 매우 적은 에너지를 받아서 고 에너지 상태로 나타내는 물질을 총칭하여 광촉매(photocafalyst)라 한다.
이와같이 광촉매(photocafalyst)는 380~400㎚파장의 자외선을 받아도 근접되어 있는 용존산소가 분해되면서 마이너스 전기 띤 전자와 플러스 전기를 띤 정공이 한쌍으로 생성하여 광촉매(photocafalyst) 부근에 존재하는 각종 이물질들과 산화 환원 반응을 급격하게 진행시켜 광촉매(photocafalyst) 자신은 산화나 환원이 일어나지 않으면서 이물질의 산화력에만 전념하여 가능한 반응계의 활성화 에너지를 낮추어진 상태에서 반응속도를 높여 이물질들을 분해 및 멸균시키는 것으로, 이들의 사용범위를 살펴보면 물의소독,살균, 단백질 흡착후 분해, 악취제거, 각종 세균과 곰팡이균, 병원균O-157, 황색포도상구균, 유황산화세균 등의 멸균, 포도당과 음이온 계면활성계 양이온 계면활성제, 담배진, 이산화탄소분해 등에 사용된다.
이와 같이 여러분야에서 쓰이는 광촉매(photocafalyst)중 많이 사용되는 이산화티탄(TiO2)은 루틸(Rutil), 아나타제(Anatase), 부루카이드(Brookite)의 세가지 타입(type)이 있다.
그런데 통상적으로 광촉매제로서 가장 많이 사용되는 이산화티탄(TiO2)의 결정구조타입은 아나타제타입(Anatase type)으로서 이는 화학적으로 안정되어 있으며 광촉매 활성이 높은 것으로 알려져 왔다.
그러나, 이러한 아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2)은 400-450℃에서 신터링(반융)이 일어나므로 고온에서의 재료나 사용은 불가능하게 된다.
또한, 이러한 아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2)은 980℃ 전,후에서 그 결정구조가 루틸타입(Rutile type)으로 전이되므로 고내열성의 도자기류등에는 적용이 불가능하게 된다.
아울러 아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2)를 섬유류에 바인더(Binder)중에 담지하게 되면 이 바인더(Binder)는 거의가 플라스틱계의 유기물이므로 광촉매의 강력한 활성에 의해서 분해되어 바인더(Binder)의 내구성에 문제가 생기게 되므로 섬유류,의류분야에도 적용이 용이하지 못하다.
그리고 이산화티탄(TiO2) 광촉매에서는 단어 그 자체에서 알 수 있는 바와같이 광(380~400㎚파장의 자외선)이 닿아야 만 그 기능을 발휘하므로 광이 닿지 않는 어두운 곳이나 암실상태에서는 광촉매 단독으로는 그 기능을 발휘하는 것이 무리이므로 광이 없는 상태에서도 그 기능을 발휘시키기 위해서는 다른재료를 조합하여야 하는 것이 바람직하며, 여기에 흡착기능을 더욱 더 향상 시키는 재료를 조합하는 것도 필요할 것이다.
한편, 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)은 온도의 변화 특히 고온영역에도 결정형이 변화되지 않기 때문에 내열성 및 내구성은 좋으나 아나타제타입(Anatase type)보다 광촉매 활성이 적어서 항균력과 탈취력이 떨어지는 단점이 있는 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 광촉매(photocafalyst)제로 사용되는 아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2) 및 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로,
광촉매(photocafalyst)제로 사용되며 내열성 및 내구성이 좋은 루틸타입(Rutile type)의 결정구조를 갖는 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 항균력과 탈취력 및 흡착기능이 향상되도록 특수한 방법으로 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 제조하고, 이에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강해 항균제로 사용되며 가격이 저렴하고 인체에 안전한 금속인 은(Ag)을 특수한 방법으로 치환시켜 초 내열성 동위체조직 결정구조로 조성되도록 한다음 이를 분쇄기를 이용하여 박분하여서 은(Ag)이 도포된 광촉매를 제조함으로써,
내열성 및 내구성의 문제를 해결하여 내항균성이 절실히 요구되는 수질개선 및 종합적인 환경분야는 물론이고 그 밖의 의류와 고 내열성의 도자기류에도 적용이 용이하게 하며,
광촉매에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강한 은(Ag)을 도포하여서 광이 있는 곳에서는 기본이고 빛이 차단된 암실과 같은 어두운 곳에서도 각종 이물질 및 세균류등을 차례 차례로 흡착하여 멸균을 할 수 있도록 하며,
광촉매표면에 인체에 해가 없는 은(Ag)이 도포되어 있으므로 인체내부에도 사용이 가능하도록 하도록 하는 등의 여러가지 효과가 있는 고품질의 은(Ag)이 도포된 광촉매 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 먼저 광촉매재의 출발물질로서
아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2)보다 광촉매활성은 적으나 온도의 변화, 특히 고온영역에서도 결정형이 변화되지 않는 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 채택하여 내열성 및 내구성의 문제를 해결하였으며,
여기서, 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2) 성질상 광촉매 활성이 떨어지는 점을 감안하여 항균력과 탈취력을 상승시키기 위해서 아연(Zn)의 화합물인 염화아연(ZnCl2)을 광촉매제의 보완재료로 채택하였으며,
흡착기능을 향상시키기 위해서 제3인산칼슘(Ca3(PO4)2)을 광촉매제의 보완재료로 채택하였다.
또한, 광(光)이 없는 상태에서도 기능하는 항균제로는 은(Ag), 금(Pt), 파라듐(Pd)등의 경금속이 있으나 본 발명에서는 비교적 값이 저렴하고 인체에 안전한은(Ag)을 채택하였으며 이때, 은(Ag)화합물로는 염화은(Silver chloride, Agcl)이나 질산은(Silver nitrate, AgNO3)등을 사용할 수 있으나 본 발명에서는 질산은(AgNO3)을 채택하여 사용하였으며 이때의 환원촉매로서는 칼륨ㆍ나트륨 타르타르산염(롯셀염, C4H4O1KㆍNa)를 채택하여서 이루어진다.
이하 상기와 같이 채택된 여러가지 재료를 이용하여 본 발명을 실현하기 위한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
<실시예>
전체 중량비의 증류수 50중량%에 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2) 40~45중량%를 투입하여 서서히 교반하면서 염화아연(ZnCl2) 1~3중량%와 제3인산칼슘(Ca3(PO4)2) 1~3중량%를 차례 차례로 투입한후 1시간동안 저속교반(200RPM이하)하여 슬러리 상태의 광촉매제를 제조하는 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용한 광촉매제 제조공정과,
상기 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 분자 접촉활성이 강한 은(Ag)을 치환시키기 위해서 질산은(AgNO3)화합물을 이용하여 은콜로이드(Ag colloid)를 제조하되, 암실의 조건에서 증류수에 질산은(AgNO3) 0.5중량%를 넣고 충분히 수세한 후 5,000ppm의은(Ag)용질액을 제조하는 은(Ag)용질액 제조공정과,
상기 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 환원촉매인 칼륨ㆍ나트륨 타르타르산염(롯셀염, C4H4O1KㆍNa) 1~2중량%를 투입한 후 5,000ppm의 은(Ag)용질액5~10중량%를 서서히 첨가한 다음 10분간 저속교반(200RPM이하)한 후에 60분 동안 그대로 두어 반응시켜서 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 은(Ag)을 치환시키는 은(Ag)치환공정과,
상기 표면에 은(Ag)이 치환된 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제를 500℃이하의 온도로 전기로에서 12시간동안 건조하여 수분을 완전히 증발시킨 후 분쇄기에서 해체하여 은(Ag)이 도포된 광촉매제를 얻는 은(Ag)이 도포된 광촉매제완성공정으로 이루어진다.
이와같이 제조되는 본 발명의 은(Ag)이 도포된 광촉매제는 밝은 곳에서 빛의 파장을 받아 양극의 정공이 쌍 생성하여 광촉매(photocafalyst)의 부근에 존재하는 각종 이물질 및 세균류 등을 산화, 환원, 반응을 급격하게 일으키게 되어 살균 및 분해작용을 한다.
또한, 광촉매에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강한 은(Ag)이 도포되어 있어서 빛이 차단된 암실과 같은 어두운 곳에서도 접촉성 멸균 및 살균은 물론 각종 세균과 이물질을 차례 차례 끌어들여(흡착하여) 멸균력을 발휘하게 된다.
그리고, 인체에 안전한 은(Ag)이 광촉매 표면에 도포되어 있어서 인체내부에도 사용가능한 등 여러가지 기능을 발휘한다.
상기한 본 발명은 광(光)을 받으면 활성화되면서 항균과 탈취등의 기능을 발휘하는 광촉매(photocafalyst)제로 사용되며 내열성 및 내구성이 좋은 루틸타입(Rutile type)의 결정구조를 갖는 이산화티탄(TiO2)을 채택한다음 이에 항균력과 탈취력 및 흡착기능이 향상되도록 아연(Zn)의 화합물인 염화아연(ZnCl2)과 제3인산칼슘(Ca3(PO4)2)을 보완재료를 혼합하여서 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 제조하고,
이에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강해 항균제로 사용되며 가격이 저렴하고 인체에 안전한 금속인 은(Ag)을 특수한 방법으로 치환시켜 초 내열성 동위체조직 결정구조로 조성되도록 한다음 이를 분쇄기에서 약0.2㎛∼1.5㎛이내로 박분하여서 은(Ag)이 도포된 광촉매를 제조함으로써,
화학적으로 안정되어 있으며 광촉매 활성이 높은 것으로 알려져 있으나 400-450℃에서 신터링(반융)이 일어나므로 고온에서의 재료나 사용이 불가능하므로 특히 고내열성 도자기류에는 사용할 수 없으며,
섬유류에 바인더(Binder)중에 담지하게 되면 이 바인더(Binder)는 거의가 플라스틱계의 유기물이므로 광촉매의 강력한 활성에 의해서 분해되어 바인더(Binder)의 내구성에 문제가 생기기때문에 섬유류,의류 등에 적용하기 어려웠던 광촉매제인아나타제타입(Anatase type)의 이산화티탄(TiO2)의 문제점과,
온도의 변화 특히 고온영역에도 결정형이 변화되지 않기 때문에 내열성 및 내구성은 좋으나 아나타제타입(Anatase type)보다 광촉매 활성이 적어서 항균력과 탈취력이 떨어지는 광촉매제인 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)의 문제점과 이들이 가지고 있는 공통된 문제점 즉, 이산화티탄(TiO2) 광촉매에서는 단어 그 자체에서 알 수 있는 바와같이 광(380~400㎚파장의 자외선)이 닿아야 만 그 기능을 발휘하므로 광이 닿지 않는 어두운 곳이나 암실상태에서는 광촉매 단독으로는 그 기능을 발휘하는 것이 무리었던 문제점들이 획기적으로 개선되도록 하여서,
내열성 및 내구성의 문제를 해결하여 내항균성이 절실히 요구되는 수질개선 및 종합적인 환경분야는 물론이고 그 밖의 의류와 고 내열성의 도자기류에도 적용이 용이하며,
광촉매에 광이 없는 상태에서도 분자접촉 활성이 강한 은(Ag)을 도포하여서 광이 있는 곳에서는 물론이고 빛이 차단된 암실과 같은 어두운 곳에서도 각종 이물질 및 세균류등을 차례 차례로 흡착하여 멸균을 할 수 있으며,
광촉매에 인체에 해가 없는 은(Ag)이 도포되어 있으므로 인체내부에도 사용이 가능하도록 하는 등의 여러가지 효과를 창출하는 매우 획기적인 발명이다.
Claims (1)
- 전체 중량비의 증류수 50중량%에 루틸타입(Rutile type)의 이산화티탄(TiO2) 40~45중량%를 투입하여 서서히 교반하면서 염화아연(ZnCl2) 1~3중량%와 제3인산칼슘(Ca3(PO4)2) 1~3중량%를 차례 차례로 투입한후 1시간동안 저속교반(200RPM이하)하여 슬러리 상태의 광촉매제를 제조하는 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용한 광촉매제 제조공정과,상기 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 분자 접촉활성이 강한 은(Ag)을 치환시키기 위해서 질산은(AgNO3)화합물을 이용하여 은콜로이드(Ag colloid)를 제조하되, 암실의 조건에서 증류수에 질산은(AgNO3) 0.5중량%를 넣고 충분히 수세한 후 5,000ppm의 은(Ag)용질액을 제조하는 은(Ag)용질액 제조공정과,상기 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 환원촉매인 칼륨ㆍ나트륨 타르타르산염(롯셀염, C4H4O1KㆍNa) 1~2중량%를 투입한 후 5,000ppm의 은(Ag)용질액5~10중량%를 서서히 첨가한 다음 10분간 저속교반(200RPM이하)한 후에 60분 동안 그대로 두어반응시켜서 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제에 은(Ag)을 치환시키는 은(Ag)치환공정과,상기 표면에 은(Ag)이 치환된 복합화한 루틸타입(Synthetic Rutile type)의 이산화티탄(TiO2)을 이용하여 제조된 슬러리 상태의 광촉매제를 500℃이하의 온도로 전기로에서 12시간동안 건조하여 수분을 완전히 증발시킨 후 분쇄기에서 해체하여 은(Ag)이 도포된 광촉매제를 얻는 은(Ag)이 도포된 광촉매제완성공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 은이 도포된 광촉매 제조방법.
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| KR1020020036603A KR20040001410A (ko) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 은이 도포된 광촉매 제조방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100830669B1 (ko) * | 2007-05-29 | 2008-05-19 | 연세대학교 산학협력단 | 금속 코팅된 광촉매 제조방법 |
| KR20160044854A (ko) * | 2014-10-16 | 2016-04-26 | 주식회사 엔에코 | 살균기능을 갖는 핸드폰 케이스용 나노복합 광촉매 조성물 및 그 제조방법 |
| WO2016122995A1 (en) | 2015-01-26 | 2016-08-04 | A. Schulman, Inc. | Antibacterial composition of silver nanoparticles bonded to a dispersing agent |
-
2002
- 2002-06-28 KR KR1020020036603A patent/KR20040001410A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR100830669B1 (ko) * | 2007-05-29 | 2008-05-19 | 연세대학교 산학협력단 | 금속 코팅된 광촉매 제조방법 |
| KR20160044854A (ko) * | 2014-10-16 | 2016-04-26 | 주식회사 엔에코 | 살균기능을 갖는 핸드폰 케이스용 나노복합 광촉매 조성물 및 그 제조방법 |
| WO2016122995A1 (en) | 2015-01-26 | 2016-08-04 | A. Schulman, Inc. | Antibacterial composition of silver nanoparticles bonded to a dispersing agent |
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