KR20060018751A - Photocatalyst coating layer and method of making the same with non-thermal plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명에 다르면, 광촉매 코팅막은 광촉매물질로 이루어지며 가시광에 의해 활성화 되도록 저온 플라즈마 처리된 것으로, 이의 처리 방법은 플라즈마 생성기의 챔버에 광촉매 코팅막이 형성된 기체를 장착하는 제 1단계와, 상기 플라즈마 생성기의 챔버 내에 플라즈마화 기체를 주입하는 제2단계와,상기 플라즈마 생성기를 통하여 생성되는 저온 플라즈마를 이용하여 상기 광촉매 코팅막을 표면처리하여 가시광에서 반응되도록 하는 제3단계를 포함한다. According to the present invention, the photocatalyst coating film is made of a photocatalyst material and is subjected to low temperature plasma treatment so as to be activated by visible light. The method of treating the photocatalyst coating film includes a first step of mounting a gas on which a photocatalyst coating film is formed in a chamber of the plasma generator; And a third step of injecting a plasma gas into the chamber, and a third step of surface treating the photocatalyst coating layer using a low temperature plasma generated by the plasma generator to react with visible light.

광촉매, 저온 플라즈마, 개질 Photocatalyst, low temperature plasma, reforming

Description

광촉매 코팅막과, 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막 표면처리 방법{photocatalyst coating layer and method of making the same with non-thermal plasma}Photocatalyst coating layer and method of making the same with non-thermal plasma}

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치를 나타내 보인 단면도,1 is a cross-sectional view showing a plasma generating apparatus according to the present invention,

도 2 내지 도 12는 광촉매 코팅막을 플라즈마 화 가스를 이용하여 저온 플라즈마 처리한 UV-A, UV-C, 형광등을 이용하여 광을 조사함으로써 메틸렌 블루 분해 실험의 결과를 나타내 보인 그래프들이며, 2 to 12 are graphs showing the results of methylene blue decomposition experiments by irradiating light using UV-A, UV-C, fluorescent lamps treated with a low temperature plasma treatment of the photocatalyst coating film using a plasma gas,

도 13A, 도 13B, 도 14A, 도 14B, 도 15A, 도 15B, 도 16A 및 도 16B는 플라즈마화 가스를 변화시키면서 저온 플라즈마 처리한 광코팅막의 메틸렌 블루 분해 실험의 결과와 흡광도를 나타내 보인 그래프들이다. 13A, 13B, 14A, 14B, 15A, 15B, 16A, and 16B are graphs showing the results and absorbance of methylene blue decomposition experiments of a low-temperature plasma-treated photocoated film while varying a plasma gas. .

본 발명은 광촉매 코팅막에 관한 것으로, 더 상세하게는 가시광에 의한 광촉매를 활성화 시킬 수 있는 광촉매 코팅막과, 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막의 표면처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a photocatalyst coating film, and more particularly, to a photocatalyst coating film capable of activating a photocatalyst by visible light, and a surface treatment method of a photocatalyst coating film using a low temperature plasma.

최근, 산화티타늄을 이용한 광촉매성 박체(薄體)가 주목을 모으고 있다. 광촉매란, 반도체적인 물성을 지니고, 그 전도 전자대와 하전자대의 밴드갭 에너지보다 큰 에너지를 갖는 빛이 조사되면 여기 상태가 되어, 전자-정공쌍을 생성하는 물질이다. 아나타제형 결정 구조의 산화티탄에서는, 387 nm 이하 파장의 빛이 조사되면, 광 여기되어 산화 환원 반응에 기초한 분해 반응과, 그 분해 반응(활성)과는 다른 친수화 반응을 동시에 야기한다. 현재 시점에서, 이 2가지 반응을 동시에 야기하는 금속 산화물로서, 산화티탄늄, 산화주석 및 산화아연이 알려져 있으며, 분해 반응만을 야기하는 금속 산화물로서는 티타늄산스트론튬 및 산화제2철이, 친수화 반응만을 야기하는 금속 산화물로서는 삼산화텅스텐이 알려져 있다. Recently, photocatalytic thin bodies using titanium oxide have attracted attention. A photocatalyst is a substance which has semiconducting physical properties and becomes excited when light having energy greater than the bandgap energy of the conducting electron band and the lower electron band is irradiated, thereby generating an electron-hole pair. In titanium oxide having an anatase type crystal structure, when light having a wavelength of 387 nm or less is irradiated, it is photoexcited to cause a decomposition reaction based on a redox reaction and a hydrophilization reaction different from the decomposition reaction (activity). At the present time, titanium oxide, tin oxide and zinc oxide are known as metal oxides which cause these two reactions simultaneously, and as metal oxides causing only a decomposition reaction, strontium titanate and ferric oxide cause only a hydrophilization reaction. Tungsten trioxide is known as a metal oxide.

이들 작용을 이용하여 자기 세정 작용이나, 탈취 작용, 항균 작용 등을 얻을 수 있어, 광촉매체를 피복한 각종부재, 상품군이 제안되고 있다. By using these actions, self-cleaning action, deodorizing action, antibacterial action and the like can be obtained, and various members and product groups coated with a photocatalyst have been proposed.

이러한 광촉매체의 제조 방법으로서는 바인더법, 졸겔법, 진공 증착법 등의 각종 방법이 제안되어 있다. 바인더법은 접착성을 갖는 바인더 중에 미립자형의 산화티탄을 분산시켜, 소정의 기체 상에 도포한 후, 가열 건조시 키는 방법이다. 그러나, 이 방법에 의하면, 미립자형의 산화티탄이 바인더 사이에 매립되기 때문에, 광촉매 작용이 손상되기 쉽다고 하는 문제가 있다. As a manufacturing method of such a photocatalyst, various methods, such as a binder method, a sol-gel method, and a vacuum vapor deposition method, are proposed. The binder method is a method of dispersing fine titanium oxide in an adhesive binder and applying it on a predetermined substrate, followed by heat drying. However, this method has a problem that the photocatalytic action is liable to be impaired because the particulate titanium oxide is embedded between the binders.

또한, 졸겔법은 티탄을 함유하는 티탄킬레이트나 티탄알콕시드 등의 액제를 소정의 기체 위에 도포하여, 건조시킨 후 에 500℃ 이상의 고온에서 소성함으로써 광촉매 막을 얻는 방법이다. 그러나, 500℃ 이상이라는 고온의 소성 공정이 필요하게 되기 때문에, 내열성의 점에서 기체로서 이용할 수 있는 것이 극단적으로 한정되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 이러한 형성 방법에 대하여, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 이용한 형성 방법이 제안되어 있다. In addition, the sol-gel method is a method of obtaining a photocatalyst film by apply | coating liquid agents, such as titanium chelate and titanium alkoxide, containing titanium on a predetermined | prescribed gas, drying, and baking at high temperature 500 degreeC or more. However, since the high temperature baking process of 500 degreeC or more is required, there exists a problem that what can be used as a gas from the point of heat resistance becomes extremely limited. For this formation method, a formation method using a vacuum deposition method or a sputtering method has been proposed.

그러나 상술한 바와 같은 광촉매체는 비교적 큰 밴드갭 에너지(3.2eV, 아나타제형 결정구조)를 갖기 때문에 이러한 기능들은 자외선(UV)영역에서 주로 나타난다. 이러한 제한은 상기 광촉매체를 실생활에 적용함에 있어서는 많은 제약이 따른다. 따라서 일상생활에서 보다 효율적으로 광촉매체를 사용하기 위해서 태양광선의 대부분을 이루는 가시광선에서 반응하는 광촉매체에 대한 연구가 이루어지고 있다. 한편, 광촉매체를 개질하는 방법으로는 표면에 금속을 도핑하는 방법, 전이 금속을 도핑하는 방법, 복합반도체를 만드는 방법, 광감응 물질을 도핑하는 방법 등이 있 다. 상기 전이 금속는 도핑하는 방법에 있어서, 전이 금속를 도핑한 이산화 티탄은 가시광선에서 반응하고 보다 효율을 높일 수 있다고 알려져 있지만 고온에서 열적으로 불안정하고, 전자-전공쌍의 재결합부분의 증가로 인하여 광촉매 활성의 저하가 문제점으로 지적되고 있다.However, since the photocatalyst as described above has a relatively large bandgap energy (3.2 eV, anatase type crystal structure), these functions are mainly shown in the ultraviolet (UV) region. This limitation is subject to many limitations in applying the photocatalyst in real life. Therefore, in order to use photocatalysts more efficiently in daily life, researches on photocatalysts reacting with visible rays forming most of solar rays have been made. On the other hand, a method of modifying the photocatalyst includes a method of doping a metal on the surface, a method of doping a transition metal, a method of making a composite semiconductor, a method of doping a photosensitive material. In the method of doping the transition metal, titanium dioxide doped with the transition metal is known to react in visible light and increase efficiency, but is thermally unstable at high temperature, and due to the increase in the recombination portion of the electron-electron pair, Degradation has been pointed out as a problem.

한편, 일본 특개평 9-87857호 공보 이산화티탄에 플라즈마 CVD법에 의해 TiC 코팅을 하는 것으로 자외선에 의한 촉매활성을 향상시킬 수 있음이 개시되어 있으나 만족할 만한 효과를 기대하기 어렵다. On the other hand, it is disclosed that the coating of TiC on TiO 2 by plasma CVD can improve the catalytic activity by ultraviolet rays, but it is difficult to expect a satisfactory effect.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자외선 여기광에 의해 광촉매가 활성화 되고, 가시광선에 의해 여기가 가능한 광촉매 코팅막과 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막 표면처리 방법을 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a photocatalyst coating film which is activated by ultraviolet excitation light and can be excited by visible light and a photocatalyst coating film surface treatment method using low temperature plasma. .

본 발명의 다른 목적은 졸겔 법에 의해 제조된 광촉매 코팅막의 광촉매 활성화 및 가시광선에 의한 반응을 향상시킬 있는 광촉매 코팅막 및 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막 표면처리 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention to provide a photocatalyst coating film and a photocatalyst coating film surface treatment method using a low-temperature plasma to improve the photocatalytic activation and the reaction by the visible light of the photocatalyst coating film prepared by the sol-gel method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광촉맨 코팅막은, Photocatalyst coating film of the present invention for achieving the above object,

광촉매물질로 이루어지며 가시광에 의해 활성화 되도록 저온 플라즈마 처리된 것을 특징으로 한다. It is made of a photocatalyst material and characterized in that the low-temperature plasma treatment to be activated by visible light.

본 발명에 있어서, 상기 광촉매 물질로는 산화티타늄을 사용하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to use titanium oxide as the photocatalyst material.

상기 목적을 달성하기 위한 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막의 표면처리 방법은, 플라즈마 생성기의 챔버에 광촉매 코팅막이 형성된 기재를 장착하는 제 1단계와, 상기 플라즈마 생성기의 챔버 내에 플라즈마화 기체를 주입하는 제2단계와, 상기 플라즈마 생성기를 통하여 생성되는 저온 플라즈마를 이용하여 상기 광촉매 코팅막을 표면처리하여 가시광에서 반응되도록 하는 제3단계를 구비한다. A method for surface treatment of a photocatalyst coating film using a low temperature plasma for achieving the above object includes a first step of mounting a substrate on which a photocatalyst coating film is formed in a chamber of a plasma generator, and a second step of injecting a plasma gas into the chamber of the plasma generator; And a third step of surface treating the photocatalyst coating film using a low temperature plasma generated by the plasma generator to react in visible light.

본 발명에 있어서, 상기 플라즈마화 기체는 수소과 아르곤가스를 사용하거나 상기 플라즈마화 기체는 질소와 아르곤 가스 또는 수소와 질소가스를 사용함이 바람직하다.  In the present invention, the plasma gas is preferably hydrogen and argon gas, or the plasma gas is nitrogen and argon gas or hydrogen and nitrogen gas.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광촉매 코팅막과 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막의 표면처리 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음가 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the surface treatment method of the photocatalyst coating film and the photocatalyst coating film using a low temperature plasma according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 광촉매 코팅막은 기재의 표면에 광촉매물질인 산화 타타늄을 졸 겔법에 의해 코팅된 것으로, 가시광에서도 반응할 수 있도록 저온 플라즈마 표면처리 된 것이다. 여기에서 상기 산화 티타늄(TiOa2)은 루타일(rutile)이나 아나타제(anatase)의 결정구조를 가지는 것을 사용함이 바람직하다. The photocatalyst coating film according to the present invention is coated with a sol gel method of titanium oxide, a photocatalytic material, on the surface of a substrate, and is a low-temperature plasma surface treatment to react in visible light. Here, the titanium oxide (TiOa 2) is preferably used having a crystal structure of rutile or anatase.

도 1에는 저온 플라즈마를 이용한 광촉매 코팅막을 표면처리 위한 플라즈마 발생장치를 개락적으로 나타내 보였다.1 shows a plasma generator for surface treatment of a photocatalyst coating film using a low temperature plasma.

도면을 참조하면, 플라즈마 발생장치(10)는 진공챔버(11)와, 상기 진공챔버(11)와 연결되어 챔버 내부를 진공시키기 위한 진공펌프(12)와, 상기 진공챔버(11)의 내부에 소정간격 이격되도록 설치되며 플라즈마 방전을 일으키기 위한 한 쌍의 전극 (13)(14)과, 상기 전극(13)(14)에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시키는 RF 플라즈마 발생기(15)와, 상기 진공챔버(11)는 아르곤, 수소, 질소, 산소 등을 공급하기 위한 가스 공급관(16)을 구비하는데, 상기 각 가스 공급관(16)은 각 가스 탱크들과 연결된다. 그리고 상기 진공챔버(11)에는 가스의 압력을 측정하기 위한 압력게이지(17)가 설치된다. 또한 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 진공챔버(11)에는 플라즈마 방전시 진공챔버 내부 및 기체의 온도조절을 위한 히터와 냉각수단(미도시)이 더 구비될 수 있다. 여기에서 플라즈마 발생장치는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 기재의 표면에 형성된 플라즈마 코팅막을 저온 플라즈마 처리 할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. Referring to the drawings, the plasma generating apparatus 10 is connected to the vacuum chamber 11, the vacuum chamber 11, the vacuum pump 12 for vacuuming the interior of the chamber, and the inside of the vacuum chamber 11 A pair of electrodes 13 and 14 arranged to be spaced apart from each other by a predetermined interval, an RF plasma generator 15 for supplying electric power to the electrodes 13 and 14 to generate plasma, and the vacuum The chamber 11 includes a gas supply pipe 16 for supplying argon, hydrogen, nitrogen, oxygen, and the like, each of which is connected to each gas tank. The vacuum chamber 11 is provided with a pressure gauge 17 for measuring the pressure of the gas. In addition, although not shown in the drawing, the vacuum chamber 11 may further include a heater and cooling means (not shown) for controlling the temperature of the inside of the vacuum chamber and the gas during plasma discharge. Here, the plasma generating apparatus is not limited to the above-described embodiment, and any plasma structure can be used as long as it can perform a low temperature plasma treatment on the plasma coating film formed on the surface of the substrate.

상기와 같은 구성을 갖는 플라즈마 발생장치(10)를 이용하여 기재의 코팅된 광촉매 코팅막을 개질하기 위해서는 먼저 진공챔버의 내부에 광촉매 코팅막이 형성된 기재를 장착하는 단계를 수행한다. In order to modify the coated photocatalyst coating film of the substrate using the plasma generator 10 having the above configuration, the first step of mounting the substrate on which the photocatalyst coating film is formed in the vacuum chamber is performed.

그리고 진공챔버(11)의 내부에 가스공급관(16)을 통하여 수소가스와 아르곤 가스, 아르곤가스와 질소가스, 산소 또는 수소가스와 질소가스를 선택적으로 공급하고, RF 플라즈마 발생기(16)에 의해 상기 전극들의 사이에서 저온 플라즈마를 발생시킨다. 그리고 이를 이용하여 상기 광촉매 코팅막의 표면을 개질하는 단계를 수행한다. 여기에서 플라즈마 생성기(16)로는 13.56㎒를 사용하였고, 이 때의 출력은 100~300W인 것이 바람직하다. 출력이 100W미만인 때에는 표면개질의 효과를 거두기 어렵고 300W를 초과하는 때에는 코로나 방전이 일어날 수 있으며 광촉매 코팅막의 손상을 줄 수 있다.Then, hydrogen gas and argon gas, argon gas and nitrogen gas, oxygen or hydrogen gas and nitrogen gas are selectively supplied to the inside of the vacuum chamber 11 through the gas supply pipe 16, and the RF plasma generator 16 A low temperature plasma is generated between the electrodes. And using this to perform a step of modifying the surface of the photocatalyst coating film. 13.56 MHz was used as the plasma generator 16, and the output at this time is preferably 100 to 300W. If the output is less than 100W, it is difficult to obtain the effect of surface modification, and if it exceeds 300W, corona discharge may occur and damage of the photocatalyst coating layer may occur.

상기 RF 플라즈마 발생기(16)의 이외예도 AC 발생기와 DC 발생기 등을 사용하여서도 본 발명을 이룰 수 있는 것이 바람직하다. In addition to the above-described RF plasma generator 16, it is preferable that the present invention can also be achieved by using an AC generator, a DC generator, or the like.

한편, 상기 플라즈마화 기체는 수소가스와 아르곤, 또는 아르곤 가스와 질소, 질소가스와 수소가스를 사용함이 바람직하다. 플라즈마화 기체로서 기타 네온, 헬륨 등을 사용하면 표면개질의 효과를 거두기 어렵고 원자량이나 분자량이 큰 기체를 이용하는 경우에는 표면에 물리적인 손상을 줄 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 광촉매 코팅막의 표면 개질 단계에 있어서, 상기 진공챔버 내부의 압력은 100mTorr~300mTorr범위인 것이 바람직한데, 100mTorr 미만인 때에는 코로나 방전이 일어날 염려가 있으며, 300mTorr를 초과하는 경우에는 평균자유행로(mean free path)가 짧아져서 플라즈마가 형성되기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. On the other hand, the plasma gas is preferably hydrogen gas and argon, or argon gas and nitrogen, nitrogen gas and hydrogen gas. The use of other neon, helium, or the like as the plasma gas is difficult to achieve the effect of surface modification, and when using a gas having a large atomic weight or molecular weight is undesirable because it may cause physical damage to the surface. In the surface modification step of the photocatalyst coating film, the pressure inside the vacuum chamber is preferably in the range of 100 mTorr to 300 mTorr, but when it is less than 100 mTorr, corona discharge may occur, and in the case of more than 300 mTorr, an average free path. It is not preferable because) is shortened and plasma is hardly formed.

이하 본 발명을 하기 위해 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것 일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, which are only presented to aid the understanding of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

실험예 1Experimental Example 1

도 1에 플라즈마 발생장치를 이용하여 광촉매 코팅막을 개질시키기 위하여 7.5 x 2.5㎠ 의 슬라이드 글라스 표면에 산화티탄늄을 8 mm/s의 속도로 딥 코팅기를 사용하여 코팅한 후 50 ℃에서 1시간 소성 시킨 시편을 플라즈마 발생장치의 진공챔버 내부에 장착하였다. 그리고 진공챔버의 내부에 수소가스와 아르곤 가스를 100mtorr의 압력으로 공급하고, RF플라즈마 발생장치의 출력을 200W에서 30분간 플라즈마 처리를 하였다.In order to modify the photocatalyst coating film using a plasma generator in FIG. 1, titanium oxide was coated on a 7.5 x 2.5 cm 2 slide glass surface using a dip coating machine at a rate of 8 mm / s, and then fired at 50 ° C. for 1 hour. The specimen was mounted inside the vacuum chamber of the plasma generator. Hydrogen gas and argon gas were supplied to the inside of the vacuum chamber at a pressure of 100 mtorr, and the output of the RF plasma generator was plasma treated at 200W for 30 minutes.

실험예 2Experimental Example 2

광촉매 코팅막 개질시 플라즈마화 질소와 아르곤을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 산화티타늄 광촉매 코팅막을 저온 플라즈마 처리 하였다. The titanium oxide photocatalyst coating film was subjected to a low temperature plasma treatment in the same manner as in Example 1 except that the plasma catalyst nitrogen and argon were used to modify the photocatalyst coating film.

실험예 3Experimental Example 3

광촉매 코팅막 개질시 진공챔버의 내부에 플라즈마화 가스인 수소가스와 아르곤 가스를 200mtorr의 압력으로 공급하고, RF플라즈마 발생장치의 출력을 300W에서 30분간 플라즈마 처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광촉매 코팅막을 저온 플라즈마 처리 하였다. When the photocatalyst coating film was modified, hydrogen gas and argon gas, which were plasma gases were supplied to the inside of the vacuum chamber at a pressure of 200 mtorr, and the output of the RF plasma generator was plasma treated at 300W for 30 minutes, which was the same as in Example 1. The photocatalyst coating film was subjected to low temperature plasma treatment.

실험예 4Experimental Example 4

광촉매 코팅막 개질시 진공챔버의 내부에 플라즈마화 가스인 산소가스를 100mtorr의 압력으로 공급하고, RF플라즈마 발생장치의 출력을 200W에서 60분간 플라즈마 처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광촉매 코팅막을 저온 플라즈마 처리 하였다. When the photocatalyst coating film was modified, the photocatalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the oxygen gas, which was a plasma gas, was supplied at a pressure of 100 mtorr, and the output of the RF plasma generator was plasma treated at 200 W for 60 minutes. The coating film was subjected to low temperature plasma treatment.

상기와 같이 각 시편의 광촉매 코팅막을 플라즈마 표면처리 하여 개질 시킨 후 상기 광촉매 코팅막을 평가하기 위하여 메틸렌 블루 분해 실험을 하였다. 광촉매 코팅마의 활성평가에 사용된 메틸렌 블루(대정화금주식회사 제품)용액은 5ppm의 농도로 희석시킨 것으로 패트리 티쉬에 50ml을 넣은 후 UV램프 반응기에 넣어 빛을 조사한 후 1시간 간격으로 UV-visible(Shimazu UV-visible sepectrophotometer 16012450)을 사용하여 메틸렌 블루의 농도를 측정하였다. 여기에서 상기 시험에 사용한 UV 램프는 15W의 UV-A 램프와 UV-C 램프(SANKYO DENKI 제품)를 사용하였다. 그리고 형광등을 이용하여 광을 조사한 후 메틸렌 블루 농도를 측정하였다.As described above, after modifying the photocatalyst coating film of each specimen by plasma surface treatment, methylene blue decomposition experiment was performed to evaluate the photocatalyst coating film. The methylene blue solution used in the activity evaluation of the photocatalyst coated horse was diluted to a concentration of 5ppm. 50ml was added to the petty tissue and placed in a UV lamp reactor to irradiate light with UV-visible at 1 hour intervals. Shimazu UV-visible sepectrophotometer 16012450) was used to measure the concentration of methylene blue. The UV lamp used in the test was a 15W UV-A lamp and UV-C lamp (manufactured by SANKYO DENKI). And after irradiating light using a fluorescent lamp, the methylene blue concentration was measured.

상술한 바와 같이 메틸렌 블루의 분해실험을 통하여 도 2 내지 도 12에 도시된 바와 같은 그래프의 결과를 얻었다. As described above, through the decomposition experiment of methylene blue, the results of the graphs as shown in FIGS. 2 to 12 were obtained.

도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 플라즈마화 가스로 수소가스와 아르곤 가 및 질소 가스와 수소가스를 이용하여 저온 플라즈마 처리한 경우 UV-A와 형광등에서 모두 활성이 증가되는 것을 알 수 있다. 특히 수소가스와 아르곤 가스를 이용하는 경우 광촉매의 전도대와 가전자대의 사이에 산소 결핍(oxygen vacancy)이 형성되어 더 작은 에너지를 주어도 광촉매 활성화가 나타난 것으로 예측된다. As shown in FIG. 2 to FIG. 7, the low-temperature plasma treatment using hydrogen gas, argon number, nitrogen gas, and hydrogen gas as the plasma gas increases activity in both UV-A and fluorescent lamps. In particular, when hydrogen gas and argon gas are used, oxygen vacancy is formed between the conduction band and the valence band of the photocatalyst, and thus, photocatalytic activation is expected to occur even with a smaller energy.

그리고 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 플라즈마 화 가스를 질소와 아르곤을 이용하는 경우 산소의 결핍과 질소의 효과가 중첩되어 가시광선에서도 광촉매 활성이 증가됨을 알 수 있었다. As shown in FIGS. 8 to 10, when nitrogen and argon are used as the plasma gas, the effect of oxygen deficiency and nitrogen may be overlapped to increase photocatalytic activity even in visible light.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 플라즈마화 가스로 산소를 이용한 경우 메틸렌 블루의 분해가 지속적으로 분해가 진행되는데, 이는 광촉매 코팅층의 표면에 있는 탄소 또는 불순물이 산소 플라즈마 처리되어 제거되고, 순수한 산화티탄늄이 남아 전자-정공쌍이 보다 더 효율적으로 광촉매 분해에 사용된 것으로 여겨진다. As shown in FIGS. 11 and 12, when oxygen is used as the plasma gas, decomposition of methylene blue proceeds continuously. This is because carbon or impurities on the surface of the photocatalyst coating layer are removed by oxygen plasma treatment, and pure oxidation is performed. It is believed that titanium remains and the electron-hole pairs have been used for photocatalytic decomposition more efficiently.

도 13a 내지 도 16b에는 저온 플라즈마 표면처리에 따른 광촉매 코팅막의 흡광도를 측정하여 나타내 보인 그래프이다. 이 모든 조건에서 레드 시프트(red shift)현상이 나타남을 알 수 있는데, 이 레드 시프트가 크게 나타날수록 광촉매의 활성이 증가됨을 알 수 있었다. 특히 질소가스와 아르곤 가스의 경우 365nm에서 피크 (peak)가 달라졌는데, 광촉매의 활성도 평가에서 UV-A의 활성결과 저온 플라즈마 표면 처리를 하지 않은 광촉매 코팅층에 비해 활성이 떨어졌으나 가시광에서는 광촉매 활성도다 더 좋게 나타났다. 13A to 16B are graphs showing the absorbance of the photocatalyst coating film according to the low temperature plasma surface treatment. It can be seen that the red shift phenomenon appears under all these conditions, and the larger the red shift, the higher the activity of the photocatalyst. In particular, the peaks of nitrogen gas and argon gas were changed at 365 nm. In the photocatalytic activity evaluation, the activity of UV-A was lower than that of the photocatalyst coating layer without low-temperature plasma surface treatment, but the photocatalytic activity was more visible in visible light. Appeared good.

이상에서 설명한 바와 같이 저온 플라즈마를 이용하여 표면처리한 광촉매 코팅막은 자외선에 의해 광촉매의 화성이 증가됨을 알 수 있었으며, 가시광에서 반응이 없던 광촉매의 반응이 크게 나타남을 알 수 있었다. 특히 본 발명에 따른 광촉매 코팅막은 가시광 활성을 이용한 여러가지 분야에서의 응용이 가능하다.As described above, the photocatalyst coating film surface-treated using a low temperature plasma was found to increase the chemical conversion of the photocatalyst by ultraviolet light, and the reaction of the photocatalyst which was not reacted in visible light was large. In particular, the photocatalyst coating film according to the present invention can be applied in various fields using visible light activity.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible.

따라서 본의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Therefore, the true scope of protection should be defined only by the appended claims.

Claims (6)

광촉매물질로 이루어지며 가시광에 의해 활성화 되도록 저온 플라즈마 처리된 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅막. A photocatalyst coating film made of a photocatalyst material and subjected to low temperature plasma treatment to be activated by visible light. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광촉매 물질이 산화티타늄을 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅 막. The photocatalyst coating film, characterized in that the photocatalyst material is made of titanium oxide. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 산화 티타늄이 아나타제(anatase)형 또는 루틸(rutile)형인 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅막. The photocatalyst coating film, characterized in that the titanium oxide is an anatase type or rutile type. 플라즈마 생성기의 챔버에 광촉매 코팅막이 형성된 기체를 장착하는 제 1단계와, A first step of mounting the gas on which the photocatalyst coating film is formed in the chamber of the plasma generator, 상기 플라즈마 생성기의 챔버 내에 플라즈마화 기체를 주입하는 제2단계와,Injecting a plasma gas into the chamber of the plasma generator; 상기 플라즈마 생성기를 통하여 생성되는 저온 플라즈마를 이용하여 상기 광촉매 코팅막을 표면처리하여 가시광에서 반응되도록 하는 제3단계를 구비하여 된 것을 된 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅막의 표면 처리 방법.And a third step of surface treating the photocatalyst coating film using a low temperature plasma generated by the plasma generator to react with visible light. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 플라즈마화 기체는 수소와 아르곤가스인 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅막의 표면처리 방법.The plasma gas is a surface treatment method of the photocatalyst coating film, characterized in that hydrogen and argon gas. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 플라즈마화 기체는 질소와 아르곤 가스, 수소와 질소가스, 산소가스 중의 하나인 것을 특징으로 하는 광촉매 코팅막의 표면처리 방법.The plasma gas is a surface treatment method of a photocatalyst coating film, characterized in that one of nitrogen and argon gas, hydrogen and nitrogen gas, oxygen gas.
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