KR20080077592A - 공기정화 촉매 및 제조방법 - Google Patents

공기정화 촉매 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기중의 산소와 수산화라디칼의 존재하에서 빛 에너지가 없어도 휘발성유기화합물과 포름알데히드 등의 대기오염물질을 제거하는 특징을 가지는 이산화티탄을 복합 형태로 만든 촉매 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 티타늄과 인 복합물질에, 마그네슘, 게르마늄중 하나이상의 금속과의 복합 촉매를 제조하여 빛이 없는 곳에서도 유기물 산화효과가 뛰어난 장점을 갖는다.
공기정화 촉매, 산화티탄, 유기물 산화

Description

공기정화 촉매 및 제조방법{Air Cleaning Catalyst and Preparing The Same}
본 발명은 산화티탄을 응용한 공기정화 촉매에 관한 것이다.
종래의 기술은 광촉매로 이산화티탄을 사용하고 용매로 물과 알콜류를 사용하여 자외선을 조사받아 광촉매 작용을 일으키게 하여왔다. 그러나 빛이 없는 곳에서는 전혀 광촉매효과를 나타내지 못하여 아직은 기술적으로 한계에 도달한 상태이다.
본 발명에서는 종래의 기술에 나타난 단점들을 제거하여, 빛이 없는 곳에서도 촉매 효과를 발현시켜, 공기중에 섞여있는 유해물질인 휘발성유기화합물과 포름알데히드등을 제거하는 공기정화 촉매 및 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 일면은 Ti-P-Ge 복합촉매로 Ti와 P의 무게합과 Ge의 사용비율이 100 : 1에서 1 : 1의 무게비로 혼합하여 사용하며, Ti와 P의 사용비율은 10 : 1에서 1 : 10의 무게비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 공기정화촉매를 제공한다.
본 발명의 다른 일면은 Ti 금속으로써 TiO2 분말에 인 성분으로써 암모늄포스페이트 또는 인산을 함침시키고, 여기에 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄이나 산화게르마늄중에서 1개 이상의 금속을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 300℃ ∼ 500℃ 사이에서 2시간 이상 소성하여 Ti-P-Ge 복합촉매를 만드는 것을 특징으로 하는 공기정화촉매 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일면은 Ti 금속으로써 TiCl4 또는 티타늄테트라이소프로폭사이드와 인 성분으로써 암모늄포스페이트 또는 인산을 혼합하고, 여기에 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄이나 산화게르마늄중에서 1개 이상의 금속을 혼합하여 질산이나 황산 또는 염산 수용액상에서 60℃ ∼ 150℃ 에서 60rpm 이상으로 3시간 이상 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-P-Ge 복합촉매를 만드는 것을 특징으로 하는 공기정화촉매 제조방법을 제공한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 사용된 공기정화 촉매는 빛이 없는 곳에서도 유기물 산화 효과가 우수하며, 휘발성 유기화합물이나 유기물을 빛이 없는 상온에서 산화시키는데 우수한 효과를 제공한다.
본 발명에 사용되는 공기정화 촉매는 Ti 금속으로써 TiO2 분말에 인으로써 암모늄포스페이트 또는 인산을 함침시키고, 여기에 마그네슘 금속으로써 염화마그네슘이나 수산화마그네슘, 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄이나 산화게르마늄중에서 1개 이상의 금속을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 300℃ ∼ 500℃ 사이에서 2시간 이상 소성하여 Ti-P-M 복합촉매를 만든다.여기서 M은 금속을 나타내며 Mg, Ge중 하나 이상의 금속이다.
한편, 공기정화 촉매인 Ti-P-M 복합 촉매를 만들기 위하여 다른 방법으로는, Ti 금속으로써 TiCl4 또는 티타늄테트라이소프로폭사이드와 인으로써 암모늄포스페이트 또는 인산을 혼합하고, 여기에 마그네슘 금속으로써 염화마그네슘이나 수산화마그네슘, 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄 중에서 1개 이상의 금속 화합물을 혼합하여 질산이나 황산 또는 염산 수용액상에서 60℃ ∼ 150℃에서 60rpm 이상으로 3시간 이상 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-P-M 복합 촉매를 만든다. 여기서 M 은 금속을 나타내며 Mg, Ge중 하나 이상의 금속이다. Ti-P-M 복합 촉매에 사용된 물질의 비율은 Ti + P : M = 100 : 1에서 1 : 1 의 무게비로 혼합하여 사용하며, Ti : P = 10 : 1에서 1:10의 무게비로 혼합하여 사용한다. 상기의 물질들간의 무게비를 벗어나게 되면 촉매에서 촉매효과가 떨어져 공기정화 효과가 현저히 떨어진다.
표1은 10리터 용량의 글로브박스내에 벽면에 실시예1에서 실시예4까지와 비교예1에서 비교예4까지의 촉매를 코팅한후 상온의 암실에서 2시간 경과후의 포름알데히드와 톨루엔의 제거율을 나타내었다. 초기 반응물로 사용된 포름알데히드와 톨루엔의 농도는 각각 200ppm이었다.
이하, 본 발명은 하기의 비제한적인 실시예로 설명된다.
실시예 1
Ti-P-M 복합촉매 성분이 Ti 금속으로써 TiO2 분말 10g에 인으로써 암모늄포스페이트 3g과 여기에 M 금속은 마그네슘이며, 마그네슘 금속으로써 염화마그네슘 3g을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 400℃ 에서 2시간동안 소성하여 Ti-P-Mg 복합 촉매를 만들고, 이것을 10리터 글로브박스 벽면에 코팅한후 암실에서 초기 농도가 각각 200ppm의 포름알데히드와 톨루엔을 주입한후 2시간후에 제거율을 측정하였다.
실시예 2
Ti-P-M 복합촉매 성분이 Ti 금속으로써 티타늄테트라이소프로폭사이드 10g과 인으로써 암모늄포스페이트 3g, M 금속은 마그네슘이며, 마그네슘 금속으로써 염화마그네슘 3g을 혼합하여 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 3시간 동안 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-P-Mg 복합 촉매를 만들고, 이것을 10리터 글로브박스 벽면에 코팅한후 암실에서 초기 농도가 각각 200ppm의 포름알데히드와 톨루엔을 주입한후 2시간후에 제거율을 측정하였다.
실시예 3
Ti-P-M 복합 촉매에서 M 금속 성분으로 Mg 대신 Ge 이며, Ge 금속으로써 염화게르마늄 3g을 사용한것 외에는 실시예1과 동일하다.
실시예 4
Ti-P-M 복합 촉매에서 M 금속 성분으로 Mg 대신 Ge 이며, Ge 금속으로써 염화게르마늄 3g을 사용한것 외에는 실시예2와 동일하다.
비교예 1
Ti-P 복합 촉매 성분이 Ti 금속으로써 TiO2 분말 10g에 인으로써 암모늄포스페이트 3g을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 400℃ 에서 2시간동안 소성하여 Ti-P 복합 촉매를 만들고, 이것을 10리터 글로브박스 벽면에 코팅한후 실시예 1과 같은 방법으로 포름알데히드와 톨루엔의 제거율을 측정하였다.
비교예 2
Ti-Mg 복합 촉매 성분이 Ti 금속으로써 TiO2 분말 10g에 마그네슘 금속으로써 염화마그네슘 3g을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 400℃ 에서 2시 간동안 소성하여 Ti-Mg 복합 촉매를 만들고, 이것을 10리터 글로브박스 벽면에 코팅한후 실시예 1과 같은 방법으로 포름알데히드와 톨루엔의 제거율을 측정하였다.
비교예 3
Ti-Ge 복합 촉매 성분이 Ti 금속으로써 티타늄테트라이소프로폭사이드 10g과 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄 3g을 혼합하여 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 3시간 동안 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-Ge 복합 촉매를 만들고, 이것을 10리터 글로브박스 벽면에 코팅한후 실시예 1과 같은 방법으로 포름알데히드와 톨루엔의 제거율을 측정하였다.
비교예 4
인 성분으로 암모늄포스페이트 10g에 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄 3g을 혼합하여 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 3시간 동안 교반하면서 P-Ge 촉매를 졸겔법으로 제조하여, 이것을 10리터 글로브박스 벽면에 코팅한후 실시예 1과 같은 방법으로 포름알데히드와 톨루엔의 제거율을 측정하였다.
표 1.
형광등빛에서 포름알데히드, 톨루엔 제거율
Figure 112008053744678-PAT00001

Claims (3)

  1. Ti-P-Ge 복합촉매로 Ti와 P의 무게합과 Ge의 사용비율이 100 : 1에서 1 : 1의 무게비로 혼합하여 사용하며, Ti와 P의 사용비율은 10 : 1에서 1 : 10의 무게비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 공기정화촉매.
  2. Ti 금속으로써 TiO2 분말에 인 성분으로써 암모늄포스페이트 또는 인산을 함침시키고, 여기에 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄이나 산화게르마늄중에서 1개 이상의 금속을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 300℃ ∼ 500℃ 사이에서 2시간 이상 소성하여 Ti-P-Ge 복합촉매를 만드는 것을 특징으로 하는 공기정화촉매 제조방법.
  3. Ti 금속으로써 TiCl4 또는 티타늄테트라이소프로폭사이드와 인 성분으로써 암모늄포스페이트 또는 인산을 혼합하고, 여기에 게르마늄 금속으로써 염화게르마늄이나 산화게르마늄중에서 1개 이상의 금속을 혼합하여 질산이나 황산 또는 염산 수용액상에서 60℃ ∼ 150℃ 에서 60rpm 이상으로 3시간 이상 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-P-Ge 복합촉매를 만드는 것을 특징으로 하는 공기정화촉매 제조방법.
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