KR20100127146A - Method for preparing photocatalyst, photocatalyst prepared by using the same and process for decomposing volatile organic composite using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A producing method of an optical catalyst, the optical catalyst, a reactor using thereof, an optical decomposition apparatus, and a decomposition method of a volatile organic material are provided to easily produce the optical catalyst. CONSTITUTION: A producing method of an optical catalyst comprises the following steps: reacting a mixture containing a solvent, titanium alkoxide, and activated carbon; and combusting the activated carbon by heat-treating the outcome from the previous step. The solvent is selected from the group consisting of water, alcohol, and cellosolve. The average particle diameter of the activated carbon is 0.1~10 micrometers. The heat-treating process is performed in 400~700deg C.

Description

광촉매의 제조방법, 상기 제조방법에 의하여 제조된 광촉매 및 이를 이용한 휘발성 유기물의 분해 방법{Method for preparing photocatalyst, photocatalyst prepared by using the same and process for decomposing volatile organic composite using the same}Method for preparing photocatalyst, photocatalyst prepared by using the same and process for decomposing volatile organic composite using the same}

본 발명은 광촉매의 제조방법, 상기 제조방법에 의하여 제조된 광촉매 및 이를 이용한 휘발성 유기물의 분해 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a photocatalyst, a photocatalyst prepared by the method and a method for decomposing volatile organics using the same.

악취유발물질은 통상적으로 휘발성 유기물(VOC)를 말하며, 공기 탈기공정, 유해폐기물 소각시설, 화학제품 제조업, 섬유제품 제조업, 비료제조시설, 생물학적 폐수처리시설, 탄소재생시설, 도시토양 매립부지, 드라이클리닝 시설, 탈 그리스(Degreasing) 시설, 프레온 사용시설 및 식품산업 등과 같은 산업 전반에서 다수 발생되고 있다.Odor-causing substances are commonly referred to as volatile organic substances (VOC), and are used for air degassing, hazardous waste incineration facilities, chemical product manufacturing, textile product manufacturing, fertilizer manufacturing facilities, biological wastewater treatment facilities, carbon regeneration facilities, urban landfill sites, and dry Many occur throughout industries such as cleaning facilities, degreasing facilities, freon applications and the food industry.

또한, 공장에서 배출되는 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK) 등과 같은 휘발성 유기물들은 저 농도만으로도 불쾌감을 유발할 정도로 악취가 강하며, 고 농도 의 휘발성 유기물에 장기간 노출되는 경우에는 호흡기관의 장애, 발암 등의 원인이 된다.In addition, volatile organics such as toluene, acetone, and methyl ethyl ketone (MEK) discharged from the plant are highly odorous to cause discomfort even at low concentrations. Etc.

주택지역의 확대로 주택과 공장 간 간격이 줄어들면서 악취유발물질의 관리 필요성이 높아지고 있으며, 조업단계에서 필연적으로 배출되는 휘발성 유기물의 효율적인 제거는 환경비 부담을 줄인다는 측면에서 중요한 문제로 부각되고 있으며, 특히, 새집증후군과 같이 실내 마감재에서 발생하는 각종 VOC로 인한 인체 유해성이 사회적으로 심각한 문제가 되고 있는바, 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.With the expansion of residential areas, the gap between houses and factories is decreasing, and the necessity of managing odor-causing substances is increasing.Efficient removal of volatile organic matters inevitably released during the operation phase is emerging as an important issue in terms of reducing environmental burden. In particular, human hazards caused by various VOCs generated from interior finishing materials, such as sick house syndrome, are becoming a serious social problem. Therefore, a solution is required.

휘발성 유기물의 제거를 위해 현재 사용되고 있는 방법들로는 흡착법, 연소법, 공기 희석법 및 바이오필터법 등이 있다.Currently used methods for removing volatile organics include adsorption, combustion, air dilution and biofiltering.

흡착법은 경제적으로 저렴하고 설비가 간단하여 많이 사용되고 있으나 단기간 내에 흡착제의 효율능력이 떨어짐으로써 장시간 사용이 어렵고 정기적으로 흡착제를 교환하거나 탈착 공정을 수행하여야 하는 등 비용적인 측면에서 문제가 있고, 연소법은 제거공정이 간단하고 관리가 용이하다는 장점은 있으나 동력비의 상승과 연소에 따라 유해한 2차 부산물이 발생할 우려가 있다.Adsorption methods are economically inexpensive and simple to use, but they are frequently used. However, the efficiency of adsorbents is low within a short period of time, which makes them difficult to use for a long time and requires costly exchange of adsorbents or desorption processes regularly. Although the process is simple and easy to manage, there is a concern that harmful secondary by-products may occur due to rising power costs and combustion.

또한, 공기 희석법은 사용이 용이하지만, 장기적으로 적용할 경우 심각한 주변 환경문제를 유발시킬 우려가 있으며, 바이오필터법은 대상 물질이 한정적이고 고농도의 유해물질 또는 고속처리에 적합하지 않다는 문제점이 있었다.In addition, the air dilution method is easy to use, but if applied in the long-term there is a concern that it may cause serious environmental problems, the biofilter method has a problem that the target material is limited and not suitable for high concentrations of harmful substances or high-speed treatment.

상기와 같은 문제들을 해결하기 위해 유기물 분해능을 가지는 광촉매를 이용한 유기물 제거기술들이 개발되고 있다.In order to solve the above problems, organic material removal technologies using photocatalysts having organic material resolution have been developed.

대한민국등록특허 제0324541호는 광촉매가 코팅된 충전물을 충전한 튜브형 광화학반응장치를 이용하여 트라이클로로에틸렌(TCE) 등의 VOC를 제거하는 방법을 개시하고 있다.Korean Patent No. 0324541 discloses a method for removing VOCs such as trichloroethylene (TCE) using a tube type photochemical reaction device filled with a photocatalyst-coated filler.

또한, 대한민국등록특허 제0469005호는 광촉매 졸이 코팅된 담지체를 금속 플레이트 위에 부착시킨 광반응기를 사용하여 VOC를 제거함에 있어서, 반사체를 상기 광반응기 내벽에 부착시켜 광분해 효율을 증진시키는 방법을 개시하고 있다.In addition, the Republic of Korea Patent No. 0469005 discloses a method for enhancing the photolysis efficiency by attaching a reflector to the inner wall of the photoreactor in removing the VOC using a photoreactor coated with a photocatalyst sol coated on a metal plate Doing.

그러나 상기 방법들은 종래에 사용되어 오던 이산화티탄과 같은 광촉매를 충전층 또는 담지체 등에 코팅하여 VOC 등과 같은 유기물을 제거하는 기술이라는 점에서, 광촉매 자체의 우수한 광분해 효율을 이용한 기술이 아니라는 단점이 있었다.However, the above methods are disadvantageous in that they are not a technique using an excellent photodegradation efficiency of the photocatalyst itself in that it is a technique of removing organic substances such as VOC by coating a photocatalyst such as titanium dioxide, which has been conventionally used, on a packed layer or a carrier.

또한, 대한민국등록특허 제0714849호는 실란을 이용하여 이산화티탄을 반응기 내에 고정시킴으로써 VOC를 제거하는 방법을 개시하고 있으나, 이산화티탄을 고정시키는 바인더로서 실란을 사용하는 경우, 접착력은 우수하나 장기간 고열을 받음에 따라 실란이 이중 결합을 갖는 물질로 변형될 우려가 있으며, 이에 따라 이산화티탄의 광분해 효율을 저하시킬 수 있다는 문제가 있었다.In addition, Korean Patent No. 0714849 discloses a method of removing VOC by fixing titanium dioxide in a reactor using silane, but in the case of using silane as a binder for fixing titanium dioxide, the adhesive strength is excellent, There is a fear that the silane is transformed into a material having a double bond as received, thereby reducing the photolysis efficiency of titanium dioxide.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이산화티탄 촉매를 합성 시에 활성탄을 첨가하여 이후 열처리 공정에서 상기 활성탄을 연소시킴으로써 기공이 형성된 다공질의 광촉매를 제공하는 광촉매의 제조방법 및 상기 제조방법에 따라 제조되어 기존 광촉매보다 현저하게 넓은 비표면적을 가지는 광촉매를 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to prepare a photocatalyst that provides a porous photocatalyst having pores formed by adding activated carbon when synthesizing a titanium dioxide catalyst and then burning the activated carbon in a heat treatment process. It is to provide a photocatalyst prepared according to the method and the manufacturing method having a specific surface area significantly larger than the conventional photocatalyst.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 광촉매를 포함함으로써 보다 효율적이고, 우수한 광 분해 효능을 나타낼 수 있는 반응기 및 광 분해 장치를 제공하고, 이를 이용하여 유해한 휘발성 유기물을 제거하는 휘발성 유기물의 분해 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a reactor and a photodegradation apparatus that can exhibit more efficient and excellent photodegradation efficiency by including the photocatalyst, and provides a method of decomposing volatile organic substances by removing harmful volatile organic substances using the photocatalyst. It is.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 용매, 티타늄 알콕사이드 및 활성탄을 포함하는 혼합물을 반응시키는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계에서 얻어진 반응물을 열처리하여 활성탄을 연소시키는 제 2 단계를 포함하는 광촉매의 제조방법을 제공한다.The present invention as a means for solving the above problems, a first step of reacting a mixture comprising a solvent, titanium alkoxide and activated carbon; And a second step of burning the activated carbon by heat-treating the reactants obtained in the first step.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따 른 제조방법에 의하여 제조된 광촉매를 제공한다.In addition, the present invention provides a photocatalyst prepared by the manufacturing method according to the present invention as another means for solving the above problems.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 지지체; 및 상기 지지체 상에 형성되고, 본 발명에 따른 광촉매가 함유된 광촉매층을 포함하는 반응기를 제공한다.In addition, the present invention is another means for solving the above problems, a support; And a photocatalyst layer formed on the support and containing the photocatalyst according to the present invention.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 반응기; 및 휘발성 유기물 및 수분을 포함하는 혼합물을 상기 반응기에 공급하는 혼합부를 포함하는 광 분해 장치를 제공한다.In addition, the present invention is another means for solving the above problems, the reactor according to the present invention; And a mixing part supplying a mixture containing volatile organic matter and water to the reactor.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 반응기에 수분 및 휘발성 유기물을 포함하는 혼합물을 공급하는 단계를 포함하는 휘발성 유기물의 분해 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for decomposing volatile organic matter comprising the step of supplying a mixture containing water and volatile organic matter to the reactor according to the present invention.

본 발명에 따른 광촉매의 제조방법은 이산화티탄 입자의 합성 시에 활성탄을 첨가하여 반응시키고, 이후 열처리 공정을 통하여 상기 혼합된 활성탄을 연소시킴으로써 미세 기공이 형성된 다공질의 광촉매를 제공할 수 있으며, 이에 따라 얻어진 광촉매는 현저하게 넓은 비표면적을 가짐으로써 보다 우수한 광 분해능을 가질 수 있다.The method for preparing a photocatalyst according to the present invention may provide a porous photocatalyst in which fine pores are formed by adding activated carbon to react with the synthesis of titanium dioxide particles and then burning the mixed activated carbon through a heat treatment process. The obtained photocatalyst can have a superior photo resolution by having a remarkably large specific surface area.

또한, 상기 광촉매를 이용하여 우수한 광 분해 효율을 나타내는 반응기 및 상기 반응기를 포함하는 광 분해 장치를 제공할 수 있으며, 이를 이용하여 보다 효율적으로 휘발성 유기물을 제거하는 휘발성 유기물의 분해 방법을 제공할 수 있다.In addition, by using the photocatalyst it can be provided a reactor having excellent photolysis efficiency and a photolysis device including the reactor, by using this can provide a decomposition method of volatile organic matter to remove volatile organic matter more efficiently. .

본 발명은 용매, 티타늄 알콕사이드 및 활성탄을 포함하는 혼합물을 반응시키는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계에서 얻어진 반응물을 열처리하여 활성탄을 연소시키는 제 2 단계를 포함하는 광촉매의 제조방법에 관한 것이다.The present invention comprises a first step of reacting a mixture comprising a solvent, titanium alkoxide and activated carbon; And a second step of burning the activated carbon by heat-treating the reactants obtained in the first step.

이하, 본 발명에 따른 광촉매의 제조방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the photocatalyst according to the present invention will be described in more detail.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광촉매의 제조방법은 용매, 티타늄 알콕사이드 및 활성탄을 포함하는 혼합물을 반응시키는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계에서 얻어진 반응물을 열처리하여 활성탄을 연소시키는 제 2 단계를 포함한다.As described above, the method for preparing a photocatalyst according to the present invention comprises a first step of reacting a mixture comprising a solvent, titanium alkoxide and activated carbon; And a second step of burning the activated carbon by heat-treating the reactants obtained in the first step.

여기서, 상기 용매는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 물, 알코올 또는 셀로솔브 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로판올 또는 디아세틸알콜 등을 사용할 수 있고, 셀로솔브로는 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 또는 셀로솔브아세테이트 등을 사용할 수 있다.Here, the solvent is not particularly limited, but one or more selected from water, alcohol or cellosolve may be used, and the alcohol may be methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropanol or diacetyl alcohol, and the like. As the solve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve or cellosolve acetate may be used.

또한, 상기 티타늄 알콕사이드는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the titanium alkoxide may be a compound represented by the following Chemical Formula 1.

Ti(OR2)4 Ti (OR 2 ) 4

상기 화학식 1에서, R2는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.In Formula 1, R 2 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

상기 티타늄 알콕사이드의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 티타늄테트라프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) propoxide), 티타늄테트라이소프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) isopropoxide), 티타늄테트라디이소프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) diisopropoxide), 티타늄테트라부톡사이드(Titanium(Ⅳ) butoxide), 티타늄테트라에톡사이드(Titanium(Ⅳ) ethooxide) 및 티타늄테트라메톡사이드(Titanium(Ⅳ) methoopoxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.Although the type of the titanium alkoxide is not particularly limited, for example, titanium tetrapropoxide (Titanium (IV) propoxide), titanium tetraisopropoxide (Titanium (IV) isopropoxide) or titanium tetradiisopropoxide (Titanium (IV) diisopropoxide), titanium tetrabutoxide (Titanium (IV) butoxide), titanium tetraethoxide (Titanium (IV) ethooxide) and titanium tetramethoxide (Titanium (IV) methoopoxide) The above can be used.

한편, 상기 활성탄은 이산화티탄의 합성 시, 용매 및 티타늄 알콕사이드와 함께 혼합물 내에 포함되어 반응이 수행된 후, 열처리 공정을 통하여 연소됨으로써 이산화탄소로 배출되고, 이와 동시에 이산화티탄 입자에 미세한 기공을 형성함으로써 이산화티탄의 비표면적을 증가시키는 역할을 한다.On the other hand, the activated carbon is contained in a mixture with a solvent and a titanium alkoxide in the synthesis of titanium dioxide, the reaction is carried out, is discharged as carbon dioxide by burning through a heat treatment process, at the same time to form fine pores in the titanium dioxide particles It serves to increase the specific surface area of titanium.

상기 활성탄은 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니고, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 활성탄이 사용될 수 있으나 예를 들면, 구형상의 활성탄을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 이산화티탄에 미세기공을 형성할 수 있도록 수분이 충분하게 제거되어 응집현상이 일어나지 않는 활성탄을 사용할 수 있다.The activated carbon is not particularly limited in kind, and activated carbon commonly used in the art may be used, for example, spherical activated carbon may be used, and specifically, to form micropores in titanium dioxide. Activated carbon may be used in which water is sufficiently removed and no agglomeration occurs.

또한, 상기 활성탄은 100℃이상의 고온에서 1 시간 이상 숙성을 시키거나 플 라즈마 처리와 같은 물리적 처리를 수행한 것일 수 있으며, 보다 구체적으로, 분산효과의 향상을 위하여 활성제 표면에 실란계 표면처리제를 도핑한 것을 분산효과를 높이기 위해 사용할 수 있다.In addition, the activated carbon may be one that has been aged at a high temperature of 100 ° C. or more for at least 1 hour or subjected to physical treatment such as plasma treatment. More specifically, in order to improve the dispersing effect, a silane-based surface treatment agent is applied to the surface of the active agent. Doped can be used to increase the dispersion effect.

상기 활성탄의 평균 입경도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.1 내지 10㎛인 것을 사용할 수 있고, 구체적으로는 0.3 내지 5㎛일 수 있다.Although the average particle diameter of the said activated carbon is not specifically limited, For example, what is 0.1-10 micrometers can be used, Specifically, it may be 0.3-5 micrometers.

상기 활성탄의 평균 입경이 0.1㎛ 미만이면 가격이 고가일 뿐 아니라 응집현상이 심해 별도의 표면처리제 등을 적용하여 응집을 완화시켜야 하므로 공정 효율성이 저하될 우려가 있으며, 10㎛를 초과하는 경우, 미세한 기공을 형성하기가 어려워질 수 있다.If the average particle diameter of the activated carbon is less than 0.1㎛, not only the price is expensive but also the coagulation phenomenon is severe, so that the coagulation should be alleviated by applying a separate surface treatment agent. It can be difficult to form pores.

한편, 제 1 단계에서, 혼합물은 용매 100 중량부에 대하여 티타늄 알콕사이드 5 중량부 내지 15 중량부 및 활성탄 0.5 중량부 내지 7.5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.Meanwhile, in the first step, the mixture may include 5 parts by weight to 15 parts by weight of titanium alkoxide and 0.5 parts by weight to 7.5 parts by weight of activated carbon based on 100 parts by weight of the solvent.

여기서, 상기 혼합물이 용매 100 중량부에 대하여 티타늄 알콕사이드를 5 중량부 미만으로 함유하는 경우, 광 분해 효과가 저하될 뿐 아니라 이산화티탄의 합성이 어려워질 우려가 있고, 15 중량부를 초과하여 함유하는 경우, 광촉매 농도가 지나치게 높아져서 광의 손실로 인하여 광 분해 효과가 저하될 우려가 있다.Here, when the mixture contains less than 5 parts by weight of titanium alkoxide with respect to 100 parts by weight of the solvent, not only the photodegradation effect is lowered but also the synthesis of titanium dioxide may be difficult, and if it contains more than 15 parts by weight. In addition, the photocatalyst concentration is too high, there is a fear that the photolysis effect is reduced due to the loss of light.

또한, 상기 혼합물이 용매 100 중량부에 대하여 활성탄을 0.5 중량부 미만으로 함유하는 경우, 미세기공을 형성하기 어려울 수 있으며, 7.5 중량부를 초과하여 함유하는 경우, 결정화가 촉진되어 이산화티탄 광촉매를 합성하기 어려울 수 있다.In addition, when the mixture contains less than 0.5 parts by weight of activated carbon with respect to 100 parts by weight of solvent, it may be difficult to form micropores, and when it contains more than 7.5 parts by weight, crystallization is promoted to synthesize a titanium dioxide photocatalyst. It can be difficult.

한편, 상기 용매는 pH 및 반응속도를 조절하고, 아나타제형(anatase type) 이산화티탄 졸의 저장안정성 및 분산성을 위하여 산 또는 염기 촉매를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the solvent may further include an acid or base catalyst for controlling pH and reaction rate and for storage stability and dispersibility of the anatase type titanium dioxide sol.

산 또는 염기 촉매는 광촉매 졸의 저장안정성과 물성 등에 따라 단독 또는 2종 이상의 촉매가 병용될 수 있다.The acid or base catalyst may be used singly or in combination of two or more catalysts depending on the storage stability and physical properties of the photocatalyst sol.

예를 들면, 산 촉매는 초산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로설포닉산, 파라-톨루엔설포닉산, 트리클로아세트산, 폴리인산, 요오드산, 요오드산 무수물 또는 과염소산 등을 포함할 수 있다. 또한, 염기 촉매는 가성소다, 포타슘 하이드록사이드, 노말부틸아민, 이미다졸, 또는 암모늄 퍼클로레이트 등을 포함할 수 있다.For example, the acid catalyst may include acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, chlorosulphonic acid, para-toluenesulphonic acid, trichloroacetic acid, polyphosphoric acid, iodic acid, iodic anhydride or perchloric acid, and the like. In addition, the base catalyst may include caustic soda, potassium hydroxide, normal butylamine, imidazole, ammonium perchlorate and the like.

또한, 본 발명에 따른 광촉매의 제조방법에서, 제 1 단계는, 용매, 티타늄 알콕사이드 및 활성탄을 포함하는 혼합물을 반응시켜 졸 상태의 반응물을 생성하는 단계; 및 상기 졸 상태의 반응물을 지지체 상에 고정시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the method for preparing a photocatalyst according to the present invention, the first step may include reacting a mixture including a solvent, titanium alkoxide and activated carbon to generate a sol reactant; And fixing the sol reactant on a support.

구체적인 예를 들면, 상기 혼합물을 반응시킴으로써 얻어진 졸 상태의 반응물을 습식도포법 등을 이용하여 지지체 상에 고정시킬 수 있으며, 보다 구체적으로는, 딥 코팅(dip coating)법을 이용하여 상기 반응물을 지지체 상에 고정시킬 수 있다.For example, the sol reactant obtained by reacting the mixture may be fixed on the support by using a wet coating method, and more specifically, the reactant may be supported by a dip coating method. It can be fixed on the phase.

또한, 제 2 단계에서, 상기 제 1 단계에서 얻어진 반응물의 열처리 온도는 상기 활성탄을 연소시켜 이산화탄소로 배출함으로써 이산화티탄의 내부에 미세 기공을 형성할 수 있는 정도의 온도는 모두 포함할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 400 내지 700℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로는 500 내지 600℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, in the second step, the heat treatment temperature of the reactant obtained in the first step may include all the temperatures that can form fine pores inside the titanium dioxide by burning the activated carbon to discharge carbon dioxide, in particular Although not limited, for example, it may be carried out at a temperature of 400 to 700 ℃, more specifically may be carried out at a temperature of 500 to 600 ℃.

나아가, 제 1 단계에서 얻어진 반응물을 상온에서 30분 내지 4시간 동안 1차 소결한 후, 400℃ 내지 700℃의 온도에서 30분 내지 4시간 동안 2차 소결시킴으로써 상기 활성탄을 연소시키는 동시에, 광촉매가 결정 특성을 갖도록 처리할 수 있다.Furthermore, the activated carbon is first sintered at room temperature for 30 minutes to 4 hours, and then secondly sintered at a temperature of 400 ° C to 700 ° C for 30 minutes to 4 hours, thereby simultaneously burning the activated carbon. It can be treated to have crystallinity.

여기서, 상기 열처리 온도가 400℃ 미만인 경우, 활성탄의 연소와 이산화티탄의 결정화가 잘 일어나지 않아 미세기공의 분포가 균일한 이산화티탄의 형성이 어려워질 우려가 있고, 700℃를 초과하는 경우, 미세기공이 붕괴되어 이산화티탄의 비표면적이 작아질 우려가 있다.Here, when the heat treatment temperature is less than 400 ℃, combustion of activated carbon and crystallization of titanium dioxide does not occur well, it is difficult to form a titanium dioxide with a uniform distribution of micro pores, and when the temperature exceeds 700 ℃, fine pores This may collapse and the specific surface area of titanium dioxide may decrease.

본 발명은 또한, 상기 광촉매의 제조방법에 의하여 제조된 광촉매에 관한 것이다.The present invention also relates to a photocatalyst prepared by the method for producing the photocatalyst.

상기 광촉매의 제조방법에 의하여 제조된 광촉매는 미세기공의 형성으로 인하여 비표면적이 크게 증가한 다공질 광촉매로서, 상기 비표면적은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 200 내지 350 m2/g일 수 있다.The photocatalyst prepared by the method for preparing the photocatalyst is a porous photocatalyst having a large increase in specific surface area due to the formation of micropores. The specific surface area is not particularly limited, but may be, for example, 200 to 350 m 2 / g. .

상기 광촉매의 비표면적이 200 m2/g 미만인 경우, 유해 물질의 분해효율이 저하될 우려가 있고, 350 m2/g를 초과하는 경우, 이산화티탄 입자의 합성이 어려워질 우려가 있다.When the specific surface area of the photocatalyst is less than 200 m 2 / g, the decomposition efficiency of harmful substances may decrease, and when it exceeds 350 m 2 / g, the synthesis of titanium dioxide particles may be difficult.

따라서, 본 발명에 따른 광촉매의 제조방법에 의하여 제조된 광촉매는 비표면적이 종래 광촉매에 비하여 현저하게 상승되므로 보다 우수한 광 분해능을 가질 수 있으며, 이에 따라, 95% 이상의 휘발성 유기물의 분해능을 나타낼 수 있다.Therefore, the photocatalyst prepared by the method for preparing a photocatalyst according to the present invention may have a superior photo resolution since the specific surface area is significantly increased as compared with the conventional photocatalyst, and thus may exhibit a resolution of 95% or more of volatile organics. .

뿐만 아니라, 본 발명은 지지체; 및 상기 지지체 상에 형성되고, 본 발명에 따른 광촉매가 함유된 광촉매층을 포함하는 반응기에 관한 것이다.In addition, the present invention is a support; And a photocatalyst layer formed on the support and containing a photocatalyst according to the present invention.

상기 지지체의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 유리, 금속판, 세라믹판, 각종 고분자 또는 광섬유를 포함할 수 있다. 구체적으로는 광의 효율적 이용이라는 측면에서 광섬유를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 반응기에서 상기 지지체는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 것일 수 있다.The type of the support is not particularly limited, but may include, for example, glass, a metal plate, a ceramic plate, various polymers, or an optical fiber. Specifically, an optical fiber can be used in terms of efficient use of light. In other words, in the reactor according to the present invention, the support may include one or more optical fibers.

아울러, 상기 광섬유의 종류 또한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 유리계 광섬유 또는 플라스틱계 광섬유 등을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 소결 온도를 고려할 때, 석영으로 제조된 광섬유를 사용할 수 있다.In addition, the type of the optical fiber is not particularly limited, but a glass-based optical fiber or a plastic-based optical fiber may be used. More specifically, in consideration of the sintering temperature, an optical fiber made of quartz may be used.

상기 광섬유의 직경도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.5 내지 5mm일 수 있다. 상기 광섬유의 직경이 0.5mm 미만인 경우, 광촉매층의 내구성 유지가 어려워질 우려가 있고, 5mm를 초과하는 경우, 부분적인 광원 편차가 발생하여 일정한 광 분해능을 유지하기가 어려워질 수 있다.The diameter of the optical fiber is not particularly limited, but may be, for example, 0.5 to 5 mm. When the diameter of the optical fiber is less than 0.5mm, it may be difficult to maintain durability of the photocatalyst layer, and when the diameter of the optical fiber exceeds 5mm, partial light source deviation may occur and it may be difficult to maintain a constant light resolution.

한편, 상기 광촉매층의 두께도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 2 내지 15㎛일 수 있고, 보다 구체적으로는 5 내지 10㎛일 수 있다. 상기 광촉매층의 두께가 2㎛ 미만인 경우, 광분해능이 저하될 우려가 있고, 15㎛를 초과하는 경우, 광원의 손실(ex 흡수, 반사 등)이 발생하여 광분해능이 저하될 우려가 있다.Meanwhile, the thickness of the photocatalyst layer is not particularly limited, but may be, for example, 2 to 15 μm, and more specifically 5 to 10 μm. When the thickness of the photocatalyst layer is less than 2 µm, there is a concern that the photo resolution is lowered. When the thickness of the photocatalyst layer is greater than 15 µm, there is a possibility that a loss of light source (ex absorption, reflection, etc.) occurs, and the photo resolution is lowered.

본 발명은 또한, 상기 반응기; 및 휘발성 유기물 및 수분을 포함하는 혼합물을 상기 반응기에 공급하는 혼합부를 포함하는 광 분해 장치에 관한 것이다.The invention also, the reactor; And a mixing unit for supplying a mixture containing volatile organics and moisture to the reactor.

본 발명에 따른 광 분해 장치는 상술한 바와 같이 우수한 광 분해 효과를 가지는 광촉매를 이용하여 각종 유해 물질을 분해할 수 있는 반응기 및 상기 반응기에 휘발성 유기물 및 수분을 포함하는 혼합물을 공급하는 혼합부를 포함한다.The photolysis apparatus according to the present invention includes a reactor capable of decomposing various harmful substances using a photocatalyst having an excellent photodegradation effect as described above, and a mixing unit for supplying a mixture containing volatile organic matter and water to the reactor. .

즉, 넓은 비표면적으로 인하여 우수한 광 분해 효과를 나타내는 광촉매를 함유하는 광촉매층이 광섬유의 표면에 형성되어 있어, 휘발성 유기물과 같은 유해 물질을 분해하는 반응을 수행할 수 있으며, 상기 혼합부는 이와 같은 휘발성 유기물과 함께 수분을 포함하는 혼합물을 상기 반응기로 공급한다. 여기서, 상기 광촉매는 자외선 광으로부터 에너지를 받아 유기물을 분해할 수 있는 산화력이 높은 수산화 라디칼(-OH)을 발생시키는데, 상기한 바와 같이, 휘발성 유기물과 함께 일정한 양의 수분을 함께 공급함으로써 보다 우수한 광 분해 효과를 나타낼 수 있다.That is, a photocatalyst layer containing a photocatalyst, which exhibits an excellent photodegradation effect due to the large specific surface area, is formed on the surface of the optical fiber, so that a reaction for decomposing harmful substances such as volatile organic matters can be performed, and the mixing portion is such a volatile A mixture containing water with organics is fed to the reactor. Here, the photocatalyst generates high oxidative hydroxyl radicals (-OH) capable of receiving energy from ultraviolet light and decomposing organic matters. As described above, the photocatalyst is supplied with a certain amount of moisture together with volatile organic matters to provide better light. Degradation effect can be exhibited.

또한, 본 발명에 따른 광 분해 장치는 반응기에 UV광을 공급하는 광 공급부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 UV광의 광량 및 파장이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 광 공급부는 300 내지 400nm의 주파장으로 가지는 UV광을 공급할 수 있다. 또한, 상기 광 공급부는 공지된 다양한 광원을 포함할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 수은 램프, BLB 램프 등을 사용할 수 있다.In addition, the photolysis apparatus according to the present invention may further include a light supply unit for supplying UV light to the reactor. Although the light quantity and wavelength of the UV light are not particularly limited, for example, the light supply unit may supply UV light having a main wavelength of 300 to 400 nm. In addition, the light supply unit may include a variety of known light sources, and is not particularly limited, for example, a mercury lamp, a BLB lamp may be used.

아울러, 본 발명에 따른 광 분해 장치는 혼합부에 수분을 공급하는 수분 공급부를 추가로 포함할 수 있다. 반응기에서 유기물의 광 분해 시에, 일정한 수분 조건 하에서 보다 우수한 광 분해 효과가 나타날 수 있는바, 이와 같은 수분을 혼합부에 공급하여 휘발성 유기물과 혼합되도록 하는 수분 공급부를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the photolysis apparatus according to the present invention may further include a water supply unit for supplying water to the mixing unit. At the time of photodecomposition of the organic matter in the reactor, a better photodegradation effect may be exhibited under constant moisture conditions, and may further include a water supply part for supplying such water to the mixing part to mix with the volatile organic material.

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 예에 따른 광 분해 장치를 설명하도록 한다. 다만, 하기 예시된 광 분해 장치는 본 발명의 일 예에 불과하면, 본 발명의 광 분해 장치가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, an optical decomposition apparatus according to an example of the present invention will be described with reference to FIG. 1. However, the light decomposing device illustrated below is only an example of the present invention, and the light decomposing device of the present invention is not limited thereto.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 광 분해 장치(100)는 광 공급부(110), 반응기(130), 혼합부(150) 및 수분 공급부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the photolysis apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a light supply unit 110, a reactor 130, a mixing unit 150, and a water supply unit 170.

보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 상기 광 공급부(110)는 내부에 BLB(black light blue) 램프(111) 및 집광기(113)를 구비하는데, 상기 BLB 램프(111)로부터 방사된 UV 광은 집광기(113)에 의해 집광되며, 상기 집광기로부터 집광된 UV광은 상기 반응기(130)의 내부에 구비되고, 표면에 광촉매층이 형성되어 있는 광섬유(131)를 통하여 반응기(130)의 내부로 공급된다.For example, the light supply unit 110 includes a black light blue lamp (BLB) 111 and a light collector 113, and the UV light emitted from the BLB lamp 111 is a light collector ( 113 is collected by the light collector, and the UV light collected from the light collector is provided inside the reactor 130 and is supplied to the inside of the reactor 130 through an optical fiber 131 having a photocatalyst layer formed on a surface thereof.

한편, 상기 수분 공급부(170)는 습기 발생장치(171), 유량계(173) 및 공기압축기(175)를 구비하며, 상기 공기압축기(175)에서 공급되는 공기를 유량계(173)를 통해 일정한 유속으로 습기 발생장치(171)로 유입시킨 후, 상기 습기 발생장치(171)에서 발생된 일정량의 수분과 혼합된 상태로 상기 혼합부(150)로 공급한다.The moisture supply unit 170 includes a moisture generator 171, a flow meter 173, and an air compressor 175, and supplies air supplied from the air compressor 175 at a constant flow rate through the flow meter 173. After flowing into the moisture generating device 171, it is supplied to the mixing unit 150 in a state of being mixed with a predetermined amount of water generated by the moisture generating device 171.

상기 혼합부(150)는 분해 처리하고자 하는 VOC(10), 공기, 및 수분을 공급 받아 교반한 후, 상기 반응기(130)로 전달한다.The mixing unit 150 receives the VOC 10, air, and water to be decomposed and agitated, and then transfers the mixture to the reactor 130.

상기 반응기(130)로 유입된 휘발성 유기물(10)은 광촉매의 광반응에 의하여 분해되어 배출구(133)를 통하여 배출된다.The volatile organic material 10 introduced into the reactor 130 is decomposed by the photoreaction of the photocatalyst and discharged through the outlet 133.

뿐만 아니라, 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 반응기에 수분 및 휘발성 유기물을 포함하는 혼합물을 공급하는 단계를 포함하는 휘발성 유기물의 분해 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention also relates to a process for decomposing volatile organics comprising the step of supplying a mixture comprising water and volatile organics to the reactor according to the invention.

여기서, 상기 혼합물은 상술한 바와 같이, 휘발성 유기물과 함께 수분을 포함하며, 상기 수분의 함량이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상기 혼합물은 30 내지 50 부피%의 수분을 함유할 수 있다.Here, as described above, the mixture includes moisture together with the volatile organics, and the content of the moisture is not particularly limited, but for example, the mixture may contain 30 to 50% by volume of moisture.

상기 혼합물 내에 수분의 함량이 30 부피% 미만인 경우, 광분해능이 떨어질 뿐 아니라 휘발성 유기물의 사이클로 구조가 유지된 상태에서 외곽 사슬(ex. 메틸기 등)만 분해될 우려가 있으며, 50 부피%를 초과하면 반응기 내부에 물방울 응집현상이 발생할 수 있어, 이에 따라 광의 손실을 가져올 우려가 있다.When the content of water in the mixture is less than 30% by volume, not only the photodegradation is deteriorated but also the outer chain (ex. Methyl group, etc.) may be decomposed while maintaining the cyclo structure of the volatile organic matter. Agglomeration of water droplets may occur inside the reactor, which may result in loss of light.

나아가, 본 발명에 따른 휘발성 유기물의 분해 방법은 상기 반응기에 UV광을 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이에 따라 광활성을 향상시킬 수 있다.Furthermore, the decomposition method of the volatile organics according to the present invention may further include the step of supplying UV light to the reactor, thereby improving the optical activity.

이하 상기의 발명을 아래와 같은 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 단, 아래의 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이에 한정하지 않으며 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조한 시료의 분석은 다음과 같은 방법으로 실시하였다.Hereinafter, the above-described invention will be described in detail based on the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Analysis of the samples prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention was performed by the following method.

(1) 광분해능(1) photo resolution

광분해능은 기체 크로마토그래피-질량 분광분석기와 UV/VIS 분광분석기를 이용하여 기체 중에 존재하고 있는 유기물의 농도를 측정하여 시험하였다. GC-질량 분광분석기는 미국 휴렛 팩카드(Hewlett-Packard)사의 HP-6890을 사용했으며, UV/VIS 분광분석기는 일본 시마즈(Shimadzu)사의 UV-160A를 사용했다. 광분해능은 하기 수학식 1에 의해 구하였다. Photodegradation was tested by measuring the concentration of organics present in the gas using gas chromatography-mass spectrometry and UV / VIS spectroscopy. The GC-mass spectrometer used HP-6890 from Hewlett-Packard, USA, and the UV-VIS spectrometer used UV-160A from Shimadzu, Japan. The photo resolution was calculated by the following equation.

분해능(%) = 제거된 유기물의 농도/ 초기 유기물의 농도Resolution (%) = concentration of organics removed / concentration of initial organics

(2) 광촉매의 비표면적(2) Specific surface area of photocatalyst

이산화티탄의 비표면적은 미국 Beckman Coulter사의 SA3100 Plus를 사용하였으며 시료는 200℃에서 40분간 고정시킨 후 측정하였다. Specific surface area of titanium dioxide was used SA3100 Plus of Beckman Coulter, USA, and the sample was measured after fixing for 40 minutes at 200 ℃.

(3) 광촉매층의 두께(3) thickness of the photocatalyst layer

유리관 표면에 고정된 광촉매 필름의 두께는 SEM(scanning electron microscopy, XL30 ESEM-FEG, FEI Co., N.Y., U.S.A.)을 이용하여 측정하였다.The thickness of the photocatalyst film fixed to the glass tube surface was measured by scanning electron microscopy (SEM), XL30 ESEM-FEG, FEI Co., N.Y., U.S.A.

[실시예 1] 광촉매의 제조Example 1 Preparation of Photocatalyst

에탄올 100 중량부에 대하여 TTIP(티타늄테트라이소프로폭사이드) 11 중량부(15㎖)를 넣고, 30분간 교반한 후, 물 2.29 ㎖를 넣어 120분 동안 반응시켰다. 여기에 평균입경이 0.3㎛ 인 활성탄을 5.5 중량부 혼합하여 초음파처리기로 10분간 충분히 교반시켰다.11 parts by weight (15 ml) of TTIP (titanium tetraisopropoxide) was added to 100 parts by weight of ethanol, and stirred for 30 minutes, followed by reaction for 120 minutes by adding 2.29 ml of water. Here, 5.5 parts by weight of activated carbon having an average particle diameter of 0.3 μm was mixed and sufficiently stirred for 10 minutes by an ultrasonicator.

이에 따라 제조된 졸 상태의 혼합액을 딥 코팅(dip coating)법으로 광섬유 표면에 고정시킨 후 상온에서 2 시간 건조시켰다. 건조된 광촉매를 다시 550℃에서 2시간 동안 열처리(소결)해줌으로써 혼재된 활성탄을 제거하고 이산화티탄(TiO2)의 결정 특성을 갖도록 하였다.The sol mixture thus prepared was fixed to the surface of the optical fiber by dip coating and then dried at room temperature for 2 hours. The dried photocatalyst was further heat treated (sintered) at 550 ° C. for 2 hours to remove mixed activated carbon and to have crystallization characteristics of titanium dioxide (TiO 2 ).

이에 따라 얻어진 이산화티탄 광촉매의 비표면적은 325 ㎡/g 이었으며, 상기 광촉매를 함유하는 광촉매층의 두께는 4.8 ㎛이었다.The specific surface area of the titanium dioxide photocatalyst thus obtained was 325 m 2 / g, and the thickness of the photocatalyst layer containing the photocatalyst was 4.8 μm.

상기한 바와 같이 제조된 광촉매를 함유하는 광촉매층의 표면 사진을 도 2a(배율 100 배) 및 도 2b(배율 1500 배)에 나타내었다.Surface photographs of the photocatalyst layer containing the photocatalyst prepared as described above are shown in FIGS. 2A (magnification 100 times) and FIG. 2B (magnification 1500 times).

[실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 5][Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 5]

하기 표 1에 나타난 것과 같이, 각각 함유되는 물질의 함량 및 종류를 다르게 하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 광촉매를 제조하고, 광섬유 상에 상기 광촉매를 포함하는 광촉매층을 형성하였다.As shown in Table 1 below, except that the content and type of each contained material were different, a photocatalyst was prepared in the same manner as in Example 1, and the photocatalyst layer including the photocatalyst on the optical fiber. Formed.

[실험예][Experimental Example]

직경이 50 mm이고 길이가 1m인 원기둥형의 반응기를 이용하여 기상 유기물의 광분해 실험을 실시했다. 이때 광원은 BLB 램프(6 W, 주파장 365 nm)를 사용했으며, 반응기 내 15 개의 유리관을 사용하였다. Photodegradation experiments were carried out using a cylindrical reactor having a diameter of 50 mm and a length of 1 m. In this case, a BLB lamp (6 W, dominant wavelength 365 nm) was used, and 15 glass tubes in the reactor were used.

이어서, 분해 대상이 되는 유기물 및 수분을 포함하는 혼합물을 하기 표 1에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 광촉매를 포함하는 반응기에 300 mL/sec의 유속으로 공급하고 30초 동안 체류시킨 후에 채취한 배출가스의 유기물 농도를 측정하였고, 이를 하기 표 1에 나타내었다.Subsequently, the mixture including the organic substance and the water to be decomposed is supplied to the reactor including the photocatalysts prepared according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 as shown in Table 1 at a flow rate of 300 mL / sec. After staying for 30 seconds and measured the organic concentration of the exhaust gas collected, it is shown in Table 1 below.

이산화티탄 합성Titanium Dioxide Synthesis 이산화티탄 층 Titanium dioxide layer 광분해 공정Photolysis process TTIP
(중량부)
TTIP
(Parts by weight)
알코올
(100
중량부)
Alcohol
(100
Parts by weight)
활성탄Activated carbon 비표면적
(㎡/g)
Specific surface area
(㎡ / g)
두께
(㎛)
thickness
(Μm)
수분
(vol%)
moisture
(vol%)
대상 물질Target substance 광분해능
(%)
Photo resolution
(%)
입경
(㎛)
Particle diameter
(Μm)
중량부Parts by weight
실시예Example 1One 1111 에탄올ethanol 0.30.3 5.55.5 325325 4.84.8 3030 스틸렌Styrene 99.899.8 22 1010 프로판올Propanol 0.50.5 4.54.5 270270 5.75.7 3535 아세톤Acetone 98.198.1 33 1515 에탄올ethanol 1.21.2 2.52.5 220220 9.29.2 4040 톨루엔toluene 97.997.9 44 99 에탄올ethanol 3.53.5 2.02.0 215215 10.310.3 3838 아세톤Acetone 96.296.2 55 1212 부탄올Butanol 4.44.4 1.51.5 207207 13.113.1 4646 스틸렌Styrene 95.095.0 비교예Comparative example 1One 1010 에탄올ethanol 0.30.3 4.54.5 320320 2525 3030 스틸렌Styrene 8989 22 1212 에탄올ethanol 0.40.4 1313 121121 5.95.9 3939 아세톤Acetone 8888 33 1010 부탄올Butanol 0.50.5 3.93.9 256256 9.59.5 1515 톨루엔toluene 8585 44 1313 에탄올ethanol 2.92.9 4.34.3 265265 0.70.7 3535 스틸렌Styrene 8686 55 1212 프로판올Propanol -- 00 110110 4.94.9 4141 아세톤Acetone 8383

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 광 분해 장치를 나타낸 개략도이고,1 is a schematic view showing a photolysis apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2a 및 도 2b는 배율에 따라 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 광촉매를 포함하는 광촉매층의 표면사진을 나타낸 것이다. 2A and 2B show surface photographs of a photocatalyst layer including a photocatalyst prepared according to Example 1 of the present invention according to magnification.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE RELATED ART [0002]

100: 광 분해 장치 10: 휘발성 유기물100: photolysis device 10: volatile organic matter

110: 광 공급부 111: BLB 램프110: light supply portion 111: BLB lamp

113: 집광기 130: 반응기113: condenser 130: reactor

131: 광섬유 133: 배출구131: optical fiber 133: outlet

150: 혼합부 170: 수분 공급부150: mixing unit 170: moisture supply unit

171: 습기 발생장치 173: 유량계171: moisture generating device 173: flow meter

Claims (18)

용매, 티타늄 알콕사이드 및 활성탄을 포함하는 혼합물을 반응시키는 제 1 단계; 및A first step of reacting a mixture comprising a solvent, titanium alkoxide and activated carbon; And 상기 제 1 단계에서 얻어진 반응물을 열처리하여 활성탄을 연소시키는 제 2 단계를 포함하는 광촉매의 제조방법.And a second step of burning the activated carbon by heat-treating the reactants obtained in the first step. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 용매는 물, 알코올 및 셀로소브로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매의 제조방법.The solvent is a method for producing a photocatalyst, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of water, alcohol and cellosorb. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 티타늄 알콕사이드는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 광촉매의 제조방법:Titanium alkoxide is a method for producing a photocatalyst, characterized in that the compound represented by the formula (1): [화학식 1][Formula 1] Ti(OR2)4 Ti (OR 2 ) 4 상기 식에서, R2는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.In the formula, R 2 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 티타늄 알콕사이드는 티타늄테트라프로폭사이드, 티타늄테트라이소프로폭사이드, 티타늄테트라디이소프로폭사이드, 티타늄테트라부톡사이드, 티타늄테트라에톡사이드 및 티타늄테트라메톡사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매의 제조방법.The titanium alkoxide includes one or more selected from the group consisting of titanium tetrapropoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetradiisopropoxide, titanium tetrabutoxide, titanium tetraethoxide and titanium tetramethoxide. Method for producing a photocatalyst characterized by. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 활성탄은 평균 입경이 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 광촉매의 제조방법.Activated carbon is a method for producing a photocatalyst, characterized in that the average particle diameter of 0.1 to 10㎛. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 단계에서, 혼합물은 용매 100 중량부에 대하여 티타늄테트라알콕사이드 5 중량부 내지 15 중량부 및 활성탄 0.5 중량부 내지 7.5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매의 제조방법.In the first step, the mixture comprises 5 to 15 parts by weight of titanium tetraalkoxide and 0.5 to 7.5 parts by weight of activated carbon based on 100 parts by weight of the solvent. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제 2 단계에서, 열처리는 400 내지 700℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 광촉매의 제조방법.In the second step, the heat treatment is a method of producing a photocatalyst, characterized in that carried out at a temperature of 400 to 700 ℃. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의하여 제조된 광촉매.The photocatalyst produced by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 7. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 비표면적이 200 내지 350 m2/g인 것을 특징으로 하는 광촉매.A photocatalyst characterized by a specific surface area of 200 to 350 m 2 / g. 지지체; 및Support; And 상기 지지체 상에 형성되고, 제 8 항에 따른 광촉매가 함유된 광촉매층을 포함하는 반응기.A reactor comprising a photocatalyst layer formed on the support and containing the photocatalyst according to claim 8. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 지지체는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응기.And the support comprises at least one optical fiber. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 광촉매층의 두께는 2 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 반응기.Reactor, characterized in that the thickness of the photocatalyst layer is 2 to 15㎛. 제 10 항에 따른 반응기; 및A reactor according to claim 10; And 휘발성 유기물 및 수분을 포함하는 혼합물을 상기 반응기에 공급하는 혼합부를 포함하는 광 분해 장치.And a mixing unit for supplying a mixture containing volatile organics and water to the reactor. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 반응기에 UV 광을 공급하는 광 공급부를 추가로 포함하는 광 분해 장치.And a light supply unit for supplying UV light to the reactor. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 혼합부에 수분을 공급하는 수분 공급부를 추가로 포함하는 광 분해 장치.And a water supply unit for supplying water to the mixing unit. 제 10 항에 따른 반응기에 수분 및 휘발성 유기물을 포함하는 혼합물을 공급하는 단계를 포함하는 휘발성 유기물의 분해 방법.A process for decomposing volatile organics, comprising supplying a mixture comprising moisture and volatile organics to a reactor according to claim 10. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 혼합물은 30 내지 50 부피%의 수분을 함유하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물의 분해 방법.Process for the decomposition of volatile organics, characterized in that the mixture contains 30 to 50% by volume of water. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 반응기에 UV광을 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물의 분해 방법.A method of decomposing volatile organics, further comprising the step of supplying UV light to the reactor.
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KR20160080288A (en) * 2014-12-26 2016-07-08 전자부품연구원 Mufacturing method of activated carbon-titanium dioxide complex
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