KR20130045911A - Method for producing photocatalyst coating film, and photocatalyst coating film - Google Patents

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Abstract

철을 담지(擔持)한 이산화티타늄 피막의 높은 제조 수율을 실현하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적 달성을 위해, 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 혼합한 물 슬러리를 생성하고, 생성된 물 슬러리를 용사기술에 의해 용사한다. 용사 시에 이산화티타늄 분말에 FeO(OH)이 담지되면서 광촉매 피막이 성막될 수 있기 때문에, 제조 수율의 대폭 향상이 실현된다.An object of the present invention is to realize a high production yield of an iron-supported titanium dioxide film. To achieve this purpose, a water slurry obtained by mixing titanium dioxide powder and an aqueous iron chloride solution is produced, and the resulting water slurry is sprayed by a thermal spraying technique. Since the photocatalyst film can be formed while FeO (OH) is supported on the titanium dioxide powder at the time of thermal spraying, a significant improvement in production yield is realized.

Description

광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막 {METHOD FOR PRODUCING PHOTOCATALYST COATING FILM, AND PHOTOCATALYST COATING FILM}Manufacturing Method of Photocatalytic Film and Photocatalytic Film {METHOD FOR PRODUCING PHOTOCATALYST COATING FILM, AND PHOTOCATALYST COATING FILM}

본 발명은 광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막에 관한 것이다. 자세하게는, 예를 들면, 오염물질의 무해화, 항균 및 살균이 가능한 광촉매 기능을 포함하는 광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a photocatalytic coating and a photocatalytic coating. Specifically, the present invention relates to a method for producing a photocatalytic coating and a photocatalytic coating including a photocatalytic function capable of decontamination, antibacterial and sterilization of contaminants.

고령화 사회의 진전에 의해, 면역력이 저하된 고령자가 전체 인구에서 차지하는 비율이 증가경향에 있고, 그에 따라 원내감염이나 식중독 등의 예방의 관점에서, 의료현장이나 식품생산 및 가공현장에서 위생관리의 강화가 시급한 과제가 되고 있다. 이러한 사회적 배경을 바탕으로 다양한 항균가공제품이 개발되고 있고, 최근, 항균가공에의 광촉매 기능의 이용이 특히 주목을 받고 있다.As the aging society progresses, the proportion of elderly people with reduced immunity accounts for the entire population, and thus strengthens hygiene management at medical sites, food production and processing sites in terms of prevention of infections and food poisoning. Is an urgent task. Various antimicrobial products have been developed on the basis of this social background, and in recent years, the use of the photocatalytic function in the antimicrobial processing has received particular attention.

여기에서 「광촉매 기능」이란, 그 전도대와 가전자대의 밴드 갭 에너지보다 큰 빛에너지가 조사되면 여기상태(勵起狀態)가 되어, 전자-정공대를 생성하여 산화 및 환원반응을 일으키는 촉매물질(광반도체물질)이 가지는 기능을 의미하고 있다.Here, the term "photocatalytic function" refers to a catalytic material that is excited when light energy larger than the band gap energy of the conduction and valence bands is irradiated, and generates an electron-hole band to cause oxidation and reduction reactions. Optical semiconductor material).

광촉매 중에서도 특히 이산화티타늄(TiO2), 즉, 루틸형의 결정구조를 가지는 이산화티타늄 입자를 이용한 광촉매는 저렴하고 화학적 안정성이 뛰어나며, 또한 높은 촉매활성을 가지고 있어, 그 강력한 유기물 분해활성에 의해 세균의 균체와 동시에 그램음성균의 세포벽 외벽성분인 엔도톡신이나 세균이 생산하는 독소(예를 들면, 병원성 대장균이 생산하는 베로독소) 등의 유해물질을 함께 분해할 수 있고, 또한 광촉매 자체는 인체에 무해하다는 이점을 가지고 있다.Among the photocatalysts, photocatalysts using titanium dioxide (TiO 2 ), that is, titanium dioxide particles having a rutile type crystal structure, are inexpensive, have excellent chemical stability, and have high catalytic activity. At the same time, it can decompose harmful substances such as endotoxin, a cell wall outer wall component of Gram-negative bacteria, and toxins produced by bacteria (for example, vero toxin produced by Escherichia coli), and the photocatalyst itself is harmless to the human body. Have

그 때문에, 이산화티타늄을 이용한 광촉매의 연구 및 응용이 진행되고 있고, 식품용기, 건재(建材) 등의 항균가공에 이산화티타늄 광촉매가 널리 이용되고 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).Therefore, research and application of the photocatalyst using titanium dioxide are advanced, and the titanium dioxide photocatalyst is widely used for antimicrobial processing of food containers, building materials, etc. (for example, refer patent document 1 and patent document 2). ).

또한, 이산화티타늄은 자외선 조사 하에서밖에 광촉매 활성을 발현하지 않기 때문에, 자외선 성분을 거의 포함하지 않는 실내광 하에서는 충분한 촉매활성을 발현할 수 없다. 그 때문에, 이산화티타늄에 철 등의 금속 또는 FeCl3 등의 금속착체 또는 금속염, 즉 철 화합물을 담지(擔持)시킴으로써 가시광 조사 하에서 광촉매 활성을 발현시키는 기술이 알려져 있다. In addition, since titanium dioxide expresses photocatalytic activity only under ultraviolet irradiation, sufficient catalytic activity cannot be expressed under room light containing almost no ultraviolet component. Therefore, there is known a technique for expressing photocatalytic activity under visible light irradiation by supporting a metal complex such as iron or a metal complex such as FeCl 3 or a metal salt, that is, an iron compound, on titanium dioxide.

그러나, 종래, 가시광 조사 하에서 광촉매 활성을 발현하는 광촉매 피막을 제조하는 경우에는 증감제가 담지된 이산화티타늄 분말을 포함한 광촉매 조성물을, 예를 들면, 도료 등에 분산시켜 대상이 되는 건재 등의 표면에 도장을 실시하여 광촉매 피막을 제조하였다.However, conventionally, when producing a photocatalytic coating that exhibits photocatalytic activity under visible light irradiation, a photocatalyst composition containing titanium dioxide powder carrying a sensitizer is dispersed, for example, in a paint or the like, and the coating is applied to the surface of a building material as an object. To produce a photocatalytic coating.

구체적으로는, 예를 들면, 먼저 증감제가 되는 염화철(FeCl3) 수용액에 이산화티타늄(TiO2)을 침지(侵漬)하고 교반(攪拌)하여, 이산화티타늄에 철이나 철 화합물을 담지시키고, 철이나 철 화합물이 담지된 이산화티타늄의 광촉매 조성물을 만들고, 이어서 광촉매 조성물을 도료 중에 분산시켜 건재 등의 표면에 도장하였다 (예를 들면, 특허문헌 3 참조).Specifically, for example, titanium dioxide (TiO 2 ) is immersed in an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) serving as a sensitizer and stirred, and iron or iron compound is supported on titanium dioxide, and iron The photocatalyst composition of titanium dioxide on which an iron compound was supported was made, and then the photocatalyst composition was dispersed in a coating material and coated on the surface of a building material or the like (see Patent Document 3, for example).

특허문헌 1 : 특개2007-51263호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-51263 특허문헌 2 : 특개2006-346651호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-346651 특허문헌 3 : 특개2007-090336호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-090336

그러나, 이산화티타늄에 철 화합물을 담지시킨 광촉매 조성물은 그 처리나 제조공정에 매우 장시간을 필요로 하여, 제조공정의 단축에 의한 품질 향상, 비용 절감 또는 이들의 안정화를 실현하는 것을 목적으로 하고 있다.However, a photocatalyst composition in which an iron compound is supported on titanium dioxide requires a very long time for its treatment and manufacturing process, and aims to realize quality improvement, cost reduction, or stabilization thereof by shortening the manufacturing process.

본 발명은 이상의 점에 귀감하여 창안된 것으로, 제조공정의 단축화가 가능하고 품질이 안정되며, 비용이 절감된 광촉매 피막의 제조방법 및 광촉매 피막을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a method for producing a photocatalytic coating and a photocatalytic coating which can shorten the manufacturing process, stabilize the quality, and reduce the cost.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 광촉매 피막의 제조방법은 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정, 및 상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함한다. In order to achieve the above object, the method for producing a photocatalytic coating according to the present invention is a slurry containing at least one compound selected from photocatalytic particles, a water-soluble metal complex of Fe, Cu, Cr, Ni, or a water-soluble metal salt, and water. And a slurry of at least one type of Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide or oxide produced by thermally spraying the slurry and metal ions of the at least one kind of the compound react with water. And supporting the photocatalyst particles in the same manner and laminating the photocatalyst particles on the object.

여기에서, 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 용사함으로써 Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염의 금속이온이 물과 반응하여 나노 크기의 아주 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물을 생성하고, 이들 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매 입자 표면에 균일하게 분포, 담지된다.Here, a slurry containing photocatalyst particles, water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr, Ni or at least one compound selected from water-soluble metal salts, and water is formed, and the slurry is sprayed to form Fe, Cu, Cr, Water soluble metal complexes of Ni or metal ions of water soluble metal salts react with water to produce nano sized very fine Fe, Cu, Cr, Ni hydroxides, oxyoxides or oxides, and these hydroxides, oxyoxides or oxides surface the photocatalytic particles Evenly distributed and supported on.

또한, 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층함으로써, 즉, 광촉매 입자를 대상물에 적층하기 전에 미리 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 광촉매 입자에 담지시키지 않고 슬러리를 용사함으로써 나노 크기의 아주 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매입자 표면에 분산되고 담지되어, 제조공정의 대폭 단축 및 광촉매 기능 피막의 성능과 품질의 안정화를 달성할 수 있다.Further, by spraying the slurry, at least one type of Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide or oxide formed by the reaction of the metal ion of the at least one compound with water is supported on the photocatalytic particles in the slurry. At the same time, by stacking the photocatalyst particles on the object, that is, at least one type of hydroxide, oxyhydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr, and Ni before the photocatalyst particles are laminated on the object, the photocatalyst particles are not supported. By spraying the slurry, nano sized very fine Fe, Cu, Cr, Ni hydroxides, oxyoxides or oxides are dispersed and supported on the surface of the photocatalytic particles, which greatly shortens the manufacturing process and stabilizes the performance and quality of the photocatalytic functional film. can do.

또한, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체」로는 예를 들면, [Cu(NH3)4]2+, [Fe(CN)6]4-, [Fe(CN)6)]3-, C10H12FeN2O8 등을 들 수 있고, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속염」으로는 예를 들면, FeCl3, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3, CuSO4, Cu(NO3)2, CuCl2, Ni(NO3)2, NiCl2, NiSO4, Cr(NO3)3 등을 들 수 있다.Moreover, as "a water-soluble metal complex of Fe, Cu, Cr, and Ni", for example, [Cu (NH 3 ) 4 ] 2+ , [Fe (CN) 6 ] 4- , [Fe (CN) 6 )] 3 - , C 10 H 12 FeN 2 O 8 , and the like. Examples of the "water-soluble metal salt of Fe, Cu, Cr, and Ni" include FeCl 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , and Fe (NO 3 ). 3 , CuSO 4 , Cu (NO 3 ) 2 , CuCl 2 , Ni (NO 3 ) 2 , NiCl 2 , NiSO 4 , Cr (NO 3 ) 3 , and the like.

또한, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체가 물과 반응하여 생성되는 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물」로는, 예를 들면, CuO, Cu(OH)2, FeO(OH), Fe(OH)3 등을 들 수 있고, 「Fe, Cu, Cr, Ni의 금속염이 물과 반응하여 생성되는 Fe, Cu, Cr, Ni의 산화물, 옥시산화물 또는 산화물」로는, 예를 들면, FeO(OH), Fe(OH)3, Cu(OH)2, CuO, Ni(OH)2, NiO(OH), Cr(OH)3, Cr2O(OH)4, Cr2O3를 들 수 있다.Moreover, as "the hydroxide, oxy oxide, or oxide of Fe, Cu, Cr, Ni produced by the reaction of water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr, and Ni with water", for example, CuO, Cu (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3, etc. are mentioned, As "the oxide of Fe, Cu, Cr, Ni, oxyoxide, or oxide which the metal salt of Fe, Cu, Cr, Ni reacts with water," For example, FeO (OH), Fe (OH) 3 , Cu (OH) 2 , CuO, Ni (OH) 2 , NiO (OH), Cr (OH) 3 , Cr 2 O (OH) 4 , Cr 2 O 3 have.

또한, 용사과정에서 용사 프레임이 고속으로 진공상태에 가까워지기 때문에, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염의 금속이온과 슬러리 중의 물 및 공기 중 산소와의 반응이 일어나서 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 된다고 생각되고, 염소이온이나 질산이온 등의 음이온 등은 용사열에 의해 휘발하여 대기 중으로 확산한다고 생각된다. In addition, since the thermal spray frame approaches the vacuum state at high speed during the thermal spraying process, the metal ion of Fe, Cu, Cr, and Ni water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts reacts with water in the slurry and oxygen in the air to form hydroxide, oxy It is considered to be an oxide or an oxide, and anions such as chlorine ions and nitrate ions are thought to volatilize by thermal spraying and diffuse into the atmosphere.

여기에서, Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 가시광 응답기능을 나타내는 경우에는, 가시광 조사 하에서 담지된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 여기하고, 여기전자가 광촉매 입자 측으로 이동함으로써 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물 표면에서 산화반응, 광촉매 입자 표면에서 환원반응이 일어나고, 가시광 응답성이 발현하게 된다(도 1(A) 참조).Here, when the hydroxide, oxyhydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr or Ni exhibits a visible light response function, the hydroxide, oxyhydroxide or oxide of Fe, Cu, Cr or Ni supported under visible light irradiation is excited, As the electrons move toward the photocatalyst particles, oxidation reactions occur on the surface of Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide or oxide, and reduction reactions occur on the surface of the photocatalyst particles, resulting in the visible light responsiveness (see FIG. 1 (A)). .

또한, 가시광 응답기능을 나타내는 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물로는 FeO(OH), Fe(OH)3, Cu(OH)2, CuO, Ni(OH)2, NiO(OH), Cr(OH)3, Cr2O(OH)4, Cr2O3 등을 들 수 있다. Also, Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxy hydroxide or oxide exhibiting a visible light response function FeO (OH), Fe (OH) 3 , Cu (OH) 2 , CuO, Ni (OH) 2 , NiO ( OH), Cr (OH) 3 , Cr 2 O (OH) 4 , Cr 2 O 3 , and the like.

또한, Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 조촉매 기능을 나타내는 경우에는, 자외선 조사 하에서 광촉매 입자가 여기하고, 여기전자가 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물 측으로 이동함으로써 광촉매 입자 표면에서 산화반응, Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물 표면에서 환원반응이 일어나고, 전하분리로 광촉매 성능이 향상하게 된다(도 1(B) 참조).In addition, when Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide, or oxide exhibits a promoter function, photocatalytic particles are excited under ultraviolet irradiation, and excitation electrons are Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide or By moving to the oxide side, an oxidation reaction occurs on the surface of the photocatalytic particles, a reduction reaction occurs on a hydroxide, oxyhydroxide, or oxide surface of Fe, Cu, Cr, and Ni, and the photocatalytic performance is improved by charge separation (see FIG. 1 (B)).

또한, 조촉매 기능을 나타내는 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물로는 Fe2O3, CuO, NiO 등을 들 수 있다.Further, as Fe, Cu, Cr, hydroxides, oxy-oxide or an oxide of Ni represents the promoter function, it may be mentioned Fe 2 O 3, CuO, NiO and the like.

또한, 본 발명에 관한 광촉매 피막의 제조방법은 광촉매 입자와 Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물과 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정과, 상기 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함한다.In addition, the method for producing a photocatalytic coating according to the present invention comprises the steps of forming a slurry comprising a photocatalyst particle and at least one compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, and Ni and water; And spraying the slurry to laminate the photocatalyst particles contained in the slurry on the object.

여기에서, 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 이 슬러리를 용사함으로써 Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염의 금속이온이 물과 반응하여 나노 크기의 매우 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물을 생성하고, 이들 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매 입자 표면에 균일하게 분포, 담지한다.Here, a slurry containing photocatalyst particles, water-soluble metal complexes of Fe, Cu, Cr, Ni or at least one compound selected from water-soluble metal salts, and water is formed, and the slurry is sprayed to form Fe, Cu, Cr, A water soluble metal complex of Ni or a metal ion of a water soluble metal salt reacts with water to produce nano sized very fine Fe, Cu, Cr, Ni hydroxides, oxyoxides or oxides, and these hydroxides, oxyoxides or oxides surface the photocatalytic particles Evenly distributed and supported on.

또한, 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층함으로써, 즉, 광촉매 입자를 대상물에 적층하기 전에 미리 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 광촉매 입자에 담지시키지 않고 슬러리를 용사함으로써 나노 크기의 매우 미세한 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시산화물 또는 산화물이 광촉매 입자 표면에 분산하여 담지되고, 제조공정의 대폭 단축 및 광촉매 기능 피막의 성능과 품질의 안정화를 달성할 수 있다.Further, by spraying the slurry and laminating the photocatalytic particles contained in the slurry to the object, that is, before depositing the photocatalytic particles on the object, at least one kind of hydroxide, oxyhydroxide, or oxide of Fe, Cu, Cr, and Ni in advance By spraying the slurry without supporting the form on the photocatalyst particles, nano sized very fine Fe, Cu, Cr, Ni hydroxides, oxyoxides or oxides are dispersed and supported on the surface of the photocatalyst particles, and greatly shorten the manufacturing process and the photocatalytic function coating. Stabilization of performance and quality can be achieved.

또한, 이산화티타늄 등의 광촉매 입자를 포함하는 슬러리에 항균금속(예를 들면, 은계, 구리계, 아연계, 알루미늄계, 니켈계, 코발트계 혹은 크롬계의 금속 중 적어도 하나를 포함한다), 항균금속염 또는 항균금속착체를 포함하고, 항균금속, 항균금속염 또는 항균금속착체를 포함한 슬러리를 용사함으로써 광촉매입자와 함께 항균금속 또는 항균금속착체를 금속, 금속염, 금속착체, 옥시수산화물, 수산화물 또는 산화물에서 선택되는 적어도 한 종류의 형태로 적층할 수 있고, 강력한 항균작용을 포함하는 광촉매 기능 피막을 제조할 수 있다. In addition, antibacterial metals (including at least one of silver, copper, zinc, aluminum, nickel, cobalt, or chromium metals) in the slurry containing photocatalyst particles such as titanium dioxide, antibacterial Selecting antimicrobial metals or antimicrobial metal complexes from metals, metal salts, metal complexes, oxyhydroxides, hydroxides or oxides together with photocatalyst particles by thermally spraying slurries containing metal salts or antimicrobial metal complexes and antimicrobial metals, antimicrobial metal salts or antimicrobial metal complexes. It can be laminated in at least one kind of form, and can produce a photocatalytic functional film containing a strong antibacterial action.

또한, 이산화티타늄 등의 광촉매 입자를 포함하는 슬러리에 안료를 첨가하고, 광촉매 입자와 안료를 함께 포함하는 슬러리를 용사함으로써 안료를 포함한 광촉매 입자를 적층할 수 있고, 다채롭고 의장성이 높은 광촉매 피막을 제조할 수 있다.In addition, by adding a pigment to a slurry containing photocatalytic particles, such as titanium dioxide, and by spraying a slurry containing the photocatalyst particles and the pigment together, photocatalyst particles including the pigment can be laminated to produce a colorful and highly designable photocatalytic coating. can do.

또한, 이산화티타늄 등의 광촉매 입자를 포함하는 슬러리에 흡착재(예를 들면, 제올라이트 등)를 첨가하고, 광촉매 입자와 흡착재를 함께 포함하는 슬러리를 용사함으로써 광촉매 입자와 함께 흡착재를 적층할 수 있고, 높은 가스 흡착기능을 가진 광촉매 피막을 제조할 수 있다.In addition, an adsorbent (for example, zeolite, etc.) is added to a slurry containing photocatalyst particles such as titanium dioxide, and the adsorbent can be laminated together with the photocatalyst particles by spraying a slurry containing both the photocatalyst particles and the adsorbent. A photocatalyst film having a gas adsorption function can be produced.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 광촉매 피막은 광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속 이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에, 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조하였다.Moreover, in order to achieve the said objective, the photocatalyst film which concerns on this invention forms the slurry containing a photocatalyst particle, at least 1 sort (s) of compound chosen from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, Ni, and water. And spraying the slurry to form at least one type of Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide or oxide produced by the reaction of metal ions of at least one kind of the compound with water to the photocatalytic particles in the slurry. At the same time as supporting, the photocatalyst particles were laminated on the object to prepare.

또한, 본 발명에 관한 광촉매 피막은 광촉매 입자와, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물과, 물을 포함하는 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조되었다. Moreover, the photocatalyst film which concerns on this invention forms the slurry containing a photocatalyst particle, at least 1 sort (s) of compound chosen from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, Ni, and water, and spraying the said slurry. It was prepared by laminating the photocatalyst particles contained in the slurry to the object.

또한, 광촉매 입자를 적층하는 대상물로는 타일, 위생도기, 유리, 거울, 콘크리트제 건재, 수지제 건재, 금속제 건재, 수지필름, 금속섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 이들 섬유를 이용한 필터 등을 들 수 있다.Examples of the object for laminating photocatalyst particles include tiles, sanitary ware, glass, mirrors, concrete building materials, resin building materials, metal building materials, resin films, metal fibers, glass fibers, carbon fibers, and filters using these fibers. Can be.

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는, 대폭으로 단축된 제조공정으로 광촉매 피막을 제조할 수 있으므로, 피막의 품질이나 성능에 불규칙함이 적고, 높은 품질과 제조 수율을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용한 광촉매 피막에 대해서도 높은 품질을 실현할 수 있다.In the method for producing a photocatalytic coating to which the present invention is applied, since the photocatalytic coating can be produced by a greatly shortened manufacturing process, there is little irregularity in the quality and performance of the coating, and high quality and production yield can be realized. In addition, high quality can also be realized with respect to the photocatalytic coating to which the present invention is applied.

도 1(A)는 가시광 응답기능을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1(B)는 조촉매 기능을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 용사장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 4는 종래의 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 5는 이산화티타늄 피막의 성막(成膜) 후에 철을 담지하여 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 6은 광촉매 피막의 가스분해성능시험의 시험평가방법의 개념도이다.
도 7은 아세트알데히드가스 분해시험결과(1)이다.
도 8은 아세트알데히드가스 분해시험결과(2)이다.
도 9는 광촉매 피막의 살균효과의 평가시험방법의 개념도이다.
도 10은 광촉매 피막의 살균효과의 평가시험결과이다.
도 11은 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 아세트알데히드가스 분해시험결과이다.
도 12는 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 대장균 살균시험결과이다.
도 13은 안료를 담지시킨 광촉매 피막의 XRD에 의한 결정구조의 분석결과이다.
도 14는 전담지법(前擔持法)으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
도 15는 후담지법(後擔持法)으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.
Fig. 1A is a schematic diagram for explaining the visible light response function.
1B is a schematic diagram for explaining the promoter function.
It is a schematic diagram for demonstrating a thermal spraying value.
3 is an analysis result of the crystal structure using the XRD of the photocatalyst coating obtained by the method for producing a photocatalyst coating according to the present invention.
4 is a result of analyzing a crystal structure using XRD of a photocatalyst film obtained by a conventional method for producing a photocatalyst film.
Fig. 5 shows the results of analysis of the crystal structure using XRD of the photocatalyst film obtained by supporting iron after film formation of the titanium dioxide film.
6 is a conceptual diagram of a test evaluation method of a gas decomposition performance test of a photocatalyst coating.
7 shows the acetaldehyde gas decomposition test result (1).
Fig. 8 shows acetaldehyde gas decomposition test results (2).
9 is a conceptual diagram of a test method for evaluating the bactericidal effect of a photocatalytic coating.
10 shows evaluation test results of the bactericidal effect of the photocatalytic coating.
11 is a result of acetaldehyde gas decomposition test of the photocatalyst coating to which the present invention is applied.
12 shows E. coli sterilization test results of the photocatalyst coating to which the present invention is applied.
Fig. 13 shows the results of analysis of the crystal structure by XRD of the photocatalyst film on which the pigment is supported.
Fig. 14 shows the results of analysis of the crystal structure using XRD of the photocatalytic film obtained by the exclusive supporting method.
15 is an analysis result of a crystal structure using XRD of a photocatalyst film obtained by a backing method.

이하, 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시의 형태」라 칭한다)에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (henceforth "embodiment" hereafter) for implementing invention is demonstrated, referring drawings.

<1. 철의 담지에 대해서><1. About iron support>

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례로는 (1) 물 슬러리 생성 프로세스, (2) 용사피막형성 프로세스의 2개의 프로세스로 이루어져 있다. 이하, 각 프로세스에 대해서 상세하게 설명한다.As an example of the manufacturing method of the photocatalyst coating which applied this invention, it consists of two processes of (1) water slurry production | generation process, and (2) thermal sprayed coating formation process. Hereinafter, each process is explained in full detail.

[1. 물 슬러리 생성 프로세스][One. Water slurry generation process]

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례로는, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철 수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe = 99:1이 되도록 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리(농도 30중량%)를 생성한다.As an example of the method for producing a photocatalytic coating to which the present invention is applied, the titanium dioxide powder and the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the Fe component of the aqueous iron chloride solution (FeCl 3 ) are Ti: Fe = 99: 1 in weight ratio. A water slurry (concentration 30% by weight) using an aqueous solution of iron chloride was produced.

구체적으로는, 입경이 약 30㎚ 정도의 루틸형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성한다. 또한, 물 슬러리 중에서는 루틸 형의 이산화티타늄 분말은 응집하여 1㎛~5㎛ 정도의 입경을 이루고 있다.Specifically, a water slurry using a rutile titanium dioxide powder having a particle diameter of about 30 nm and an aqueous iron chloride solution is produced. In the water slurry, rutile titanium dioxide powder was aggregated to form a particle diameter of about 1 μm to 5 μm.

여기에서, 본 실시의 형태에서는, 광촉매 입자의 일례로서 이산화티타늄 입자를 이용하는 경우를 예로 들어서 설명을 하고 있지만, 광촉매 입자는 반드시 이산화티타늄 입자일 필요는 없고, 예를 들면, 산화텅스텐이나 산화주석 등이어도 좋다. 다만, 저렴하고 화학적 안정성이 뛰어나며 또한 높은 광촉매 활성을 포함한다는 점을 고려하면, 광촉매로서 이산화티타늄을 채용하는 것이 바람직하다.Here, although the case where titanium dioxide particle is used as an example of a photocatalyst particle is demonstrated here as an example, a photocatalyst particle does not necessarily need to be a titanium dioxide particle, For example, a tungsten oxide, a tin oxide, etc. It may be. However, considering that it is inexpensive, has excellent chemical stability, and contains high photocatalytic activity, it is preferable to employ titanium dioxide as the photocatalyst.

또한, 본 실시의 형태에서는 증감제의 일례로서 염화철(FeCl3), 즉, 철(Fe)의 수용성 금속염을 이용한 경우를 예로 들어서 설명을 하고 있지만, 증감제는 반드시 철(Fe)의 수용성 금속염이나 수용성 금속착체일 필요는 없고, 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 수용성 금속염이나 수용성 금속착체여도 좋다. 다만, 저렴하다는 점을 고려하면 증감제로서 철(Fe)의 수용성 금속염이나 수용성 금속착체를 채용하는 것이 바람직하다.Further, in the present embodiment, the water-soluble metal salt of iron chloride (FeCl 3), i.e., iron (Fe), for example a lift description, but the sensitizer will be iron (Fe) the case of using the water-soluble metal salt as an example of the sensitizer or It does not need to be a water-soluble metal complex, but may be a water-soluble metal salt such as copper (Cu), chromium (Cr), nickel (Ni), or a water-soluble metal complex. However, considering that it is inexpensive, it is preferable to employ a water-soluble metal salt of iron (Fe) or a water-soluble metal complex as a sensitizer.

표 1에 물 슬러리 농도가 10중량%인 경우와 30중량%인 경우에 대한, XRD 측정에 의한 산화티타늄 결정강도 카운트를 나타내고 있다. 또한, 「산화티타늄 결정강도 카운트」는 재료의 부착률(존재율)을 나타내고 있다.Table 1 shows the titanium oxide crystal strength counts by XRD measurement for water slurry concentrations of 10% and 30% by weight. In addition, "titanium oxide crystal strength count" has shown the adhesion rate (presence rate) of a material.

물 슬러리 농도
[중량%]
Water slurry concentration
[weight%]
산화티타늄 결정강도
[카운트]
Titanium Oxide Crystal Strength
[count]
1010 480480 3030 630630

표 1에서 알 수 있듯이, 물 슬러리 농도가 10중량%인 경우와 30중량%인 경우를 비교하면, 물 슬러리 농도가 높을수록 재료투입량이 증가하고, 부착량을 증가시킬 수 있다. 한편, 물 슬러리 농도가 30중량%를 초과하면 물 슬러리의 점도가 지나치게 증대하여 용사 시에 송급(送給)이 곤란해져 버린다. 그 때문에 본 실시의 형태에서는, 물 슬러리 농도를 30중량%로 하고 있다.As can be seen in Table 1, when the water slurry concentration is 10% by weight compared with the case of 30% by weight, the higher the water slurry concentration, the material input amount is increased, the adhesion amount can be increased. On the other hand, when the water slurry concentration exceeds 30% by weight, the viscosity of the water slurry is excessively increased, and supplying at the time of spraying becomes difficult. Therefore, in this embodiment, the water slurry concentration is made into 30 weight%.

[2. 용사피막형성 프로세스][2. Thermal Spray Forming Process]

본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례로는, 이어서, 생성한 물 슬러리를 이용해 용사를 하여 광촉매 피막을 성막한다.As an example of the manufacturing method of the photocatalyst film to which this invention is applied, it sprays using the produced water slurry then, and forms a photocatalyst film.

여기에서, 용사피막형성 프로세스에는, 예를 들면, 특개2005-68457호 공보에 기재된 용사온도가변형의 고속용사장치를 이용할 수 있고, 구체적으로는, 도 2에서 나타낸 것처럼, 고압의 산소와 등유의 연소에 의해 용사총에서 분출한 고속의 화염(프레임)에 생성된 물 슬러리를 펌프로 송급하고, 대상기재에 고속으로 충돌시킴으로써 광촉매 피막을 성막한다. 또한, 고압산소에 부스터 압축기로 고압공기를 혼합함으로써, 산소사용량의 삭감과 화염(프레임)의 고속화를 한층 더 실현하고 있다. Here, in the thermal spray coating process, for example, a high-temperature spraying speed of the thermal spraying variable type described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-68457 can be used. Specifically, as shown in FIG. The water slurry generated in the high speed flame (frame) ejected from the spray gun is pumped, and the photocatalyst film is formed by colliding with the target substrate at high speed. In addition, by mixing high pressure air with high pressure oxygen in a booster compressor, the oxygen consumption is reduced and the flame (frame) is further accelerated.

이 경우의 용사온도조건은 화염(프레임) 온도가 700~2500℃이고, 용사속도는 800~2000m/sec.이다.In this case, the thermal spraying conditions are flame (frame) temperature of 700 ~ 2500 ℃, the spraying speed is 800 ~ 2000m / sec.

또한, 용사총의 선단으로부터 화염(프레임) 중심선 상, 280mm, 300mm, 350mm, 450mm의 각 위치에서 온도를 측정한 후, 평균치의 온도를 화염(프레임) 온도로 하고 있다. 또한, 온도의 측정은 물 슬러리의 투입 및 공기의 혼합은 하지 않고, 열전대(예를 들면, 1000℃ 정도까지는 SUS재, 그 이외에는 텅스텐 / 레늄(W-W·Re)의 열전대)를 이용하여 화염에 접촉시켜 행하였다. 이 점에 대해서는, 이후에도 마찬가지이다.Moreover, after measuring the temperature in each position of 280 mm, 300 mm, 350 mm, and 450 mm on a flame (frame) centerline from the tip of a spray gun, the average temperature is made into flame (frame) temperature. In addition, the temperature is measured by contacting the flame with a thermocouple (for example, SUS material up to about 1000 ° C, and tungsten / rhenium (WW · Re) thermocouple) without adding water slurry and mixing air. Was carried out. The same holds true for this point.

도 3은 상술한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 X선 회절장치(XRD)를 이용한 결정구조의 분석결과이다.3 is an analysis result of the crystal structure using the X-ray diffraction apparatus (XRD) of the photocatalyst film obtained by the method for producing a photocatalyst film to which the present invention described above is applied.

여기에서, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는, FeO(OH)와 Fe2O3의 제 1 피크비를 들면, 「FeO(OH)와:Fe2O3 = 2.25:1」이 되고, 광촉매의 가시광화에 기여하는 FeO(OH)의 비율이 높다.Here, in the photocatalyst coating film obtained by the production process of the photocatalyst film according to the present invention, for example FeO (OH) and the first peak ratio of Fe 2 O 3, "FeO (OH) with: Fe 2 O 3 = 2.25: 1 ", and the ratio of FeO (OH) which contributes to visible mineralization of a photocatalyst is high.

또한, FeO(OH)가 산화되어 Fe2O3가 생성된 경우에는, Fe2O3 조촉매로서의 기능은 나타나지만 가시광 응답특성에 기여하지 않기 때문에, 결과로서 가시광 응답특성이 열화하게 된다. 그러나, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는 도 3에서 나타낸 것처럼, Fe2O3의 피크가 거의 존재하지 않고, 용사에 의한 가시광 응답특성의 열화가 최소화되는 것을 알 수 있다.Also, FeO (OH) is oxidized in the case of the Fe 2 O 3 generated, Fe 2 O 3 is The function as a promoter appears but does not contribute to the visible light response, resulting in deterioration of the visible light response. However, in the photocatalyst film obtained by the method of manufacturing the photocatalyst film to which the present invention is applied, as shown in FIG. 3, there is almost no peak of Fe 2 O 3 , and it can be seen that degradation of visible light response characteristics due to thermal spraying is minimized.

여기에서, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 주사형 전자 현미경-에너지 분산형 X선 분석장치(SEM-EDS)를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과에서, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는 후술한 것처럼 Cl의 오염 등은 존재하지 않는 것이 명백해졌다. 이는, 이온상태로 물 슬러리에 첨가되어 있는 Cl이 용사열에 의해 휘발하고, 대상물(기재)에 도달하기 전에 대기중으로 확산했기 때문이라고 생각되고, 순도의 높은 광촉매 피막을 실현할 수 있게 된다. 또한, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 EDS 분석결과를 표 2의 b에 나타낸다.Here, the electron micrograph and the component analysis and the element distribution analysis of the photocatalyst film obtained by the method of manufacturing the photocatalyst film to which the present invention is applied using a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analyzer (SEM-EDS) As a result, in the photocatalytic film obtained by the method for producing a photocatalytic film to which the present invention is applied, it became clear that Cl contamination and the like do not exist as described later. This is considered to be because Cl added to the water slurry in the ionic state volatilized by the thermal spraying and diffused into the atmosphere before reaching the object (substrate), thereby achieving a high-purity photocatalyst coating. In addition, the EDS analysis result of the photocatalyst film obtained by the manufacturing method of the photocatalyst film which applied this invention is shown in b of Table 2.

SampleSample Element(wt%)Element (wt%) TiTi FeFe OO SiSi AlAl ClCl aa 52.3052.30 0.580.58 45.3745.37 0.840.84 0.410.41 0.510.51 bb 64.7664.76 0.690.69 33.5133.51 0.480.48 0.560.56 N.D.N.D. cc 61.0661.06 1.541.54 35.8635.86 0.970.97 0.580.58 N.D.N.D.

도 4는 종래의 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.4 is a result of analyzing a crystal structure using XRD of a photocatalyst film obtained by a conventional method for producing a photocatalyst film.

구체적으로는, 루틸형 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe=99:1이 되도록 TiO2 분말을 FeCl3 용액 중에서 2시간 교반하고, TiO2 분말에 Fe을 담지한다. 다음으로, 그 용액을 건조시키고, 분쇄 후, 입자경의 분급을 실시하여 입도를 약 100㎛으로 일치시켰다. 이어서, 만든 분말의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 광촉매 피막을 성막하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막을 XRD로 결정구조의 분석을 실시한 결과가 도 4이다. 또한, 이러한 광촉매 피막의 제조방법을 편의상 「전담지법」이라 칭한다.Specifically, the TiO 2 powder was mixed with FeCl 3 such that the Ti component of the rutile titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the Fe component of the iron chloride solution (FeCl 3 ) were Ti: Fe = 99: 1 in weight ratio. The solution is stirred for 2 hours, and Fe is supported on the TiO 2 powder. Next, the solution was dried, pulverized, classified into particle sizes, and the particle size was adjusted to about 100 µm. Subsequently, the photocatalyst film is formed by thermal spraying using a powder slurry of water (concentration 30% by weight), and the obtained photocatalyst film is analyzed by XRD for the crystal structure. In addition, the manufacturing method of such a photocatalyst film is called "dedicated support method" for convenience.

그러나, 전담지법, 즉, 증감제가 되는 염화철(FeCl3) 수용액에 미리 이산화티타늄(TiO2)을 침지하고 교반하여, 이산화티타늄에 철이나 철 화합물을 담지시키고, 철이나 철 화합물이 담지한 이산화티타늄의 광촉매 조성물을 만드는 방법에서는 처리에 장시간을 필요로 하고, 건조공정이 들어가는 경우도 있어 그 사이에 이산화티타늄 표면에 담지되는 철이나 철 화합물의 응집, 성장, 편석 등이 일어날 가능성이 높다고 생각된다.However, a dedicated supporting method, that is, titanium dioxide (TiO 2 ) is immersed in an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) serving as a sensitizer in advance and stirred to carry iron or an iron compound on titanium dioxide, and titanium dioxide on which iron or an iron compound is supported. In the method of making the photocatalyst composition, it takes a long time to process, and a drying process may take place, and it is thought that aggregation, growth, segregation, etc. of iron and iron compounds supported on the surface of titanium dioxide are likely to occur in the meantime.

한편, 본 발명에서는, 증감제나 항균금속화합물이 분자레벨의 크기로 용해한 물 슬러리를 용사에 의해 이산화티타늄 표면에 순간적으로 고정시키기 때문에, 증감제나 항균금속화합물이 나노크기로 분산하여 이산화티타늄 표면에 담지된다고 생각된다.On the other hand, in the present invention, since the water slurry in which the sensitizer or the antibacterial metal compound is dissolved at the molecular level is instantaneously fixed to the surface of the titanium dioxide by thermal spraying, the sensitizer or the antimicrobial metal compound is dispersed in the nano size and supported on the titanium dioxide surface. I think.

따라서, 본 발명의 증감제나 항균금속화합물은 종래 기술과 비교하여, 분산성이 매우 뛰어나므로, 예상을 넘는 높은 증감효과, 항균효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다.Therefore, since the sensitizer and antibacterial metal compound of this invention are very excellent in dispersibility compared with the prior art, it is thought that the high sensitization effect and antibacterial effect exceeded expectation can be acquired.

여기에서, 도 4에서 나타낸 결과에서는, FeO(OH)와 Fe2O3의 양쪽 피크를 관측할 수 있고, 광촉매의 가시광화에 기여하는 FeO(OH)가 용사시의 열에 의해 산화되고, 가시광화에 기여하지 않는 Fe2O3가 되는 것을 알 수 있다.Here, in the results shown in FIG. 4, both peaks of FeO (OH) and Fe 2 O 3 can be observed, and FeO (OH), which contributes to the visible light of the photocatalyst, is oxidized by the heat during the thermal spraying and is visible. does not contribute can be seen that the Fe 2 O 3 in.

또한, FeO(OH)와 Fe2O3의 제 1 피크비를 들면, 「FeO(OH):Fe2O3=1.78:1」이 되고, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하면, Fe2O3의 비율이 높은 것을 알 수 있다. 또한, Fe2O3의 비율이 높기 때문에 가시광 응답성이 충분하지 않게 된다.Also, FeO (OH) with, for the first peak ratio of Fe 2 O 3, "FeO (OH): Fe 2 O 3 = 1.78: 1 " and the photocatalyst coating film obtained by the production process of the photocatalyst film according to the present invention It can be seen that the ratio of Fe 2 O 3 is high as compared with. In addition, since the ratio of Fe 2 O 3 is high, visible light responsiveness is not sufficient.

여기에서, 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과에서 Cl 성분을 확인할 수 있었다. 이것은, Fe 담지 시에 사용한 FeCl3의 영향에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 담지 시에 Cl이 어떤 화합물을 만들고, 용사열에 의해 휘발하지 않는 상태가 되었기 때문이라고 생각되고, 이러한 불순물의 오염에 기인하여 광촉매 피막의 광촉매 특성이 저하될 우려가 있다. 또한, 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 EDS 분석결과를 표 2의 a에 나타낸다.Here, the Cl component could be confirmed from the electron micrograph using the SEM-EDS of the photocatalytic film obtained by the exclusive supporting method, and the component analysis of the element and the distribution analysis of the element. This is considered to be due to the influence of FeCl 3 used during Fe loading. That is, it is considered that Cl forms a compound at the time of carrying, and it becomes the state which does not volatilize by thermal spraying, and there exists a possibility that the photocatalyst characteristic of a photocatalyst film may fall due to contamination of such an impurity. In addition, the EDS analysis result of the photocatalyst film obtained by the exclusive supporting method is shown in a of Table 2.

도 5는 이산화티타늄 피막의 성막 후에 철을 담지하여 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.5 is an analysis result of the crystal structure using XRD of the photocatalyst film obtained by supporting iron after the film formation of the titanium dioxide film.

구체적으로는, 루틸형 이산화티타늄 분말(TiO2)의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 TiO2 피막을 성막하고, 성막된 피막을 중량비로 Ti:Fe=99:1이 되도록 FeCl3 용액 중에 2시간 침지하여 TiO2 피막에 Fe을 담지하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막을 XRD로 결정구조의 분석을 실시한 결과가 도 5이다. 또한, 이러한 광촉매 피막의 제조방법을 편의상 「후담지법」이라 칭한다.Specifically, a TiO 2 film was formed by thermal spraying using a water slurry (concentration 30% by weight) of rutile type titanium dioxide powder (TiO 2 ), and the formed film was coated with FeCl so that Ti: Fe = 99: 1 in weight ratio. 32 hours immersed in a solution is a result of the analysis of the crystal structure by XRD photocatalytic coating bearing the Fe, and TiO 2 film obtained in this way to the Fig. In addition, the manufacturing method of such a photocatalyst film is called the "support method" for convenience.

또한, 도 5에서 나타낸 결과에서는, Fe2O3의 피크는 볼 수 없었다. 이는 용사에 의한 열 영향을 FeO(OH)이 받지 않기 때문이다.In the results shown in Fig 5, the peak of Fe 2 O 3 it was not observed. This is because FeO (OH) is not affected by thermal effects of thermal spraying.

여기에서, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과에서, Ti와 Fe의 비율이 본 발명 및 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하여 높은 것을 알 수 있다. 이는 Fe이 피막표면에 담지되어버리는 후담지법의 특성에 의해 분석표면에 Fe이 편석했기 때문이라고 생각된다. 이러한 경우에는, 피막이 마모되는 상황이 된 경우에 피막내부에 Fe이 존재하지 않기 때문에, 가시광 응답특성의 수명이 짧다는 우려가 생긴다. 또한, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 EDS 분석결과를 표 2의 c에 나타낸다. Here, in the results of electron micrographs using the SEM-EDS of the photocatalytic coating obtained by the post-supporting method, and the component analysis of the element and the distribution analysis of the element, the ratio of Ti and Fe was compared with the photocatalyst coating obtained by the present invention and the exclusive supporting method. It is high. This is considered to be because Fe segregated on the analytical surface due to the characteristics of the backing method in which Fe is supported on the coating surface. In such a case, since Fe does not exist in the film when the film is worn, there is a concern that the life of visible light response characteristics is short. In addition, the EDS analysis result of the photocatalyst film obtained by the back support method is shown in Table 2c.

상기한 것에서도 분명한 것처럼, 전담지법의 경우에는 (1) 철 담지까지 장시간을 필요로 하고, (2) FeO(OH)의 비율이 낮기 때문에 가시광 응답성이 좋지 않고, (3) Fe 담지 시의 용액이 악영향을 미친다는 문제가 우려된다. 또한, 후담지법의 경우에는 표면에 Fe이 편석해 있고, 가시광 응답성의 수명이 짧다는 문제가 우려된다.As is clear from the above, in the case of the dedicated supporting method, (1) a long time is required to support iron, (2) the visible light responsiveness is not good because the ratio of FeO (OH) is low, and (3) There is a concern that the solution adversely affects. In addition, in the case of the supporting method, Fe is segregated on the surface and there is a concern that the life of visible light responsiveness is short.

이에 대해, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막에서는 이러한 문제가 발생하지 않고, 가시광 응답성에 뛰어남과 동시에 가시광 응답성의 장수명화가 실현된다.On the other hand, in the photocatalyst film obtained by the manufacturing method of the photocatalyst film to which the present invention is applied, such a problem does not occur, and the visible light responsiveness and the long life of the visible light responsiveness are realized.

또한, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는, 아나타제형 결정구조와 비교하여 저렴한 루틸형 결정구조의 이산화티타늄 분말을 사용하고 있어 비용삭감이 실현된다.Moreover, in the manufacturing method of the photocatalyst film which applied this invention, the titanium dioxide powder of rutile type crystal structure is cheap compared with an anatase type crystal structure, and cost reduction is realized.

여기에서, 광촉매 피막의 가스분해성능시험을 실시하였다.Here, the gas decomposition performance test of the photocatalyst film was done.

도 6에 평가시험방법의 개념도를 나타낸다. 평가에 이용한 용사피막의 시험편은 약 50mm 각의 크기로, 기재에는 도자기 타일을 사용하였다. 시험편은 표면을 미리 알코올로 세척하고 자외선(자외선 강도 : 1mW/cm2)을 12시간 조사하는 전처리를 실시하여 가스분해의 평가시험에 이용하였다.The conceptual diagram of the evaluation test method is shown in FIG. The test piece of the thermal spray coating used for evaluation was about 50 mm square, and the ceramic tile was used for the base material. The test piece was pre-treated with alcohol in advance and irradiated with ultraviolet rays (ultraviolet intensity: 1 mW / cm 2 ) for 12 hours, and used for the evaluation test of gas decomposition.

분해대상가스는 아세트알데히드를 사용하고, 테들러 백(가스백; 125cc)에 약 450ppm이 되도록 조정하였다. 광원은 LED 라이트(파장 415nm)를 이용하고, 빛 강도 6mW/cm2로 샘플의 파장표면을 조사하였다.Gas to be decomposed was adjusted using acetaldehyde and adjusted to about 450 ppm in a tether bag (gas bag; 125 cc). The light source used LED light (wavelength 415 nm), and irradiated the wavelength surface of the sample with the light intensity of 6 mW / cm <2> .

시험을 실시한 샘플은, 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어지는 광촉매 피막과 후담지법으로 얻어지는 광촉매 피막이다. 또한, 비교를 위해 시판의 광촉매 타일과 가시광 형광촉매인 유황도프산화티타늄 용사피막으로도 시험을 실시하였다.The sample which tested was the photocatalyst film obtained by the manufacturing method of the photocatalyst film which applied this invention, and the photocatalyst film obtained by the backing method. For comparison, a test was also conducted with a commercially available photocatalyst tile and a sulfur dope titanium oxide thermal spray coating which is a visible light fluorescent catalyst.

각각의 피막의 아세트알데히드 가스분해시험결과를 도 7 및 도 8에 나타낸다.The acetaldehyde gas decomposition test results of each film are shown in FIGS. 7 and 8.

도 7 및 도 8에서 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어지는 광촉매 피막은 높은 아세트알데히드 가스분해활성을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 이산화탄소에 대해서도 아세트알데히드의 약 2배량의 발생을 볼 수 있어, 완전분해가 이루어졌다고 생각된다.It can be seen from FIG. 7 and FIG. 8 that the photocatalytic coating obtained by the method for producing a photocatalytic coating according to the present invention exhibits high acetaldehyde gas decomposition activity. In addition, about twice the amount of acetaldehyde can be seen with respect to carbon dioxide, and it is thought that complete decomposition was achieved.

한편, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막은 유황도프산화티타늄과 비교하여도 동등한 가스제거성능을 나타내었다. 그러나, 이산화탄소 발생량이 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하여 적고, 시험 후에 중간생성물로 생각되는 산미향이 났다. 따라서, 이 경우의 가스분해반응은 완전하지는 않았던 것으로 추측된다.On the other hand, the photocatalyst film obtained by the backing method showed the same gas removal performance as compared with sulfur dope titanium oxide. However, the amount of carbon dioxide generated was less than that of the photocatalytic coating obtained by the method for producing a photocatalytic coating to which the present invention was applied, and the acid taste which was considered to be an intermediate product after the test was obtained. Therefore, it is assumed that the gas decomposition reaction in this case was not complete.

시판의 광촉매 타일에 대하여 실시한 가스분해시험결과는 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과 비교하면 꽤 낮은 분해활성이 되었다.Gas decomposition test results conducted on commercially available photocatalyst tiles resulted in considerably lower decomposition activity compared with the photocatalyst film obtained by the method for producing a photocatalyst film to which the present invention was applied.

또한, 광촉매 피막의 살균효과에 대해서도 평가하였다.In addition, the bactericidal effect of the photocatalytic coating was also evaluated.

도 9에 평가시험방법의 개념도를 나타낸다. 평가에 이용한 용사피막의 시험편은 약 50mm각의 크기로, 기재에는 도자기 타일을 사용했다. 시험편은 표면을 아세톤 세척하고, 자외선(자외선 강도 : 1mW/cm2)을 6시간 조사하는 전처리를 실시하여 항균의 평가시험에 제공하였다.The conceptual diagram of the evaluation test method is shown in FIG. The test piece of the thermal spray coating used for evaluation was about 50 mm square, and the ceramic tile was used for the base material. The test piece was acetone-washed on the surface, subjected to pretreatment irradiated with ultraviolet rays (ultraviolet intensity: 1 mW / cm 2 ) for 6 hours to provide an antibacterial evaluation test.

평가시험방법은 샬레(직경 90mm)에 각각의 샘플을 설치하고, 대장균 현탁액을 30ml 추가하여 이것을 형광등에 의한 조사조건(조도 1700lux) 하에서 30℃로 유지한 상태로 방치한 후, 잔존하는 세균수를 경시적으로 측정하였다. 또한, 세균수의 측정은 콜로니카운트법으로 하였다.Evaluation test method was to install each sample in a chalet (90 mm diameter), add 30 ml of E. coli suspension, and leave it at 30 ° C under irradiation conditions (roughness of 1700 lux) by fluorescent lamps. Measurement was made over time. In addition, the measurement of the bacteria count was made into the colony count method.

평가한 샘플은 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막과, 유황도프산화티타늄 피막과, 시판의 광촉매 타일이다. 평가시험결과를 도 10에 나타낸다.The sample evaluated was a photocatalyst film obtained by the manufacturing method of the photocatalyst film to which this invention was applied, a sulfur dope titanium oxide film, and a commercial photocatalyst tile. The evaluation test results are shown in FIG.

도 10에서 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 대장균에 대한 살균력은 30분에서 4오더 감소, 180분에서 6오더 모든 균을 살균이라는 높은 살균특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은 유황도프산화티타늄에서 볼 수 있었던 30분에서 6오더의 살균력에는 미치지 않았지만, 실용화에는 충분한 성능을 가지고 있다고 말할 수 있다. 또한, 시판의 광촉매 타일은 블랭크와 비교하여도 생균수의 감소는 거의 보이지 않는 낮은 성능이었다.In FIG. 10, the bactericidal power of the photocatalyst coating obtained by the method of manufacturing the photocatalyst coating to the present invention exhibits a high bactericidal property of 4 orders at 30 minutes and 4 orders at 180 minutes. This did not reach the sterilizing power of 6 orders in 30 minutes seen with sulfur-doped titanium oxide, but it can be said to have sufficient performance for practical use. In addition, commercially available photocatalyst tiles were of low performance, showing little reduction in the number of viable cells even when compared to the blanks.

<2. 변형례 1><2. Variation 1

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는 루틸형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하고 있지만, 아나타제형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하여도 좋다. 구체적으로는, 예를 들면, 입경이 10nm 정도의 아나타제형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하여도 좋다. 또한, 이때 물 슬러리 중에서는 아나타제형의 이산화티타늄 분말은 응집하여 1㎛~5㎛ 정도의 입경을 이루고 있다.In the method for producing a photocatalytic coating according to the present invention, a water slurry using a rutile titanium dioxide powder and an iron chloride aqueous solution is produced, but a water slurry using an anatase type titanium dioxide powder and an iron chloride aqueous solution may be produced. Specifically, for example, a water slurry using an anatase-type titanium dioxide powder having a particle diameter of about 10 nm and an aqueous iron chloride solution may be produced. In this case, in the water slurry, the anatase-type titanium dioxide powder aggregates to form a particle diameter of about 1 μm to 5 μm.

다만, 아나타제형의 이산화티타늄 분말에서는 가시광에서 여기되는 여기전자가 밴드갭을 초과하는 것이 곤란하고, 가시광 응답성이 나오기 어렵기 때문에 용사온도를 고온으로 하여 용사 시 열에 의해 루틸형의 결정구조로 변화시킨 다음 대상물에 코팅할 필요가 있다. 구체적으로는, 화염(프레임) 온도를 2000℃ 이상의 고온으로 하고, 용사 시 열로 이산화티타늄 분말의 결정구조를 루틸형으로 바꿔서 광촉매 피막을 성막할 필요가 있다. 따라서, FeO(OH)를 담지시키는 경우에는 무리하게 고가의 아나타제형 산화티타늄을 사용하지 말고, 처음부터 루틸형 산화티타늄을 이용하는 것이 바람직하다.However, in the anatase type titanium dioxide powder, it is difficult for the excitation electrons excited in visible light to exceed the bandgap, and the visible light responsiveness is hard to come out. And then coated on the object. Specifically, the photocatalyst film needs to be formed by setting the flame (frame) temperature at a high temperature of 2000 ° C. or higher and changing the crystal structure of the titanium dioxide powder to rutile type by thermal during thermal spraying. Therefore, when supporting FeO (OH), it is preferable not to use expensive anatase type titanium oxide, but to use rutile type titanium oxide from the beginning.

<3. 변형례 2><3. Variation 2

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법에서는 루틸형의 이산화티타늄 분말에 가시광 응답기능을 나타내는 FeO(OH)를 담지하여 가시광 응답형 촉매피막을 실현하는 경우를 예로 들어 설명을 하고 있다.In the method for producing a photocatalytic coating to which the present invention is applied, a case where a visible light responsive catalyst film is realized by carrying FeO (OH) showing a visible light response function on a rutile titanium dioxide powder is described as an example.

그러나, 광촉매 입자에 담지하는 것은 가시광 응답기능을 나타내는 것에 한정될 필요는 없고, 조촉매 기능을 나타내는 Fe2O3 등이어도 좋다.However, the supporting on the photocatalyst particles need not be limited to the visible light response function, and may be Fe 2 O 3 or the like which exhibits the cocatalyst function.

구체적으로는, 예를 들면, 입경이 10nm 정도의 아나타제형의 이산화티타늄 분말과 산화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 생성하고(이때, 물 슬러리 중에서는 아나타제형의 이산화티타늄 분말은 응집하여 1㎛~5㎛ 정도의 입경을 이루고 있다.), 생성된 물 슬러리를 이용해서 용사하여 조촉매 기능을 나타내는 Fe2O3이 담지된 아나타제형의 이산화티타늄을 적층하여 광촉매 피막을 성막하여도 좋다.Specifically, for example, anatase-type titanium dioxide powder having a particle size of about 10 nm and a water slurry using an iron oxide aqueous solution are produced (in this case, anatase-type titanium dioxide powder is agglomerated and 1 µm to 5 µm). Anatase-type titanium dioxide bearing Fe 2 O 3, which exhibits a cocatalyst function, may be laminated using a generated water slurry to form a photocatalyst film.

이 경우 용사 온도조건은 염화(프레임) 온도가 300~2000℃이고, 용사속도는 800~2000m/sec.이다.In this case, the thermal spraying conditions are chlorine (frame) temperature of 300 ~ 2000 ℃, spraying speed is 800 ~ 2000m / sec.

또한, 아나타제형의 이산화티타늄이 루틸형의 이산화티타늄에 비해 높은 촉매활성을 나타낼 수 있다. In addition, anatase type titanium dioxide may exhibit higher catalytic activity than rutile type titanium dioxide.

<4. 은 담지에 대해><4. About the support

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례에서는, 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 이용하여 용사함으로써, 철 산화물, 수산화물, 옥시수산화물의 적어도 1종류의 형태가 담지된 이산화티타늄 피막을 성막하는 경우를 예로 들어 설명을 하고 있지만, 철뿐만 아니라 은 산화물, 수산화물, 옥시수산화물의 적어도 1종류의 형태를 담지한 이산화티타늄 피막을 성막하여도 좋다. In one example of the method for producing a photocatalyst coating to which the present invention is applied, a titanium dioxide film carrying at least one type of iron oxide, hydroxide, and oxyhydroxide is sprayed by spraying with a water slurry using titanium dioxide powder and an aqueous iron chloride solution. Although the case where the film is formed into a film is described as an example, a titanium dioxide film supporting at least one type of not only iron but also silver oxide, hydroxide and oxyhydroxide may be formed.

구체적으로는, 예를 들면, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철 수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe = 99.7:0.3이 되도록, 또한, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 질산은 수용액(AgNO3)의 Ag 성분이 중량비로 Ti:Ag = 99:1이 되도록, 루틸형의 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액과 질산은 수용액을 이용한 물 슬러리(농도 30중량%)를 생성하고, 생성된 물 슬러리를 이용해서 용사하여 광촉매 피막을 성막하여도 좋다.Specifically, for example, titanium oxide powder (TiO 2) Ti component and the iron chloride solution (FeCl 3) Ti as a weight ratio of Fe component in the: Fe = 99.7:, so that the 0.3 In addition, the titanium oxide powder (TiO 2) To produce a water slurry (concentration 30% by weight) using a rutile titanium dioxide powder, an aqueous solution of iron chloride and an aqueous solution of silver nitrate such that the Ti component of the solution and the Ag component of the silver nitrate solution (AgNO 3 ) are in a weight ratio of Ti: Ag = 99: 1. Then, the resulting water slurry may be sprayed to form a photocatalyst film.

이렇게 성막함으로써 가시광 응답기능, 조촉매 기능을 가진 루틸형의 이산화티타늄 피막에 항균금속의 일종인 은 산화물(AgO2)을 담지시킴으로써 광촉매 피막에 매우 높은 항균기능을 더하는 것이 가능해져 병원이나 고령자 간호시설, 식품가공공장 등 위생이 중시되는 시설에서 바닥재, 벽재, 천장재나 부대시설 등에 적용하면 원내감염, 식중독 등의 방지에 효과적이다.As a result of this film formation, it is possible to add very high antibacterial function to the photocatalyst film by supporting silver oxide (AgO 2 ), a kind of antibacterial metal, on the rutile titanium dioxide film having visible light response function and cocatalyst function. It is effective in preventing infection and food poisoning when applied to flooring, wall, ceiling or other facilities in sanitary facilities such as food processing plants.

여기에서, 상기한 광촉매 피막의 제조방법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰결과(도면에 나타내지 않음)에서 나노 크기의 은 산화물이 편석하지 않고 대체로 균등하게 분산하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 은 산화물이 대체로 균등하게 분산함으로써 안정된 항균효과를 나타내는 것이 가능해진다. Here, it can be seen from the surface observation results (not shown) of the photocatalyst film obtained by the above-described method for producing a photocatalyst film that the nano-sized silver oxide is dispersed uniformly without segregation. In addition, it is possible to exhibit a stable antimicrobial effect by dispersing the silver oxide in a substantially uniform manner.

그러나, 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다.However, the surface observation using SEM-EDS of the photocatalyst film obtained by the exclusive supporting method was performed.

구체적으로는, 이산화티타늄분말(TiO2)의 Ti 성분과 염화철 수용액(FeCl3)의 Fe 성분이 중량비로 Ti:Fe = 99.7:0.3이 되도록 TiO2 분말을 FeCl3 용액 중에서 2시간 교반하고, TiO2 분말에 Fe을 담지하였다. 이어서, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 질산은 수용액(AgNO3)의 Ag 성분이 중량비로 Ti:Ag : 99:1이 되도록 용액 중에 질산은 수용액을 첨가하고, 자외선을 조사하면서 교반하여 TiO2 분말에 또한 Ag을 담지하였다. 다음으로, 그 용액을 건조시켜 분쇄 후 입자경의 분급을 행하여 입도를 일치시켰다. 이어서, 만들어진 분말의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용하여 용사하여 광촉매 피막을 성막하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다.Specifically, the TiO 2 powder was stirred in the FeCl 3 solution for 2 hours so that the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the Fe component of the aqueous iron chloride solution (FeCl 3 ) were Ti: Fe = 99.7: 0.3 in weight ratio, and then the TiO 2 Fe was supported on the powder. Then, Ag component of the Ti component and a silver nitrate aqueous solution (AgNO 3) of the titanium oxide powder (TiO 2) is a Ti weight ratio: Ag: 99: silver nitrate aqueous solution was added in the solution to be 1, and the mixture was stirred and irradiated with ultraviolet rays TiO 2 The powder was also loaded with Ag. Next, the solution was dried to classify the particle size after grinding to match the particle size. Subsequently, the photocatalyst film was formed by thermal spraying using a powder slurry of water (concentration 30% by weight), and surface observation using SEM-EDS of the photocatalyst film thus obtained was performed.

그 결과, 3㎛ 이상의 은 편석이 존재하는 것을 알 수 있었다. 또한, 은이 편석해 버리면 광촉매 기능이나 항균효과가 장소에 따라 달라지고, 광촉매 피막의 성능이 안정되지 않게 된다.As a result, it turned out that silver segregation of 3 micrometers or more exists. In addition, when silver segregates, the photocatalytic function and the antibacterial effect vary depending on the place, and the performance of the photocatalytic coating becomes unstable.

또한, 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다.Moreover, the surface observation using SEM-EDS of the photocatalyst film obtained by the back support method was performed.

구체적으로는, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 TiO2 피막을 성막하고, 성막한 피막을 중량비로 Ti:Fe = 99.7:0.3이 되도록 FeCl3 용액 중에 2시간 침지하여 TiO2 피막에 Fe을 담지하였다. 이어서, 중량비로 Ti:Ag = 99:1이 되도록 질산은 수용액 중에 침지하고 자외선을 조사하여 TiO2 피막에 Ag을 담지하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 표면관찰을 행하였다. 또한, 이 피막을 이용한 가스분해시험결과와 살균시험결과를 도 11, 도 12에 나타낸다.Specifically, by spraying using a water slurry (concentration 30% by weight) of titanium dioxide powder (TiO 2 ) to form TiO 2 The film was formed, and the film formed was immersed in FeCl 3 solution for 2 hours in a weight ratio of Ti: Fe = 99.7: 0.3 to support Fe in the TiO 2 film. Subsequently, silver nitrate was immersed in an aqueous solution of silver so as to have a Ti: Ag = 99: 1 ratio by weight, irradiated with ultraviolet light to support Ag on the TiO 2 film, and surface observation using SEM-EDS of the photocatalytic film thus obtained was performed. 11 and 12 show the results of the gas decomposition test and the sterilization test using this film.

그 결과, 3㎛ 이상의 은 편석이 존재하는 것을 알 수 있었다. 또한, 은이 편석해 버리면, 광촉매 기능이나 항균효과가 장소에 따라 달라지게 되고, 광촉매 피막의 성능이 안정되지 않게 된다.As a result, it turned out that silver segregation of 3 micrometers or more exists. In addition, when silver segregates, the photocatalytic function and the antibacterial effect vary depending on the place, and the performance of the photocatalytic coating becomes unstable.

또한, 피막표층에 두꺼운 은 편석의 존재를 확인할 수 있었고, 이러한 표층의 은 편석에 기인하여 이산화티타늄에 도달하는 빛 강도가 저하해버리는 광촉매 성능의 저하가 우려된다.In addition, the presence of thick silver segregation in the coating surface layer was confirmed, and there is a concern that the photocatalyst performance deteriorates due to the decrease in light intensity reaching titanium dioxide due to the silver segregation in the surface layer.

또한, 도 11에서 300ppm의 아세트알데히드를 120min에서 분해하는 것을 알 수 있다. 또한, 이산화탄소도 배량 발생하고 있어 완전분해가 이루어졌음을 확인할 수 있다. 또한, 도 12에서 106cfu/mL의 대장균을 180min에서 0으로 하고 있어, 높은 살균성능을 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen from FIG. 11 that 300 ppm of acetaldehyde is decomposed at 120 min. In addition, carbon dioxide is also generated in the volume can be confirmed that the complete decomposition. In addition, in FIG. 12, 10 6 cfu / mL of E. coli was set to 0 at 180 min, indicating high sterilization performance.

<5. 안료의 담지에 대해서><5. About Support of Pigments>

상기한 본 발명을 적용한 광촉매 피막의 제조방법의 일례에서는, 이산화티타늄 분말과 염화철 수용액을 이용한 물 슬러리를 이용하여 용사함으로써, 철이 담지한 이산화티타늄 피막을 성막하는 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 철뿐만 아니라 안료를 담지한 이산화티타늄 피막을 성막하여도 좋다. 또한, 안료를 담지시킴으로써 광촉매 피막을 착색할 수 있고, 안료의 부착량의 정도에 따라 색상에 변화가 발생하게 된다.In one example of the method for producing a photocatalyst coating to which the present invention is applied, a case of forming a titanium dioxide coating on which iron is formed by spraying using a water slurry using titanium dioxide powder and an aqueous solution of iron chloride is described as an example. Alternatively, a film of titanium dioxide carrying a pigment may be formed. In addition, by supporting the pigment, the photocatalyst coating can be colored, and a change in color occurs depending on the degree of deposition of the pigment.

여기에서, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 안료(성분은 운모(백운모), TiO2, Fe2O3)가 중량비로 Ti:안료 = 7:3이 되도록 물 슬러리(농도 30중량%)를 생성하고, 생성된 물 슬러리를 이용하여 용사하여 성막한 광촉매 피막의 XRD에 의한 결정구조의 분석결과를 도 13에 나타낸다.Here, the water slurry (concentration 30% by weight so that the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the pigment (components are mica (mica), TiO 2 , Fe 2 O 3 ) in a weight ratio of Ti: pigment = 7: 3. Fig. 13 shows the results of analysis of the crystal structure by XRD of the photocatalyst film which was formed by thermal spraying using the produced water slurry.

도 13에 나타낸 결과에서는, Fe2O3의 피크가 작고, 안료의 부착비율이 낮은 것을 확인할 수 있다.In the result shown in FIG. 13, it can be confirmed that the peak of Fe 2 O 3 is small and the adhesion ratio of the pigment is low.

여기에서, 상기한 방법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과(도면에 나타내지 않음)에서, 후술하는 전담지의 경우와 비교하여 안료의 수율이 낮은 것을 알 수 있었다.Here, in the results of electron micrographs using the SEM-EDS of the photocatalytic film obtained by the above method and the results of the component analysis and distribution analysis of the elements (not shown), the yield of the pigments as compared with the case of the dedicated paper described later It was found that this was low.

도 14는 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.Fig. 14 shows the results of analysis of the crystal structure using XRD of the photocatalytic film obtained by the exclusive supporting method.

구체적으로는, 이산화티타늄 분말(TiO2)의 Ti 성분과 안료가 중량비로 Ti:안료 = 7:3이 되도록 두 분말을 혼합하고, 1200℃에서 30분 소성하여 얻어진 펠릿을 분쇄하고, 입자경의 분급을 실시하여 입도를 약 100㎛로 일치시켰다. 이어서, 만들어진 분말의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 광촉매를 성막하고, 이렇게 얻어진 광촉매 피막을 XRD로 결정구조를 분석한 결과가 도 14이다.Specifically, the two powders are mixed so that the Ti component of the titanium dioxide powder (TiO 2 ) and the pigment are in a weight ratio of Ti: pigment = 7: 3, and the pellet obtained by firing at 1200 ° C. for 30 minutes is pulverized, and the particle size is classified. Was carried out to match the particle size to about 100 mu m. Subsequently, the photocatalyst was formed by thermal spraying using the powder slurry of water (concentration 30% by weight), and the crystal structure of the photocatalyst film thus obtained was analyzed by XRD.

도 14에서 나타낸 결과에서는, 안료의 성분인 Fe2O3의 피크가 크고, 안료가 많이 부착하고 있는 것을 알 수 있다.The results shown in Figure 14, the peak of Fe 2 O 3 component of the pigment large, it can be seen that the pigment is attached to lot.

여기에서, 상기한 전담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과(도면에 나타내지 않음)에서 안료성분인 Fe이 Ti의 16% 정도로 안료의 수율이 높은 것을 알 수 있었다. 이것은, 안료와 TiO2의 복합화에 의해 입자의 질량이 증가했기 때문이라고 생각된다.Here, in the result of electron micrograph using SEM-EDS of the photocatalytic film obtained by the above-mentioned dedicated electrolytic method and the component analysis of the element and the distribution of the element (not shown), Fe as the pigment component is about 16% of Ti. The yield was found to be high. This is considered to be because the mass of particles increased by compounding the pigment and the TiO 2.

도 15는 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 XRD를 이용한 결정구조의 분석결과이다.Fig. 15 shows the results of analysis of the crystal structure using XRD of the photocatalytic film obtained by the backing method.

구체적으로는 이산화티타늄 분말(TiO2)의 물 슬러리(농도 30중량%)를 이용해서 용사하여 TiO2 피막을 성막한다. 다음으로, 안료를 물 슬러리(농도 30중량%)로 하여 TiO2 피막에 도포한 후, 1250℃에서 1시간 소성함으로써 얻어진 TiO2와 안료의 복합피막을 XRD로 결정구조를 분석한 결과가 도 15이다. Specifically, a TiO 2 film is formed by thermal spraying using a water slurry (concentration 30% by weight) of titanium dioxide powder (TiO 2 ). Next, after the pigment was applied to the TiO 2 film with water slurry (concentration 30% by weight), the composite structure of TiO 2 and the pigment obtained by firing at 1250 ° C. for 1 hour was analyzed by XRD. to be.

도 15에서 나타낸 결과에서는, TiO2의 피크가 없어지고, X선의 침투 깊이 이상으로 표면을 안료가 덮어버렸다고 생각된다.The results shown in Figure 15, do not have a peak of TiO 2 is, it is believed the surface over the X-ray penetration depth ditches pigment is covered.

여기에서, 상기한 후담지법으로 얻어진 광촉매 피막의 SEM-EDS를 이용한 전자 현미경 사진과 원소의 성분분석 및 원소의 분포분석의 결과(도면에 나타내지 않음)에서 Ti의 비율이 매우 낮아지고, 표면을 안료가 완전히 피복하고 있는 것을 알 수 있었다. 이러한 안료에 기인하여 이산화티타늄에 도달하는 빛 강도가 저하되어 버리는 광촉매 기능의 저하가 우려된다.Here, the ratio of Ti is very low and the surface is pigmented by electron micrographs using the SEM-EDS of the photocatalytic coating obtained by the above-described supporting method, and the component analysis and distribution of the element (not shown). It can be seen that is completely covered. Due to such pigments, there is a concern that the photocatalytic function of light intensity reaching the titanium dioxide is lowered.

Claims (9)

광촉매 피막, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정, 및
상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속 이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지(擔持)시킴과 동시에 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함하는
광촉매 피막의 제조방법.
Forming a slurry comprising a photocatalyst coating, at least one compound selected from a water-soluble metal complex or water-soluble metal salt of Fe, Cu, Cr, Ni, and water, and
At least one type of Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide, or oxide produced by thermally spraying the slurry with metal ions of the at least one kind of the compound is supported on the photocatalytic particles in the slurry ( Iii) and simultaneously laminating the photocatalyst particles on the object.
Method for producing a photocatalytic coating.
제 1항에 있어서,
Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물이 가시광 응답기능을 나타내는
광촉매 피막의 제조방법.
The method of claim 1,
Hydroxides, oxyhydroxides or oxides of Fe, Cu, Cr, and Ni exhibit visible light response
Method for producing a photocatalytic coating.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 광촉매 입자가 루틸형 이산화티타늄 입자인
광촉매 피막의 제조방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The photocatalyst particles are rutile titanium dioxide particles
Method for producing a photocatalytic coating.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
항균금속, 항균금속염 또는 항균금속착체에서 선택되는 적어도 1 종류를 포함하여 상기 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 상기 광촉매 입자와 함께 상기 항균금속, 항균금속염 또는 항균금속착체를 금속, 금속염, 금속착체, 옥시수산화물, 수산화물 또는 산화물에서 선택되는 적어도 1 종류의 형태로 대상물에 적층하는
광촉매 피막의 제조방법.
The method according to claim 1, 2 or 3,
Forming the slurry including at least one selected from an antibacterial metal, an antibacterial metal salt or an antibacterial metal complex,
The slurry is sprayed to stack the antimicrobial metal, antimicrobial metal salt or antimicrobial metal complex together with the photocatalyst particles on an object in at least one type selected from metal, metal salt, metal complex, oxyhydroxide, hydroxide or oxide.
Method for producing a photocatalytic coating.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
안료를 포함하여 상기 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 상기 광촉매 입자와 함께 안료를 대상물에 적층하는
광촉매 피막의 제조방법.
The method according to claim 1, 2 or 3,
A pigment is formed to form the slurry,
Spraying the slurry to laminate a pigment together with the photocatalyst particles onto an object
Method for producing a photocatalytic coating.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
흡착재를 포함하여 상기 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 상기 광촉매 입자와 함께 흡착재를 대상물에 적층하는
광촉매 피막의 제조방법.
The method according to claim 1, 2 or 3,
An adsorbent is formed to form the slurry,
The slurry is sprayed, and the photocatalyst particles and the adsorbent are laminated on the object
Method for producing a photocatalytic coating.
광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 공정, 및
상기 슬러리를 용사하여 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층하는 공정을 포함하는
광촉매 피막의 제조방법.
Forming a slurry comprising photocatalyst particles, at least one compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, and Ni, and water, and
Spraying the slurry to laminate the photocatalyst particles contained in the slurry onto an object;
Method for producing a photocatalytic coating.
광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여 적어도 1 종류의 상기 화합물의 금속이온이 물과 반응하여 생성된 Fe, Cu, Cr, Ni의 수산화물, 옥시수산화물 또는 산화물의 적어도 1 종류의 형태를 상기 슬러리 중의 광촉매 입자에 담지시킴과 동시에 상기 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조된
광촉매 피막.
Forming a slurry comprising photocatalyst particles, at least one compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, and Ni, and water,
By spraying the slurry, at least one type of Fe, Cu, Cr, Ni hydroxide, oxyhydroxide or oxide produced by the reaction of the metal ions of the at least one compound with water is supported on the photocatalytic particles in the slurry. And the photocatalyst particles prepared by laminating the object
Photocatalytic coating.
광촉매 입자, Fe, Cu, Cr, Ni의 수용성 금속착체 또는 수용성 금속염에서 선택되는 적어도 1 종류의 화합물, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하고,
상기 슬러리를 용사하여, 상기 슬러리 중에 포함되어 있는 광촉매 입자를 대상물에 적층하여 제조된
광촉매 피막.

Forming a slurry comprising photocatalyst particles, at least one compound selected from water-soluble metal complexes or water-soluble metal salts of Fe, Cu, Cr, and Ni, and water,
By spraying the slurry, the photocatalyst particles contained in the slurry is laminated on an object
Photocatalytic coating.

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