KR20150017584A - Method for preparing nickel titanate photocatalysts using microwave and nickel titanate photocatalysts prepared by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가시광 영역의 빛에서 효율적인 광촉매 기능을 갖는 니켈 타이타네이트 가시광 광촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nickel titanate visible light photocatalyst having an efficient photocatalytic function in light in a visible light region and a method for producing the same.
대표적인 환경 유해물질인 휘발성 유기화합물(VOCs; Volatile Organic Compounds, 이하 'VOCs'라 함)은 20여 년 전부터 미국을 비롯한 유럽, 일본 등의 선진국에서 환경 보호가 중요시되면서, 중요한 사회 문제로 대두되어 왔다. 휘발성 유기화합물(VOCs)의 인체와 환경에 대한 유해성은 이미 널리 알려져 있으며, 대표적인 휘발성 유기화합물(VOCs)인 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등은 독성이 매우 심하고, 극소량으로도 유전자의 돌연변이를 유발할 수 있으며, 발암 물질로 작용한다고 보고되고 있다. 예를 들면, 벤젠의 경우 발암성 물질로 백혈병 및 임파종을 유발하고, 톨루엔과 자일렌은 반복 흡입시 신장과 간에 손상을 줄 뿐만 아니라 뇌기능 장애를 유발할 수도 있다. Volatile Organic Compounds (VOCs), a typical environmentally harmful substance, have been emerging as important social issues since the importance of environmental protection has been recognized in developed countries such as the United States, Europe, and Japan from 20 years ago . The harmful effects of volatile organic compounds (VOCs) on the human body and the environment are already well known. Representative volatile organic compounds (VOCs) such as benzene, toluene and xylene are highly toxic and can cause mutation of genes even in a very small amount , And have been reported to act as carcinogens. For example, benzene causes carcinogenic leukemia and lymphoma, and toluene and xylene may cause kidney and liver damage as well as brain dysfunction when repeatedly inhaled.
따라서, 최근 들어 많은 선진국에서 이들 물질의 규제를 위한 각종 제도를 도입하고 있는데, 미국과 일본의 경우 "Pollutant Release and Transfer Register(PRTR)"란 제도를 실시하여 자국 내의 환경 오염물질의 배출, 이동, 등록을 법규화하고 있으며, 유럽연합에서는 2004년부터 적용된 신화학물질관리제도(REACH system)를 통해 휘발성 유기화합물(VOCs)을 관리하고 있고, 우리 나라도 관련 법규를 통하여 휘발성 유기화합물(VOCs)을 관리하고 있으나, 유해물질 방출 농도 평가나 저감을 위한 연구나 대처 방안이 아직까지는 미흡한 실정이다.In the United States and Japan, the "Pollutant Release and Transfer Register" (PRTR) system has been implemented to control the emissions, movement, (VOCs) through the REACH system, which has been applied since 2004, and Korea is also managing volatile organic compounds (VOCs) through relevant laws and regulations. However, studies and countermeasures for assessing or reducing the emission concentration of harmful substances have not yet been established.
한편, 자동차산업에서 플라스틱 소재를 적용하기 시작한 것은 1960년대로, 오일쇼크 이후, 자동차 경량화 현상이 두드러지면서 자동차용 플라스틱 소재에 대한 관심이 높아지게 되었고, 자동차 부품에서 플라스틱이 차지하는 비율은 자동차 구성소재의 30%에 달하는 것으로 알려져 있다. 자동차용 플라스틱 소재는 자동차 범퍼와 내장재, 계기판 등에 주로 사용되고 있는데, 차종에 따라 차이는 있으나, 50 ~ 120g 정도의 플라스틱을 주로 사용하고 있는 것으로 알려져 있다. 이처럼, 자동차 경량화에 따른 플라스틱 사용이 증가하면서 자동차의 플라스틱 제품에서 발생하는 휘발성 유기화합물(VOCs)에 대한 관심이 높아지고 있다. 실제 GM은 2002년 말까지 모든 공급업체에 ISO 14000 또는 EMAS 등의 환경경영체제를 실시하도록 요구하였으며, Ford는 2003년 6월까지 납품업체의 모든 제조현장에 대하여 ISO 14000인증 획득을 요구하였다. 크라이슬러도 2000년 9월 모든 부품공급자들에게 ISO 14000 인증 획득을 의무화하겠다는 성명을 발표하고 부품업체들의 인증획득을 요구하였다. 뿐만 아니라 정부에서도 관련 법규를 정비하여 시대의 요구에 맞도록 법개정을 진행하고 있다. 2004년 5월부터 대중이용시설 등의 실내 공기질 관리법 등 환경규제에 관한 법규를 강화하고 있으며, 2007년 6월부터 당시 건설교통부는 신규제작 자동차 실내 공기질 기준을 마련하여 자동차 실내공기에 대해서도 법으로 관리하고자 하였다. 따라서 자동차 내장재로부터 방산되는 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거가 절대적으로 필요하다.On the other hand, the application of plastic materials in the automobile industry began in the 1960s, and since the oil shock, automobile lightweighting became more prominent, and the interest in plastic materials for automobiles increased. %. Plastic materials for automobiles are mainly used in automobile bumpers, interior materials, and instrument panels. However, it is known that plastic materials of about 50 to 120 g are mainly used, though they vary depending on the type of vehicle. As such, the use of plastics due to the light weight of automobiles has increased, and the interest in volatile organic compounds (VOCs) in automobile plastic products is increasing. In fact, GM required all suppliers to implement an environmental management system such as ISO 14000 or EMAS by the end of 2002, and Ford requested ISO 14000 certification for all manufacturing sites of suppliers by June 2003. Chrysler also announced in September 2000 that it would mandate all component suppliers to obtain ISO 14000 certification and requested that component suppliers obtain certification. In addition, the government has revised relevant laws and amended the law to meet the demands of the times. Since May 2004, the Ministry of Construction and Transportation has been strengthening regulations on environmental regulations, such as the public indoor facilities management law. In June 2007, the Ministry of Construction and Transportation . Therefore, it is absolutely necessary to remove volatile organic compounds (VOCs) dissipated from automotive interior materials.
국내에서 개발된 대부분의 자동차 실내 공기 정화용 제품은 후처리제 형태를 이루고 있다. 즉 자동차 내부에 스프레이 형태로 분사하여 냄새를 제거하는 방법이며, 상용제품으로 BSONWORD 닥터포린, Bio Mist Biozone, 국제기업의 ALT-Bio 등이 있다. 미국의 General Latex and Chemical Corporation에서는 자동차 실내 공기 향상을 위해 기존의 섬유 제품이던 자동차 카펫식 매트를 TPU로 교체하였고, 일본 삼양 화성공업에서는 자체 개발한 PU 발포 방법으로 자동차 실내 공기질을 개선하고자 하였으나 실제 양산 과정에서 문제점이 발견되어 적용하지 못하고 있다. 일본 도요타 자동차의 경우, 자동차 내부에 가장 넓은 부위를 차지하는 시트 섬유 내부에 흡착제를 부착하는 방법을 시도하였고, 아우디에서는 자동차 핸들 내부에 흡착제 등을 투입하는 방법을 시도하였다. 이러한 시도는 자동차 실내에 발생되는 냄새를 일부 감소시키는 효과는 보여주었으나 장기적인 효과는 발휘하지 못한 것으로 알려져 있다. 자동차 내장용 플라스틱의 휘발성 유기화합물(VOCs) 혹은 냄새원인 물질 저감을 위한 방법으로 공정 개선 혹은 첨가물질 중 원인이 되는 원료 대체 등을 적용하고 있으나 이러한 방법은 유해성분 저감에 기술적 한계가 있으며, 많은 기술 투자비와 제품단가의 상승으로 경제적인 부담도 유발한다. 따라서 최근에는 풍부한 천연자원인 태양광을 이용한 광촉매에 의한 자동차 실내오염원 제거 기술이 많이 제안되고 있다.Most domestic automobile indoor air purification products are in the form of post-treatment agents. In other words, it is sprayed into the inside of the car to remove the smell. Commercial products such as BSONWORD Doctor Porine, Bio Mist Biozone, and international company ALT-Bio are available. In the US, General Latex and Chemical Corporation replaced TPU with automobile carpet mat which was a conventional fiber product to improve the indoor air of the automobile. Samyang Hsin Industrial of Japan tried to improve indoor air quality by using PU foaming method developed by itself. However, Problems are found in the process and can not be applied. In the case of Toyota Motors in Japan, a method of attaching an adsorbent to sheet fibers occupying the widest area inside the automobile was tried. In Audi, a method of injecting an adsorbent into the automobile handle was tried. These attempts have shown some reduction in the odor generated in the car interior, but it is known that it does not have long-term effects. As a method for reducing volatile organic compounds (VOCs) or odor causing substances in automobile interior plastics, process improvement or replacement of raw materials that cause additive materials are applied. However, these methods have technical limitations in reducing harmful substances, The increase in investment costs and product prices also creates an economic burden. Recently, a lot of techniques for removing pollutants in automobiles by photocatalyst using sunlight, which is an abundant natural resource, have been proposed.
또한, 최근 지속적으로 언론에 보도된 새집증후군은 벽지, 가구, 바닥재 등과 같은 건축자재로부터 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해물질이 방산되어 실내 공기질을 떨어뜨려 신체적으로 저항성이 약한 어린이에게 심각한 해를 주고 있다. 따라서, 실내 공기질에 대한 국민적인 관심이 증대되고 있으며, 이러한 사회적 분위기는 주변생활환경뿐만 아니라 생필품에 대해서도 쾌적하고 인체에 무해한 친환경적인 제품을 요구하고 있다. 이에 정부에서는 건축자재에서 방출되는 오염물질로 인한 건강피해를 줄이기 위해 친환경 건축자재 품질인증제를 2004년 2월부터 도입하였고, 다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법 등의 환경규제에 관한 법규를 강화시켜 2004년 5월부터 시행하고 있다.Sick house syndrome, which has been reported to the media in recent years, has been causing serious harm to children who are physically resistant due to the release of harmful substances such as volatile organic compounds (VOCs) from building materials such as wallpaper, furniture and flooring. Giving. Therefore, the public interest in the indoor air quality is increasing, and this social atmosphere is demanding environment - friendly products which are comfortable to the living necessities as well as the surrounding living environment and harmless to the human body. In order to reduce the health damage caused by pollutants emitted from building materials, the government introduced the Environment-friendly Building Material Quality Certification System from February 2004 and strengthened regulations on environmental regulations such as the indoor air quality management law It is effective from May.
이러한 관련 법률강화는 관련 건축자재 시장에 큰 영향을 미치고 있으며, 휘발성 유기 물질 등의 유해물질의 방산을 차단하는 시스템 또는 방산된 유해물질을 제거하는 효과적인 시스템 개발을 요구하고 있다.These law enforcement has a great impact on the related building materials market, and it calls for the system to block the dissipation of harmful substances such as volatile organic substances or to develop effective system to remove the harmful substances that have been disseminated.
나아가, 섬유, 제약, 도료, 피혁, 제지 등의 산업에서 생산되는 산업폐수에는 다양한 독성 유기 오염원을 포함하고 있으며, 이러한 오염원 중 염료는 발암물질로서 인체와 환경에 매우 유해한 물질이다. 이와 같이 인체와 환경에 매우 유해한 것으로 알려진 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 액상 염료를 처리하는 방법은 이미 다양하게 제시되어 있으나, 최근 들어 광촉매 반응에 의한 후처리 방법이 제안 활용되고 있다. 이를 위한 대표적인 소재로는 광촉매소재로서 이산화티타늄을 활용하고 있으며, 이산화티타늄은 현재까지 연구된 광촉매 중에서 제조가 용이하고 안정하여 가장 많이 사용되는 광촉매 중 하나이다. Furthermore, industrial wastewater produced in industries such as fibers, pharmaceuticals, paints, leather, paper and the like contains various toxic organic pollutants. Among these pollutants, dyes are carcinogenic substances and are very harmful to the human body and the environment. Although methods for treating volatile organic compounds (VOCs) and liquid dyes, which are known to be very harmful to human and environment, have already been proposed variously, post-treatment methods using a photocatalytic reaction have been proposed recently. Titanium dioxide is used as a typical photocatalytic material for this purpose. Titanium dioxide is one of the photocatalyst most widely used because it is easily manufactured and stable among the photocatalysts studied so far.
이러한 휘발성 유기화합물(VOCs)를 제거하기 위한 촉매와 관련된 종래 기술로는 대한민국 특허공개 제2011-0073072호에 이산화티타늄 광촉매에 전자빔을 조사하여 상기 광촉매의 표면을 개질하여 가시광선 하에서 빛의 흡수 및 광활성도가 증가된 휘발성 유기화합물 제거용 촉매 개시되어 있다.As a conventional technique relating to a catalyst for removing such volatile organic compounds (VOCs), Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0073072 discloses a method of modifying the surface of a photocatalyst by irradiating an electron beam onto a titanium dioxide photocatalyst, A catalyst for removing volatile organic compounds has been disclosed.
그러나, 이산화티타늄 광촉매는 자외선 영역의 빛에서만 광촉매 활성이 생성되어 태양광의 대부분을 차지하는 가시광 영역의 빛을 이용하지 못한다. 따라서 가시광 영역에서도 광활성을 띠는 광촉매의 개발이 필요하다. However, the titanium dioxide photocatalyst can not utilize the light in the visible light region, which occupies most of the sunlight, because the photocatalytic activity is generated only in the ultraviolet region. Therefore, it is necessary to develop a photocatalyst having a photocatalytic activity in the visible light region.
이에, 본 발명은 가시광 영역의 빛에서 효율적인 광촉매 기능을 가지며, 가시광촉매의 제조시간을 종래 기술보다 빠르게 제조할 수 있는 새로운 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present invention has completed the present invention by developing a new method capable of efficiently manufacturing a visible photocatalyst at a faster photocatalytic function than that of a conventional photocatalyst in a visible light region.
따라서 본 발명의 목적은 가시광 영역에서도 우수한 광분해 효율을 가지며, 유기화합물의 분해 효율이 우수한 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nickel-titanate visible light photocatalyst having an excellent photodegradation efficiency even in a visible light region and having an excellent decomposition efficiency of an organic compound.
또한 본 발명의 다른 목적은 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a nickel-titanate visible light photocatalyst.
또한 본 발명의 다른 목적은 본 발명의 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매를 이용한 환경유해 유기화합물의 분해방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for decomposing harmful organic compounds using the nickel-titanate visible light photocatalyst of the present invention.
이에 본 발명은 티타늄 소스(titanium source) 및 니켈 솔트(nickle salt)를 포함하며 오발 형태, 나노 프리즘 형태 또는 나노 로드 형태의 복합 계층적 구조를 갖는, 니켈-타이타네이트(nickel titnate) 가시광 광촉매를 제공한다. Accordingly, the present invention relates to a nickel-titanate visible light photocatalyst having a composite hierarchical structure including a titanium source and a nickel salt and having a pentagonal shape, a nano prism shape or a nano-rod shape, to provide.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광촉매는 이산화티타늄을 포함하고, 상기 이산화티타늄(TiO2; Titanium Dioxide)은 아타나제상(anatase) 또는 루타일상(rutile)의 구조일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the photocatalyst includes titanium dioxide, and the titanium dioxide (TiO 2 ) may be anatase or rutile.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 또는 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the titanium source may be titanium isopropoxide or titanium butoxide.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 니켈 솔트는 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate), 니켈 클로라이드(Nickel chloride) 및 니켈 아세테이트(Nickel acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nickel salt may be at least one selected from the group consisting of nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate.
본 발명의 일실시예에 있어서, 니켈 솥트로 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate)를 사용한 경우 상기 광촉매는 오발형태의 구조를 가지고, 니켈 아세테이트(Nickel acetate)를 사용한 경우 상기 광촉매는 나노 프리즘 형태의 구조를 가지며, 니켈 클로라이드(Nickel chloride)를 사용한 경우에는 상기 광촉매가 나노 로드 형태의 구조를 갖는 것일 수 있다. In an embodiment of the present invention, when a nickel kettle is used as the nickel nitrate, the photocatalyst has a structure of a pentagonal shape, and when the nickel acetate is used, the photocatalyst has a nano prism structure When nickel chloride is used, the photocatalyst may have a nano-rod-like structure.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
(a) 티타늄 소스 및 니켈 솔트를 1:1의 몰비로 혼합하는 단계; (b) 혼합물을 150 내지 250초 동안 60 Hz, 1000 내지 1100W의 세기로 초음파(마이크로웨이브) 처리하는 단계; 및 (c) 초음파 처리로 생성된 침적물을 에탄올로 세척, 건조 및 소성시키는 단계를 포함할 수 있다(a) mixing a titanium source and a nickel salt in a molar ratio of 1: 1; (b) subjecting the mixture to ultrasonic (microwave) treatment at a frequency of from 60 Hz to 1000 to 1100 W for 150 to 250 seconds; And (c) washing the precipitate produced by the ultrasonic treatment with ethanol, drying and calcining
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서 혼합은 에틸렌 글리콜 용매를 사용하여 혼합하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the mixing in the step (a) may be performed using an ethylene glycol solvent.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 또는 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the titanium source may be titanium isopropoxide or titanium butoxide.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 니켈 솔트는 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate), 니켈 클로라이드(Nickel chloride) 및 니켈 아세테이트(Nickel acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nickel salt may be at least one selected from the group consisting of nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 (c)단계의 건조는 70 내지 100℃에서 수행하고, 상기 소성은 550 내지 650℃에서 4~6시간 동안 수행하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, drying in step (c) may be performed at 70 to 100 ° C, and firing may be performed at 550 to 650 ° C for 4 to 6 hours.
나아가 본 발명은 상기 본 발명에 따른 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매를 사용하여 환경유해 유기화합물을 제거하는 방법을 제공한다.Further, the present invention provides a method for removing environmentally hazardous organic compounds using the nickel-titanate visible light photocatalyst according to the present invention.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 환경유해 유기 화합물은 니트로벤젠, 비스페놀 A, 메틸렌 블루 및 메틸 오렌지로 이루어진 군 중에서 선택되는 것일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 방법은 환경유해 유기화합물을 60% 이상의 광분해율로 분해시키는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the environmentally harmful organic compound may be selected from the group consisting of nitrobenzene, bisphenol A, methylene blue, and methyl orange. In one embodiment of the present invention, the method may decompose the environmentally harmful organic compound to a photodegradation rate of 60% or more.
본 발명은 마이크로 웨이브를 이용한 니켈 타이타네이트 가시광 광촉매의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 니켈 타이타네이트 가시광 광촉매는 가시광 영역에서도 우수한 광분해 효율 및 우수한 유기화학물 분해 효율을 가지므로 종래 광촉매에 비해 더 우수한 광촉매로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing a nickel titanate visible light photocatalyst using microwave, and the nickel titanate visible light photocatalyst according to the present invention has excellent photodecomposition efficiency and excellent decomposition efficiency of organic chemical even in the visible light region, Can be usefully used as a better photocatalyst.
도 1은 니켈 타이타네이트 광촉매인 NTN-N-RG의 표면 구조를 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 2는 니켈 타이타네이트 광촉매인 NTN-A-EG의 표면 구조를 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 3은 니켈 타이타네이트 광촉매인 NTN-C-EG의 표면 구조를 주사전자현미경 및 투과전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 니켈 타이타네이트 광촉매의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 니켈 타이타네이트 광촉매의 자외선-가시광선 흡수율을 나타낸 그래프이다.
도 6a은 니켈 타이타네이트 광촉매의 가시광선 영역의 블루 LED 조사에 따른 니트로벤젠 흡착 활성을 나타낸 그래프이다.
도 6b은 니켈 타이타네이트 광촉매의 가시광선 영역의 블루 LED 조사에 따른 니트로벤젠 광분해 활성을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a photograph of a surface structure of NTN-N-RG, which is a nickel titanate photocatalyst, observed by a scanning electron microscope and a transmission electron microscope.
2 is a photograph of a surface structure of a nickel titanate photocatalyst, NTN-A-EG, observed with a scanning electron microscope and a transmission electron microscope.
3 is a photograph of the surface structure of NTN-C-EG, a nickel titanate photocatalyst, observed by a scanning electron microscope and a transmission electron microscope.
4 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of a nickel titanate photocatalyst.
5 is a graph showing the ultraviolet-visible light absorption rate of the nickel titanate photocatalyst.
FIG. 6A is a graph showing nitrobenzene adsorption activity according to blue LED irradiation in a visible light region of a nickel titanate photocatalyst. FIG.
FIG. 6B is a graph showing the nitrobenzene photolytic activity according to the blue LED irradiation in the visible light region of the nickel titanate photocatalyst. FIG.
본 발명은 마이크로 웨이브를 이용한 니켈 타이타네이트 가시광 광촉매에 관한 것이다. 가시광 광촉매 제조시 마이크로 웨이브와 니켈 타이타네이트를 이용한 결과, 촉매의 제조 시간이 단축되고 제조된 광촉매가 가시광 영역에서 광분해 효율이 향상된 결과를 보인다는 발견에 근거한 것이다.The present invention relates to a nickel titanate visible light photocatalyst using a microwave. As a result of using microwave and nickel titanate in the production of visible light photocatalyst, it was found that the production time of the catalyst was shortened and the photocatalyst produced showed improved photodegradation efficiency in the visible light region.
니켈타이타네이트(NiTiO3; 티탄산니켈)는 최근 새로이 주목받기 시작한 소재로서, 원래 화학재료 및 전기재료로 주로 쓰이던 것으로 최근에 유기물 분해 능력이 있는 광촉매 역할을 할 수 있는 물질로 보고되고 있다.Nickel titanate (NiTiO3; Nickel titanate) has recently been attracting attention as a material that was originally used mainly as a chemical material and an electric material, and has recently been reported as a material capable of acting as a photocatalyst capable of decomposing organic materials.
이러한 티탄산니켈을 제조하는 방법으로 현재까지 사용되고 있는 방법은 고온에서 NiO와 TiO2를 소결시키는 방법이 있다. As a method of producing such nickel titanate, there is a method of sintering NiO and TiO2 at a high temperature.
그러나 높은 온도에서 제조되기 때문에 분말의 입도성장을 억제할 수 없어 극미세 크기의 니켈타이타네이트를 제조할 수는 없었다. 분말의 입도가 커지면 비표면적이 감소하여 표면에서 일어나는 광촉매반응량이 감소할 수 밖에 없어 현재 광촉매로 사용하기는 어려운 실정이다.However, since it is produced at a high temperature, the grain growth of the powder can not be inhibited and nickel titanate having a very fine size can not be produced. As the particle size of the powder increases, the specific surface area decreases and the amount of the photocatalytic reaction occurring on the surface is reduced, so that it is difficult to use it as a photocatalyst at present.
본 발명에서 제공하는 니켈타이타네이트 가시광 광촉매는 나노 입자의 상호 결합으로 구성된 복합 계층적 구조를 갖고 있으며 도 1, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이 나노 입자가 상호 결합하여 오발 형태, 프리즘 형태, 나노로드 형태의 복합 계층적 구조를 형성하고 있다. The nickel titanate visible light photocatalyst provided in the present invention has a composite hierarchical structure composed of mutual bonding of nanoparticles, and as shown in FIGS. 1, 2 and 3, the nanoparticles are mutually bonded to form a pentagonal shape, And forms a composite hierarchical structure in the form of a nanorod.
또한, 상기 복합 계층적 구조로 인해 도 4 및 도 5에서와 같이 니켈 티타늄 산화물과 이산화티타늄(TiO2; Titanium Dioxide) 이중 성분으로 구성되어 있으며, 상기 이산화티타늄(TiO2; Titanium Dioxide)은 아타나제상(anatase), 루타일상(rutile)의 이산화티타늄 구조도 포함한다.In addition, nickel titanium oxide and titanium dioxide, as shown in Figs. 4 and 5 due to the multiple layered structure; consists of (TiO 2 Titanium Dioxide) two-component, wherein the titanium dioxide (TiO 2; Titanium Dioxide) are Athanasiadis defrost anatase, and rutile titanium dioxide structures.
특히, 니켈 티타늄 산화물 구조는 가시광 영역에서도 광분해 효율이 높아 도 6에서 같이 가시광선인 블루 LED 조사하에서 상용촉매에 비해 우수한 니트로 벤젠 분해 효율을 나타낸다.In particular, the structure of the nickel titanium oxide exhibits an excellent decomposition efficiency of nitrobenzene as compared with that of a commercial catalyst under visible light ray blue LED illumination as shown in FIG. 6, even in the visible light region.
본 발명에서 제공하는 니켈타이타네이트 가시광 광촉매의 제조방법은, (a) 티타늄 소스와 니켈 솔트를 용매에 혼합하여 초음파 하에서 교반하는 단계; (b) 상기 혼합물을 마이크로웨이브 오븐으로 처리하는 단계; (c) 상기 처리 후 생성된 침적물을 에탄올로 세척하고 건조하는 단계; 및 (d) 상기 건조 후 소성하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for producing a nickel titanate visible light photocatalyst according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing a titanium source and a nickel salt in a solvent and stirring under ultrasonic wave; (b) treating the mixture with a microwave oven; (c) washing the precipitate formed after the treatment with ethanol and drying the precipitate; And (d) drying and then calcining.
또한, 본 발명에 따른 상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 또는 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The titanium source according to the present invention may be titanium isopropoxide or titanium butoxide. Preferably, titanium butoxide may be used. It is not.
또한, 본 발명에 따른 상기 니켈 솔트는 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate), 니켈 클로라이드(Nickel chloride) 및 니켈 아세테이트(Nickel acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.The nickel salt according to the present invention may be at least one selected from the group consisting of nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate, but is not limited thereto.
또한, 상기 티타늄 소스를 5 내지 15g 대비 니켈 솔트를 5 내지 15g을 사용하는 것이 바람직한데, 본 발명의 일실시예에 따르면, 티타늄 소스로 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)를 사용한 경우, 니켈 솔트를 1:1의 몰비로 사용하였다.According to one embodiment of the present invention, when titanium butoxide is used as the titanium source, the nickel salt may be used as the titanium salt in the range of 1 to 5 g. : 1 molar ratio.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 마이크로웨이브 오븐에 150 내지 250초 동안 처리할 수 있으며, 바람직하게는 200초 동안 처리할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the microwave oven can be treated for 150 to 250 seconds, preferably 200 seconds.
또한, 상기 마이크로 웨이브 처리 후 70 내지 100℃에서 건조시키는 과정을 거치며, 바람직하게는 마이크로 웨이브 처리 후 생성된 고상 침적물을 따뜻한 에탄올로 세척하고 80℃에서 밤새 건조할 수 있다.The microwave treatment is followed by drying at 70-100 ° C. Preferably, the solid precipitate formed after the microwave treatment is washed with warm ethanol and dried at 80 ° C overnight.
또한, 상기 건조한 후 생성된 고상 침적물을 550 내지 650℃에서 4~6시간 소성하는 과정을 거치며, 바람직하게는 600℃ 공기 하에서 5시간 동안 소성할 수 있다.The solid precipitate produced after drying may be calcined at 550 to 650 ° C for 4 to 6 hours, preferably at 600 ° C for 5 hours.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are only the preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited by the following Examples.
<< 실시예Example 1> 1>
마이크로 웨이브를 이용한 니켈 Nickel using microwave 타이타네이트Titanate 광촉매의Photocatalyst 제조 Produce
니켈 타이타네이트 광촉매를 제조하기 위하여, 티타늄 소스로는 티타늄 부톡사이드(titanium n-butoxide, TBOT)를 사용하였고, 니켈 솔트로 니켈 아세테이트 (Nickel acetate), 니켈 클로라이드 (Nickel chloride), 니켈 나이트레이트 (Nickel nitrate)를 이용하여 광촉매를 제조하였다. 상기 티타늄 부톡사이드(titanium n-butoxide, TBOT)와 니켈 솔트는 모두 Sigma Aldrich사의 제품을 구입하여 별다른 후처리 없이 사용하였다.In order to prepare a nickel titanate photocatalyst, titanium n-butoxide (TBOT) was used as a titanium source and nickel acetate, nickel chloride, nickel nitrate Nickel nitrate) was used to make the photocatalyst. Both titanium n-butoxide (TBOT) and nickel salt were purchased from Sigma Aldrich and used without any post-treatment.
니켈 타이타네이트 광촉매 제조는 먼저 티타늄 부톡사이드(titanium n-butoxide, TBOT) 0.01 mol과 니켈 솔트(니켈 아세테이트, 니켈 클로라이드, 니켈 나이트레이트 각각) 0.01 mol을 50 mL의 에틸렌 글리콜에 혼합하여 상온에서 균일하게 섞일 때까지 초음파하에서 1시간 동안 교반한 후, 통상적인 마이크로웨이브 오븐에 넣고 200초 동안 60 Hz, 1050 W하에서 돌려주었다.First, 0.01 mol of titanium n-butoxide (TBOT) and 0.01 mol of nickel salt (nickel acetate, nickel chloride, and nickel nitrate) were mixed in 50 mL of ethylene glycol and uniformly mixed at room temperature , Stirred for 1 hour under ultrasound, then placed in a conventional microwave oven and returned at 60 Hz, 1050 W for 200 seconds.
상기 과정을 거친 뒤 생성된 고상 침적물은 따뜻한 에탄올로 세척하고 80℃에서 밤새도록 건조시켰다. 건조 후 고상 물질은 600℃의 공기 하에서 5시간 동안 소성시켰다. After the above process, the resulting solid precipitate was washed with warm ethanol and dried overnight at 80 ° C. After drying, the solid material was calcined in air at 600 ° C for 5 hours.
소성 후 제조된 니켈 타이타네이트 광촉매는 NTN-A-EG(니켈 솔트로 니켈 아세테이트를 사용), NTN-C-EG(니켈 솔트로 니켈 클로라이드를 사용), NTN-N-EG(니켈 솔트로 니켈 나이트레이트를 사용)로 명명하였으며, 이때, 상기 니켈 타이타네이트 광촉매에서 A, C, N은 니켈 솔트 종류를 나타낸다.
The nickel titanate photocatalyst prepared after firing was NTN-A-EG (using nickel acetate as nickel salt), NTN-C-EG (using nickel chloride as nickel salt), NTN-N-EG Nitrate was used). In the nickel titanate photocatalyst, A, C, and N represent nickel salt types.
<< 실시예Example 2> 2>
본 발명에서 제조한 니켈 The nickel
타이타네이트Titanate
광촉매의Photocatalyst
특성 분석 Character analysis
<2-1> 표면 구조 분석<2-1> Surface structure analysis
상기 실시예 1을 통해 제조된 본 발명의 니켈타이타네이트 광촉매인 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG에 대한 표면 구조를 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 측정하였다.The surface structures of the inventive nickel titanate photocatalysts NTN-A-EG, NTN-C-EG and NTN-N-EG prepared in Example 1 were examined by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy TEM).
NTN-N-EG의 경우 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM) 사진을 통하여 나노입자구조를 확인할 수 있었으며(도 1c 및 1d 참조), 상기 나노 입자들은 상호 연결되어 오발 형태의 계층적 구조를 형성하고 있는 것으로 나타났다(도 1a 및 1b 참조). In the case of NTN-N-EG, the nanoparticle structure was confirmed by scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM) photographs (see FIGS. 1C and 1D) (See Figs. 1A and 1B).
NTN-A-EG의 경우 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)을 통하여 관찰해 본 결과 역시 나노입자 구조가 관찰되었으며(도 2c, 2d, 2e, 2f 참조), 나노입자구조가 상호 연결되어 나노 프리즘 형태의 계층적 구조가 형성되었음을 확인할 수 있었다(도 2a 및 2b 참조).In the case of NTN-A-EG, the nanoparticle structure was also observed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM) (see FIGS. 2c, 2d, 2e and 2f) It was confirmed that a hierarchical structure in the form of a nano prism was formed (see FIGS. 2A and 2B).
NTN-C-EG의 경우에도 역시 나노입자 형태의 구조가 관찰되었고(도 3d, 3e, 3f, 3g 참조), 이들이 상호 연결된 나노로드형태의 계층적 구조가 관찰되었다(도 3a, 3b, 3c 참조). In the case of NTN-C-EG, a nanoparticle-like structure was also observed (see FIGS. 3d, 3e, 3f and 3g) ).
따라서 상기와 같은 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG의 구조적 차이가 니켈 타이타네이트 광촉매의 활성과 직접적인 상관관계가 있을 것으로 예상할 수 있었다.
Therefore, it can be expected that the structural differences of NTN-A-EG, NTN-C-EG and NTN-N-EG have a direct correlation with the activity of nickel titanate photocatalyst.
<2-2> <2-2> 광촉매의Photocatalyst X- X- 회절diffraction 분석 analysis
본 발명의 방법으로 제조된 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG 세 촉매의 구조를 분석하기 위해 X선 회절 분석(X-ray diffraction)을 수행하였다. 상기 세 가지 촉매 모두 니켈 티타늄 산화물 구조를 가지고 있어 가시광 영역의 빛에너지를 흡수할 수 있으며(도 4참조), NTN-A-EG는 니켈 티타늄 산화물 외에 아나타제 이산화티타늄 구조 또한 같이 가지고 있어 자외선 영역에서도 촉매 반응을 할 수 있을 것으로 예상할 수 있었다. X-ray diffraction was performed to analyze the structures of the three catalysts of NTN-A-EG, NTN-C-EG and NTN-N-EG prepared by the method of the present invention. NTN-A-EG has an anatase titanium dioxide structure in addition to nickel-titanium oxide. Therefore, NTN-A-EG has an anatase titanium dioxide structure as well as a nickel titanium oxide structure. It was expected that the reaction would be possible.
또한, NTN-C-EG와 NTN-N-EG는 니켈티타늄 산화물, 아나타제 이산화티타늄 외에도 루타일 이산화 티타늄 구조도 포함하고 있는 것으로 확인되었다.
It was also confirmed that NTN-C-EG and NTN-N-EG contained rutile titanium dioxide structure in addition to nickel titanium oxide and anatase titanium dioxide.
<2-3> <2-3> 광촉매의Photocatalyst 자외선-가시광선 확산 반사 ( Ultraviolet - visible light diffuse reflection ( UVUV -- VisVis DiffuseDiffuse -- ReflectanceReflectance ) 분석) analysis
본 발명에 따른 광촉매인 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG에 대한 자외선-가시광선 확산 반사를 분석하기 위해 독일의 Analytikjena사의 SPECORD210 Plus 모델을 이용하여 흡광도 실험을 진행하였다.In order to analyze ultraviolet-visible diffuse reflections on the photocatalysts NTN-A-EG, NTN-C-EG and NTN-N-EG according to the present invention, an absorbance experiment was conducted using
흡광도를 관찰한 결과 도 5와 같이, 니켈 타이타네이트 구조를 가지는 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG 세 광촉매 모두 가시광 영역의 빛을 흡수하였다. 또한, NTN-C-EG와 NTN-A-EG의 경우, 가시광선 전 영역의 빛을 골고루 흡수하는 것으로 나타난 반면, NTN-N-EG는 상대적으로 높은 파장의 빛은 덜 흡수하는 것으로 확인되었다.
As a result of observing the absorbance, all of the NTN-A-EG, NTN-C-EG and NTN-N-EG photocatalysts having a nickel titanate structure absorb light in the visible light region as shown in FIG. In addition, NTN-C-EG and NTN-A-EG showed uniform absorption of light throughout the visible spectrum, while NTN-N-EG was found to absorb less light at relatively high wavelengths.
<< 실시예Example 3> 3>
본 발명에 따른 니켈-The nickel- 타이타네이트Titanate 가시광 Visible light 광촉매의Photocatalyst 활성 비교 Active comparison
상기 실시예 1을 통해 제조한 니켈 타이타네이트 광촉매의 활성을 비교하기 위해 니켈 타이타네이트 광촉매의 니트로 벤젠 흡착 활성 및 니트로 벤젠 광분해 활성을 측정하였다. 또한, 실험의 객관성을 부여하고자 상업적으로 시판되는 광촉매인 P25를 구입하여 대조구로 활용하여 비교 실험을 진행하였다.
In order to compare the activity of the nickel titanate photocatalyst prepared in Example 1, the nitrobenzene adsorption activity and the nitrobenzene photocatalytic activity of the nickel titanate photocatalyst were measured. Also, to give the objectivity of the experiment, a commercially available photocatalyst, P25, was purchased and used as a control.
<3-1> <3-1> 니켈타이타네이트Nickel titanate 가시광 Visible light 광촉매의Photocatalyst 니트로벤젠 흡착 활성 비교 Comparison of nitrobenzene adsorption activity
니켈 타이타네이트 광촉매의 니트로벤젠 흡착 활성을 비교하기 위하여 액상의 니트로벤젠을 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG 및 P25의 광촉매에 노출시키면서 상기 광촉매에 흡착되는 정도를 측정하였다.In order to compare the nitrobenzene adsorption activity of the nickel titanate photocatalyst, the degree of adsorption to the photocatalyst was measured while exposing the liquid nitrobenzene to the photocatalyst of NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG and P25 Respectively.
구체적으로, 상기 각각의 광촉매 10 mg을 니트로 벤젠 초기농도 3 x 10-5M 인 100 ml 수용액에 넣고 90분 동안 흡착시켰다. 실험 중간에 용액을 샘플링하고, 샘플 용액에 있는 니트로벤젠의 농도를 자외선-가시광선 흡수 분광기 (Specta MaxPlus 384)로 측정하였다. 초기농도 대비 농도 변화값으로 니트로벤젠의 제거 효율을 계산하였다. Specifically, 10 mg of each of the above photocatalysts was placed in a 100 ml aqueous solution having an initial concentration of nitrobenzene of 3 x 10 -5 M and adsorbed for 90 minutes. The solution was sampled in the middle of the experiment and the concentration of nitrobenzene in the sample solution was measured with an ultraviolet-visible light absorption spectrometer (Specta MaxPlus 384). The removal efficiency of nitrobenzene was calculated by the concentration change value relative to the initial concentration.
그 결과, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 광촉매인 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG 모두 상용 광촉매인 P25에 비하여 니트로벤젠 흡착 제거 효율 및 평형 흡착 용량이 더 높게 나타남을 확인할 수 있었다.
As a result, as shown in FIG. 6A, the nitrobenzene adsorption removal efficiency and the equilibrium adsorption capacity of the photocatalysts NTN-A-EG, NTN-C-EG and NTN- , Respectively.
<3-2> <3-2> 니켈타이타네이트Nickel titanate 가시광 Visible light 광촉매의Photocatalyst 니트로벤젠 광분해 활성 비교 Comparison of nitrobenzene photodegradation activity
본 발명에 따른 광촉매의 니트로벤젠 광활성을 비교하기 위하여 상기 니트로 벤젠이 흡착된 NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG 및 P25의 광촉매에 블루 LED을 조사하며 상기 광촉매 표면에서 니트로 벤젠의 광분해 속도를 측정하여 보았다. 이를 위해, 각각의 광촉매 10 mg을 니트로 벤젠 초기농도 3 x 10-5M 인 100 ml 수용액에 넣고 90분 동안 흡착시킨 후, 광램프를 조사하여 니트로벤젠 광분해 반응 속도를 측정하였다. 이 때, 사용된 광원은 블루 LED 5W이며, 실험 중간에 채취한 샘플 용액의 니트로 벤젠 농도를 자외선-가시광선 흡수 분광기 (Specta MaxPlus 384)로 측정하였다. 반응 초기농도 대비 농도 변화값으로 분해 전환율을 계산하고, 겉보기속도 상수는 아래식에 의해 계산되었다. In order to compare the nitrobenzene photoactivity of the photocatalyst according to the present invention, blue LED was irradiated on the photocatalyst of NTN-A-EG, NTN-C-EG, NTN-N-EG and P25 adsorbed on the nitrobenzene, The photodegradation rate of nitrobenzene was measured. For this purpose, 10 mg of each photocatalyst was added to 100 ml aqueous solution of nitrobenzene at an initial concentration of 3 × 10 -5 M and adsorbed for 90 minutes. Then, the rate of photocatalytic decomposition of nitrobenzene was measured by irradiating with a light lamp. At this time, the light source used was a blue LED 5W, and the nitrobenzene concentration of the sample solution collected in the middle of the experiment was measured with an ultraviolet-visible light absorption spectrometer (Specta MaxPlus 384). The decomposition conversion rate was calculated as the concentration change value versus the initial concentration of the reaction, and the apparent rate constant was calculated by the following equation.
kapp×103(1/min)Apparent rate constant
k app × 10 3 (1 / min)
그 결과, 상기 표 1 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 액상의 니트로벤젠 농도는 블루 LED 조사 후 급격히 감소하는 것으로 나타나, 니트로벤젠이 빠른 속도로 분해됨을 확인할 수 있었고, 니트로벤젠의 분해 속도는 상용 촉매인 P25를 사용한 경우에 비해 본 발명의 광촉매를 사용한 경우 훨씬 높은 분해속도를 보이는 것으로 나타났다.As a result, as shown in Table 1 and FIG. 6B, the concentration of nitrobenzene in the liquid phase rapidly decreased after irradiation with blue LED, and it was confirmed that nitrobenzene was decomposed at a high rate, The decomposition rate of the photocatalyst of the present invention was much higher than that of the photocatalyst of the present invention.
특히 NTN-N-EG 및 NTN-A-EG는 니트로벤젠의 분해 전환율이 가시광선 조사 하에서 75% 이상으로 확인되었는데, 이는 상용화된 광촉매인 P25가 나타내는 니트로벤젠의 분해 전환율인 33% 보다 현저히 높은 값인 것으로 나타났다. 이러한 결과는 또한 발명에 따른 니켈 타이타네이트 광촉매가 니켈 티타늄 산화물 나노 입자의 복합계층적 구조를 갖는 것으로부터 얻는 효과일 것으로도 판단된다.
In particular, NTN-N-EG and NTN-A-EG showed decomposition conversions of nitrobenzene of over 75% under visible light irradiation, which is significantly higher than the decomposition conversion rate of nitrobenzene of 33%, which is the commercialized photocatalyst, P25 Respectively. These results also indicate that the nickel titanate photocatalyst according to the invention is an effect obtained from having a complex hierarchical structure of nickel titanium oxide nanoparticles.
이러한 실험 결과를 종합하면, 본 발명에 따른 마이크로웨이브파를 처리하여 제조된 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매는 가시광 영역에서 유기화합물에 대한 우수한 광분해 전환율을 가질 수 있어, 종래 광촉매에 비해 유기화합물을 보다 효과적으로 분해할 수 있는 광촉매로서 사용할 수 있음을 알 수 있다.
As a result of these experimental results, it can be seen that the nickel-titanate visible light photocatalyst prepared by treating the microwave wave according to the present invention can have an excellent photodegradation conversion ratio with respect to the organic compound in the visible light region, It can be used as a photocatalyst which can be decomposed effectively.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특히 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
Claims (13)
상기 광촉매는 이산화티타늄을 포함하고, 상기 이산화티타늄(TiO2; Titanium Dioxide)은 아타나제상(anatase) 또는 루타일상(rutile)의 구조인 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트(nickel titnate) 가시광 광촉매. The method according to claim 1,
Said photocatalyst is a titanium dioxide containing titanium dioxide (TiO 2; Titanium Dioxide) are Athanasiadis defrost nickel, characterized in that the structure of the (anatase) or rutile daily (rutile) - titanate (nickel titnate) a visible light photocatalyst.
상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 또는 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)인 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트(nickel titnate) 가시광 광촉매. The method according to claim 1,
Wherein the titanium source is titanium isopropoxide or titanium butoxide. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 니켈 솔트는 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate), 니켈 클로라이드(Nickel chloride) 및 니켈 아세테이트(Nickel acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트(nickel titnate) 가시광 광촉매.The method according to claim 1,
Wherein the nickel salt is at least one selected from the group consisting of nickel nitrate, nickel chloride and nickel acetate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
니켈 솥트로 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate)를 사용한 경우 상기 광촉매는 오발형태의 구조를 가지고, 니켈 아세테이트(Nickel acetate)를 사용한 경우 상기 광촉매는 나노 프리즘 형태의 구조를 가지며, 니켈 클로라이드(Nickel chloride)를 사용한 경우에는 상기 광촉매가 나노 로드 형태의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트(nickel titnate) 가시광 광촉매.5. The method of claim 4,
When the nickel catalyst is used as a nickel kettle, the photocatalyst has a structure of a pentagonal shape. When nickel acetate is used, the photocatalyst has a structure of nano prism type, and nickel chloride And when used, the photocatalyst has a structure of a nano-rod type.
(b) 혼합물을 150 내지 250초 동안 60Hz 및 1000 내지 1100W의 세기로 초음파(마이크로웨이브) 처리하는 단계;
(c) 초음파 처리로 생성된 침적물을 에탄올로 세척, 건조 및 소성시키는 단계를 포함하는, 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매 제조방법.(a) mixing a titanium source and a nickel salt in a molar ratio of 1: 1;
(b) subjecting the mixture to ultrasonic (microwave) treatment at a frequency of 60 Hz and 1000 to 1100 W for 150 to 250 seconds;
(c) washing the precipitate produced by the ultrasonic treatment with ethanol, drying and calcining the nickel-titanate visible light photocatalyst.
상기 (a) 단계에서 혼합은 에틸렌 글리콜 용매를 사용하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the mixing in step (a) is performed using ethylene glycol solvent. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 티타늄 소스는 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 또는 티타늄부톡사이드(titanium butoxide)인 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the titanium source is titanium isopropoxide or titanium butoxide. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 니켈 솔트는 니켈 나이트레이트(Nickel nitrate), 니켈 클로라이드(Nickel chloride) 및 니켈 아세테이트(Nickel acetate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the nickel salt is at least one selected from the group consisting of nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate.
상기 (c)단계의 건조는 70 내지 100℃에서 수행하고, 상기 소성은 550 내지 650℃에서 4~6시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 니켈-타이타네이트 가시광 광촉매 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the drying of step (c) is performed at 70 to 100 ° C, and the calcination is performed at 550 to 650 ° C for 4 to 6 hours.
상기 환경유해 유기 화합물은 니트로벤젠, 비스페놀 A, 메틸렌 블루 및 메틸 오렌지로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 환경유해 유기화합물을 제거하는 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the environmentally harmful organic compound is selected from the group consisting of nitrobenzene, bisphenol A, methylene blue, and methyl orange.
상기 방법은 환경유해 유기화합물을 60% 이상의 광분해율로 분해시키는 것을 특징으로 하는 환경유해 유기화합물을 제거하는 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the method comprises decomposing an environmentally harmful organic compound to a photodegradation rate of 60% or more.
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