KR20150021095A - Harmful material elimination apparatus using nanostructure - Google Patents

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임병재
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롬태크 주식회사
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Abstract

Disclosed is an apparatus for eliminating harmful substances using a nanostructure. The apparatus for eliminating harmful substances comprises: a light emitting unit emitting light sources; and a filter including a metal oxide nanostructure and eliminating harmful components of the introduced air through photocatalytic decomposition reaction by the light sources of the metal oxide nanostructure.

Description

나노 구조체를 이용한 유해물질제거 장치{Harmful material elimination apparatus using nanostructure} Technical Field [0001] The present invention relates to a harmful material eliminating apparatus using a nanostructure,

본 발명은 다공성 그물망 구조를 가지는 금속 산화물 나노 구조체의 광촉매 분해 반응을 통해 유해물질을 제거할 수 있는 나노 구조체를 이용한 유해물질제거 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing harmful substances using a nanostructure capable of removing harmful substances through a photocatalytic decomposition reaction of a metal oxide nanostructure having a porous network structure.

일반적으로 공기청정기는, 밀폐된 실내공간의 공기중에 포함된 먼지 등의 유해물질을 실시간으로 제거하는 장치로 필터방식이나 전기집진방식 중 어느 하나를 사용하며, 필터방식의 공기청정기는 미세한 먼지를 제거하는 기능은 우수하지만, 살균이 미흡한 단점이 있고, 전기집진방식의 공기청정기는 살균이나 악취를 제거하는 기능은 뛰어나지만 부산물과 잔류 오존이 발생하여 장시간 사용할 경우, 인체에 피해를 줄 수 있는 단점이 있다.In general, an air cleaner is a device that removes harmful substances such as dust contained in air in a sealed indoor space in real time, and uses either a filter type or an electric dust collection type. A filter type air cleaner removes fine dust However, the electrostatic dust collecting type air purifier is excellent in the function of removing sterilization and bad smell, but it has a disadvantage that it can damage the human body when it is used for a long time due to the by-product and residual ozone generated have.

이러한 공기 청정장치는 용도에 따라 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있는데, 크게 먼지, 유해가스 및 부유(부착) 미생물을 제거하기 위한 용도로 개발되어 사용되고 있으나, 에너지 소모가 심하고 재사용이 불가능하여 다량의 필터 폐기물을 양산하는 단점이 있다.Such an air cleaning device has been developed and used in various forms depending on the application. It has been developed and used for removing dust, noxious gas and floating (microbial) microorganisms. However, since the energy consumption is large and reusable, There is a disadvantage in mass production.

한국등록특허공보 10-0710693호(2007.04.17)Korean Patent Registration No. 10-0710693 (Apr. 17, 2007)

본 발명은 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 이용하여 제작된 금속 산화물 나노 구조체 및 해당 금속 산화물 나노 구조체를 이용한 광촉매 분해 반응을 통해 유해물질을 친환경적으로 제거할 수 있는 나노 구조체를 이용한 유해물질제거 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides an apparatus for removing toxic substances using a nanostructure capable of eco-friendly removal of harmful substances through a photocatalytic decomposition reaction using metal oxide nanostructures and metal oxide nanostructures produced using anodized aluminum nanotubes .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극산화 알루미늄 템플레이트(AAO(anodized aluminum oxide) template)에 광촉매 물질 전구체를 주입하는 제1 공정; 상기 제1 공정이 완료되면, 알루미늄을 제거하는 제2 공정; 및 상기 제2 공정이 완료된 후 열처리하여 다공성 그물망 구조의 금속 산화물 나노 구조체를 제조하는 제3 공정을 포함하는 나노 구조체 제조 공정이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a photovoltaic device, comprising: a first step of injecting a photocatalyst material precursor into an anodized aluminum oxide (AAO) template; A second step of removing aluminum when the first step is completed; And a third step of preparing a metal oxide nanostructure having a porous network structure by heat treatment after the completion of the second step.

상기 양극산화 알루미늄 템플레이트는 실리콘 웨이퍼에 증착되어 형성될 수 있다.The anodized aluminum template may be deposited on a silicon wafer.

상기 촉매 물질은 이산화주석 나노입자, 실리카 나노입자, 알루미나 나노입자, 바나듐(vanadium) 나노 입자, 질소(nitrogen) 나노입자, 구리(Cu) 나노입자 및 망가니즈(Mn) 나노입자로 구성되는 군에서 선택되는 나노입자 및 이의 전구체 물질 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 금속 전구체 물질은 실리카 전구체 또는 타이타니아 전구체를 포함할 수 있다.The catalyst material may be selected from the group consisting of tin dioxide nanoparticles, silica nanoparticles, alumina nanoparticles, vanadium nanoparticles, nitrogen nanoparticles, copper (Cu) nanoparticles and manganese (Mn) At least one of the selected nanoparticles and precursor materials thereof, and the metal precursor material may comprise a silica precursor or a titania precursor.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조체를 이용한 유해물질 제거 장치를 제공함으로써, 다공성 그물망 구조를 가지는 금속 산화물 나노 구조체의 광촉매 분해 반응을 통해 유입되는 공기중의 유해성분을 흡착하여 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.The present invention provides a device for removing harmful substances using a nanostructure according to an embodiment of the present invention, which can adsorb and effectively remove harmful components in the air flowing through a photocatalytic decomposition reaction of a metal oxide nanostructure having a porous network structure There is an advantage.

또한, 본 발명은 금속 산화물 나노 구조체의 광촉매 분해 반응을 위한 광원으로 친환경 LED를 이용함으로써 필터 폐기물을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has an advantage that filter waste can be minimized by using an eco-friendly LED as a light source for photocatalytic decomposition reaction of the metal oxide nanostructure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해물질 제거 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AAO 템플레이트를 제작하는 공정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AAO 템플레이트를 이용한 다공성 그물망 구조의 금속 산화물 나노 구조체를 제고하는 공정을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 나노 구조체를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터의 구조를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a device for removing harmful substances according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is an enlarged view of a part of a filter unit according to an embodiment of the present invention;
3 illustrates a process for fabricating an AAO template according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a process for fabricating a metal oxide nanostructure of a porous network structure using an AAO template according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 illustrates a metal oxide nanostructure according to one embodiment of the present invention.
6 is a view showing a structure of a filter according to another embodiment of the present invention;

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명은 양극산화 알루미늄 템플레이트를 이용하여 광촉매 금속 산화물 나노 구조체를 형성하고, 이와 같이 형성된 금속 산화물 나노 구조체를 포함하는 필터에 광원을 조사함으로써 금속 산화물 나노 구조체가 광촉매 분해 반응을 통해 유입되는 공기중에 포함된 유해물질을 흡착, 제거할 수 있는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a photocatalytic metal oxide nanostructure by using an anodic aluminum template and irradiating a light source to a filter including the metal oxide nanostructure thus formed, so that the metal oxide nanostructure is contained in the air flowing through the photocatalytic decomposition reaction The present invention relates to an invention capable of adsorbing and removing harmful substances.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해물질 제거 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부의 일부를 확대하여 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AAO 템플레이트를 제작하는 공정을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AAO 템플레이트를 이용한 다공성 그물망 구조의 금속 산화물 나노 구조체를 제고하는 공정을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 나노 구조체를 도시한 도면이다.2 is a partially enlarged view of a filter unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the apparatus for removing harmful substances according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 4 is a view illustrating a process for fabricating a metal oxide nanostructure having a porous network structure using an AAO template according to an embodiment of the present invention, and FIG. And FIG. 5 is a view illustrating a metal oxide nanostructure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유해물질 제거 장치(100)는 프레임(110)과 필터부(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for removing toxic substances according to an embodiment of the present invention includes a frame 110 and a filter unit 120.

프레임(110)은 필터부(120)로 공기를 유입시키고, 필터부(120)에 의해 정화된 공기를 외부로 배출하기 위한 것으로, 프레임(110) 내부에 필터부(120)가 배치된다.The frame 110 is for introducing air into the filter unit 120 and discharging air purified by the filter unit 120 to the outside. The filter unit 120 is disposed inside the frame 110.

즉, 프레임(110)의 일측면을 통해 유입된 공기는 필터부(120)를 통과하게 되며, 필터부(120)에 의해 유기 화합물과 같은 유해물질이 흡착, 제거되며, 프레임(110)의 타측면을 통해 외부로 배출되게 된다.That is, the air introduced through one side of the frame 110 passes through the filter unit 120, and harmful substances such as organic compounds are adsorbed and removed by the filter unit 120, And then discharged to the outside through the side surface.

이와 같이, 공기의 유입 및 배출을 위해 프레임(110)의 일측면 및 타측면에는 각각 공기의 유입 및 배출을 위한 다수의 홀이 형성된다. 이때, 홀의 형상은 예를 들어, 사각 형상일 수 있다. 물론, 홀의 형상은 프레임 내부로 공기를 효과적으로 유입할 수 있고, 프레임 외부로 공기를 효과적으로 배출할 수 있는 형상이면, 형상의 종류에 상관없이 모두 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다.As described above, a plurality of holes are formed on one side surface and the other side surface of the frame 110 for inflow and outflow of air, respectively. At this time, the shape of the hole may be, for example, a rectangular shape. It goes without saying that the shape of the hole can effectively apply the air to the inside of the frame and can be applied equally regardless of the type of the shape as long as the shape can effectively discharge the air to the outside of the frame.

프레임의 일측면 및 타측면에 각각 형성되는 홀은 필터(125)로의 공기 유입 및 필터를 통한 공기 배출을 효과적으로 수행할 수 있도록 필터(125)에 대향하도록 형성될 수 있다. The holes formed on one side surface and the other side surface of the frame may be formed to face the filter 125 so as to effectively perform air inflow to the filter 125 and air discharge through the filter.

필터부(120)는 프레임(110) 내부에 배치되며, 복수의 필터(125)를 포함하여 구성된다.The filter unit 120 is disposed inside the frame 110 and includes a plurality of filters 125.

필터(125)는 필터 어레이 형태로 배치될 수 있다.The filter 125 may be arranged in the form of a filter array.

각 필터(125)는 각각 다공성 그물망 구조의 금속 산화물 나노 구조체(210)를 포함한다. 이러한 금속 산화물 나노 구조체(210)는 발광부(220)를 통해 조사되는 광원에 의해 광촉매 분해 반응을 일으키며, 이를 통해 프레임(110)을 통해 필터(125)로 유입되는 공기중의 유해 유기 화합물을 흡착하여 효과적으로 제거할 수 있다.Each of the filters 125 includes a metal oxide nanostructure 210 having a porous network structure. The metal oxide nanostructure 210 generates a photocatalytic decomposition reaction by a light source irradiated through the light emitting portion 220 and adsorbs harmful organic compounds in the air flowing into the filter 125 through the frame 110 So that it can be effectively removed.

각 필터(125)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 하나의 금속 산화물 나노 구조체를 각각 포함한다. Each of the filters 125 includes one metal oxide nanostructure, as shown in FIG.

필터(125)에 포함된 금속 산화물 나노 구조체(210)의 광촉매 분해 반응을 위해 발광부(220)가 필터와 일정 간격 이격되어 배치된다.The light emitting unit 220 is disposed at a predetermined distance from the filter for the photocatalytic decomposition reaction of the metal oxide nanostructure 210 included in the filter 125.

발광부(220)는 예를 들어, LED(Light emitting diode)일 수 있다.The light emitting unit 220 may be, for example, a light emitting diode (LED).

제1 실시예에 따르면, 발광부(220)는 각 필터(125)에 일정 간격 이격되어 각 필터(125)에 1:1 대응되어 하나의 필터(125)에 포함된 금속 산화물 나노 구조체에 광원을 조사하도록 배치될 수 있다.According to the first embodiment, the light emitting unit 220 is disposed at a predetermined distance from the filters 125 to correspond to the respective filters 125 at a ratio of 1: 1, and the light source is connected to the metal oxide nanostructure included in one filter 125 To be examined.

제2 실시예에 따르면, 복수의 필터(125)에 포함된 복수의 금속 산화물 나노 구조체에 광원을 방사하도록 발광부(220)가 배치될 수도 있다.According to the second embodiment, the light emitting unit 220 may be disposed to emit a light source to a plurality of metal oxide nanostructures included in the plurality of filters 125.

필터(125)에 포함된 금속 산화물 나노 구조체(210)는 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 이용하여 제작될 수 있다.The metal oxide nanostructure 210 included in the filter 125 may be fabricated using an anodized aluminum nano-template.

우선, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 도 3을 참조하여 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 제작하는 공정에 대해 간략하게 설명하기로 하자.First, in order to facilitate understanding and explanation, a process for fabricating an anodized aluminum nano-template will be briefly described with reference to FIG.

양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 제작하는 공정은 전해연마하는 제1 공정(310), 제1 양극 산화 공정(315), 에칭 공정(320), 제2 양극 산화 공정(325) 및 기공 확장(330)을 포함한다.The process of fabricating the anodic aluminum oxide nanotemplate includes a first step 310 of electrolytic polishing, a first anodizing step 315, an etching step 320, a second anodizing step 325 and a pore expansion 330 .

양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 제작하기 위한 전공정으로 전해연마공정을 수행한다(310).An electrolytic polishing process is performed in a whole process for fabricating the anodized aluminum nano-template (310).

알루미늄이 증착된 실리콘 웨이퍼를 산 용액속에 담근 상태에서 전기적으로 산화시키면 산소와 알루미늄이 결합하여 알루미나 막이 표면에 형성된다. 산호가 일어나는 알루미늄은 양극(positive electrode)으로 사용되어 양극산화라고 불린다. When a silicon wafer on which aluminum is deposited is oxidized electrically in a dipping state in an acid solution, oxygen and aluminum are combined to form an alumina film on the surface. Aluminum in which the coral occurs is used as a positive electrode and is called anodic oxidation.

알루미나 막은 산 용액에 의해 부식되어 식각이 일어나게 되는데, 양극산화의 속도보다 식각의 속도가 더 빠르게 되면 알루미늄 표면을 연마하는 효과를 가져오게 되는데, 이를 전해연마(elctropolishing) 공정이라 칭한다. The alumina film is etched by an acid solution. When the etching rate is faster than the anodic oxidation rate, the aluminum surface is polished. This is called an elctropolishing process.

전해연마 공정이 완료되면, 제1 양극산화 공정을 수행한다.When the electrolytic polishing process is completed, the first anodizing process is performed.

양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 제작하기 위해 2-step 양극산화 공정을 수행하는 이유는, 제1 양극 산화 공정의 경우 알루미나의 표면에 수직 방향으로 기공들이 형성되나 기공 배열이 불규칙한 특성을 지닌다.The reason for performing the 2-step anodization process to fabricate the anodic aluminum oxide nanotemplate is that in the first anodization process, pores are formed in the direction perpendicular to the surface of the alumina, but the irregularity of the pore arrangement is present.

이에, 1차 양극산화 공정을 수행한 후 양극산화에 의해 형성된 알루미나 층을 산 용액속에서 화학적으로 녹여서 제거하여 딤플(dimple)이 규칙적으로 배열된 알루미늄 표면이 노출되면, 제2 양극산호를 진행하여 규칙적으로 배열된 기공을 형성한다.After the first anodization process, the alumina layer formed by the anodic oxidation is chemically dissolved in the acid solution and removed. When the aluminum surface on which the dimples are regularly arranged is exposed, the second anodic coral proceeds To form regularly arranged pores.

알루미늄이 알루미나로 변하면서 부피가 증가하므로, 이에 따른 스트레스로 인해 시간이 지나면서 기공들이 자기정렬(self-ordering)에 의해 정렬되게 된다. 2차 양극 산화 공정을 수행하면, 기공들이 벌집과 같은 다공성 육각형 구조로 규칙적으로 배열되게 된다.As the volume of aluminum changes to alumina, the pores become aligned by self-ordering over time due to the stress caused thereby. When the secondary anodizing process is performed, pores are regularly arranged in a porous hexagonal structure such as a honeycomb.

이와 같이, 2-step 양극산화 공정이 완료되면(315 내지 320), 실리콘 웨이퍼에 전기를 가하지 않은 상태에서 식각하여 기공의 깊이와 기공간의 간격을 처음과 같이 유지하면서 기공의 직경만 크게 만드는 기공 확장 공정을 수행한다. Thus, when the 2-step anodizing process is completed (315 to 320), the silicon wafer is etched in the state where no electric power is applied, so that the depth of the pores and the space between the pores are maintained at the same time, Expansion process is performed.

이를 통해 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 제작할 수 있다.This makes it possible to produce anodized aluminum nanotemplates.

이와 같은 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트 제작이 완료되면, 도 4의 410에 도시된 바와 같이 촉매 물질을 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트에 주입한다. 여기서, 촉매 물질은 광촉매 물질 전구체일 수 있다. When the anodic aluminum nano-template is fabricated, the catalyst material is injected into the anodized aluminum nano-template as shown in 410 of FIG. Here, the catalyst material may be a photocatalyst material precursor.

촉매 물질은 금속 산화물 나노 입자와 금속 전구체를 포함할 수 있다.The catalytic material may comprise metal oxide nanoparticles and a metal precursor.

예를 들어, 촉매 물질은 산화아연 나노입자, 이산화티타늄 나노입자, 이산화주석 나노입자, 실리카 나노입자 및 알루미나 나노입자, 바나듐(vanadium) 나노 입자, 질소(nitrogen) 나노입자, 구리(Cu) 나노입자 및 망가니즈(Mn) 나노입자로 구성되는 군에서 선택되는 나노 입자 및 이의 전구체 물질을 포함할 수 있다. For example, the catalytic material may be selected from the group consisting of zinc oxide nanoparticles, titanium dioxide nanoparticles, tin dioxide nanoparticles, silica nanoparticles and alumina nanoparticles, vanadium nanoparticles, nitrogen nanoparticles, copper (Cu) nanoparticles And manganese (Mn) nanoparticles, and nanoparticles thereof and precursor materials thereof.

또한, 촉매 물질은 금속 전구체 물질을 포함할 수 있는데, 금속 전구체 물질들은 가수 분해(hydrolysis) 반응을 통해 금속 산화물 생성이 가능한 물질들을 의미한다.In addition, the catalytic material may comprise a metal precursor material, which refers to materials capable of forming metal oxides through a hydrolysis reaction.

예를 들어, 금속 전구체 물질은 실리카 전구체의 경우 tetraethyl orthosilicate(TEOS) 등이 있으며, 타이타니아 전구체의 경우에는 titanium (IV) isopropoxide (TTIP) 등이 있다.For example, metal precursor materials include tetraethyl orthosilicate (TEOS) for silica precursors and titanium (IV) isopropoxide (TTIP) for titania precursors.

또한 촉매 물질에는 금속 산화물 나노 입자의 성장 및 응집을 방지하기 위한 첨가제가 추가적으로 혼합될 수도 있다. 첨가제의 예로는 아세틸아세토네이트(acetyl acetonate)가 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 나노 입자의 성장 및 응집을 방지하는데에 이용되는 공지의 첨가제들이 모두 사용될 수 있다.The catalyst material may further include an additive for preventing growth and agglomeration of the metal oxide nanoparticles. Examples of the additive include acetyl acetonate, but not limited thereto, and all known additives used for preventing growth and aggregation of nanoparticles can be used.

다른 예를 들어, 촉매물질은 형상 제어 첨가물이 포함될 수도 있다. 여기서, 형상 제어 첨가물은 고분자인 폴리온 환원제를 포함할 수 있다. 폴리온 환원제는 2개 이상의 히드록시키(-OH)를 가진 지방족화합물로 이루어진 환원제로 금속전구체를 금속 입자로 환원시키는 역할을 수행한다. 폴리온 환원제를 사용하면 금속 전구체의 환원 때문에 금속 씨드 입자 생성에 오랜 시간이 걸리지만 씨드 입자의 크기와 형태를 용이하게 제어할 수 있는 장점이 있다.In another example, the catalytic material may include a shape control additive. Here, the shape control additive may include a polyanion reducing agent which is a polymer. The polyion reducing agent is a reducing agent composed of an aliphatic compound having two or more hydroxyl groups (-OH) and serves to reduce the metal precursor to metal particles. The use of a polyion reducing agent takes a long time to produce metal seed particles due to the reduction of the metal precursor, but has the advantage that the size and shape of seed particles can be easily controlled.

촉매물질에 형상 제어 첨가물이 포함되는 경우, 금속 전구체 물질대 형상 제어 첨가물의 비율은 예를 들어, 1: 5~7로 혼합될 수 있다.If the catalyst material comprises a shape control additive, the ratio of the metal precursor material to the shape control additive can be mixed, for example, from 1: 5 to 7.

이와 같이, 촉매 물질을 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트에 주입한 후 나노 구조체가 형성되면 가열소성하거나 선택적으로 식각하여 제거함으로써 알루미늄을 제거한다(415).After the catalyst material is injected into the anodized aluminum nano-template, the aluminum is removed (415) when the nanostructure is formed by heating or calcining or selectively etching and removing.

이때, 촉매물질을 주입한 후 알루미나를 녹여서 양극산화 알루미나 나노 템플레이트의 역구조를 형성한 후 역구조에 금속 또는 금속 산화물을 도금하여 다공성 그물망 구조의 금속 산화물 나노 구조체를 형성할 수 있다.At this time, after the catalytic material is injected, the alumina is melted to form an inverted structure of the anodized alumina nanotemplate, and then metal or metal oxide is plated on the reverse structure to form the metal oxide nanostructure of the porous network structure.

다른 예를 들어, 촉매 물질을 주입한 후 반응성 이온 식각 공정을 통해 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트의 알루미늄을 제거할 수도 있다.Alternatively, aluminum may be removed from the anodized aluminum nanotemplate through a reactive ion etching process after the catalytic material is implanted.

알루미늄을 제거한 후 열처리 공정을 수행하여 최종 다공성 그물 구조의 금속 산화물 나노 구조체를 제작할 수 있다(420). 도 5에 본 발명의 일 실시예에 따라 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트를 이용하여 제작된 다공성 금속 산화물 나노 구조체가 도시되어 있다.After the aluminum is removed, a heat treatment process is performed to fabricate a metal oxide nanostructure having a final porous network structure (420). FIG. 5 illustrates a porous metal oxide nanostructure fabricated using an anodized aluminum nanotemplate according to an embodiment of the present invention.

이와 같이, 양극산화 알루미늄 나노 템플레이트에 촉매 물질을 주입하여 다공성 금속 산화물 나노 구조체를 제작함으로써, 금속 산화물 나노 구조체 형성시의 크랙 발생을 최소화할 수 있는 이점도 있다.Thus, there is an advantage that cracking at the time of forming the metal oxide nanostructure can be minimized by forming a porous metal oxide nanostructure by injecting a catalyst material into the anodized aluminum nano-template.

도 4와 같이 제작된 금속 산화물 나노 구조체(210)는 각 필터(125)에 포함될 수 있다. 각 필터(125)에 포함된 금속 산화물 나노 구조체(210)는 발광부(220)에 의해 방사되는 광원에 의한 광촉매 분해 반응을 야기시키고, 이로 인해 유입되는 공기중의 유해성분이 흡착, 제거되게 된다.The metal oxide nanostructure 210 fabricated as shown in FIG. 4 may be included in each filter 125. The metal oxide nanostructure 210 included in each filter 125 causes a photocatalytic decomposition reaction by a light source emitted by the light emitting unit 220, thereby causing harmful components in the introduced air to be adsorbed and removed.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터의 구조를 도시한 도면이다.6 is a view showing a structure of a filter according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터(600)는 제1 레이어에 금속 산화물 나노 구조체(610)가 위치되며, 금속 산화물 나노 구조체(610)에 일정 간격 이격되어 제2 레이어에 발광부(620)가 배치된다.6, the filter 600 according to another embodiment of the present invention includes a metal oxide nanostructure 610 disposed on a first layer and a metal oxide nanostructure 610 spaced from the metal oxide nanostructure 610 by a predetermined distance, A light emitting portion 620 is disposed on the layer.

금속 산화물 나노 구조체(610)과 발광부(620)는 병렬적으로 위치된다. 이에 따라, 금속 산화물 나노 구조체(610)는 일정 간격 이격되어 배치된 발광부(620)에 의해 방사되는 광원에 의해 광촉매 분해 반응을 일으켜 금속 산화물 나노 구조체(610)로 유입되는 공기에서 유해성분을 흡착하여 효과적으로 제거할 수도 있다.The metal oxide nanostructure 610 and the light emitting portion 620 are disposed in parallel. Accordingly, the metal oxide nanostructure 610 causes a photocatalytic decomposition reaction by a light source emitted by the light emitting unit 620 spaced apart from the metal oxide nanostructure 610, thereby adsorbing harmful components from air introduced into the metal oxide nanostructure 610 So that it can be effectively removed.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

110: 프레임
120: 필터부110: frame
120:

Claims (5)

양극산화 알루미늄 템플레이트(AAO(anodized aluminum oxide) template)에 광촉매 물질 전구체를 주입하는 제1 공정;
상기 제1 공정이 완료되면, 알루미늄을 제거하는 제2 공정; 및
상기 제2 공정이 완료된 후 열처리하여 다공성 그물망 구조의 금속 산화물 나노 구조체를 제조하는 제3 공정을 포함하는 나노 구조체 제조 공정.
A first step of injecting a photocatalyst material precursor into an anodized aluminum oxide (AAO) template;
A second step of removing aluminum when the first step is completed; And
And a third step of preparing a metal oxide nanostructure having a porous network structure by heat treatment after the completion of the second step.
제1 항에 있어서,
상기 양극산화 알루미늄 템플레이트는 실리콘 웨이퍼에 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 제조 공정.
The method according to claim 1,
Wherein the anodic aluminum oxide template is deposited on a silicon wafer to form a nanostructure.
제1 항에 있어서,
상기 촉매 물질은 금속 산화물 나노 입자 및 금속 전구체를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 제조 공정.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst material comprises metal oxide nanoparticles and a metal precursor.
상기 금속 산화물 나노 입자는 산화아연 나노입자, 이산화티타늄 나노입자, 이산화주석 나노입자, 실리카 나노입자, 알루미나 나노입자, 바나듐(vanadium) 나노 입자, 질소(nitrogen) 나노입자, 구리(Cu) 나노입자 및 망가니즈(Mn) 나노입자로 구성되는 군에서 선택되는 나노입자 및 이의 전구체 물질 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 금속 전구체 물질은 실리카 전구체 또는 타이타니아 전구체를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 제조 공정.
The metal oxide nanoparticles may be selected from the group consisting of zinc oxide nanoparticles, titanium dioxide nanoparticles, tin dioxide nanoparticles, silica nanoparticles, alumina nanoparticles, vanadium nanoparticles, nitrogen nanoparticles, copper (Cu) And nanoparticles selected from the group consisting of manganese (Mn) nanoparticles and precursor materials thereof,
Wherein the metal precursor material comprises a silica precursor or a titania precursor.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 항에 따라 제조된 나노 구조체를 포함하는 필터.
A filter comprising a nanostructure produced according to any one of claims 1 to 4.
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