KR20160039135A - 혼합 가스에 대한 제거 성능이 우수한 광촉매 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광촉매 표면의 흡착 성능을 향상시켜, 경쟁반응에서 뒤쳐지는 가스를 포함하는 혼합 가스를 광촉매 반응 초기부터 분해할 수 있는 광촉매 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 광촉매 필터 제조 방법은 광촉매 물질인 TiO2 나노파우더와 금속 화합물을 물에 분산하여 광촉매 분산액을 제조하는 단계, 광촉매 분산액을 지지체에 코팅하는 단계, 및 코팅된 지지체를 건조하는 단계 및 건조된 지지체를 소결하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명의 광촉매 필터는 지지체, 상기 지지체 상에 코팅된 광촉매 물질과 금속 화합물을 포함한다.

Description

혼합 가스에 대한 제거 성능이 우수한 광촉매 필터 및 그 제조 방법 {A Photocatalytic Filter for Efficient Removal of Mixed Gas and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 광촉매 필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광촉매 표면의 흡착 성능을 향상시켜, 경쟁반응에서 뒤쳐지는 가스를 포함하는 혼합 가스를 광촉매 반응 초기부터 분해할 수 있는 광촉매 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광촉매 반응(光觸媒反應, photocatalytic reaction)이란 이산화티타늄(TiO2) 등의 광촉매 물질 사용하는 반응을 의미하며, 물의 광분해, 은과 백금 등의 전석(電析) 반응, 유기물의 분해 등이 광촉매 반응으로 알려져 있다. 이러한 광촉매 반응은 새로운 유기합성 반응에 대한 응용, 초순수 제조 등에 대한 응용도 시도되고 있다.
공기 중에 존재하는 암모니아, 아세트산(acetic acid), 아세트알데하이드와 같은 유해 가스 내지 악취 유발 물질은 상술한 광촉매 반응에 의해 분해되고, 이와 같은 광촉매 반응을 활용한 공기 정화 장치는 광원(자외선 등)과 광촉매 물질이 코팅된 필터만 있으면 반영구적으로 사용이 가능하다. 광촉매 필터는 광촉매 반응 효율이 떨어질 때 필터의 재생을 통해 광촉매 반응 효율을 회복시킨 후 다시 사용할 수 있어 반영구적이라 할 수 있다.
특히 자외선 광원으로 UV LED를 사용하는 경우에는 기존의 수은 램프 등과 달리 램프 내부의 유해한 가스가 필요 없기 때문에 친환경적이고, 에너지 소비효율이 높으며, 크기가 작아 각종 설계에 유리하다.
하지만 프리필터나 헤파필터와 같이 공기가 필터를 거치면서 물리적으로 집진되는 기존의 필터와 달리, 광촉매 필터는 유해가스를 포함하는 공기가 필터를 통과하면서 필터의 표면과 접촉하여 흡착된 유해가스가 광촉매 반응에 의해 형성되는 ㆍOH, O2 ㆍ- 와 같은 활성산소종에 의해 분해되는 구조로서, 광촉매 표면의 활성 싸이트에 목표로 하는 물질이 얼마나 효율적으로 접촉하는 가가 제거 효율에 큰 영향을 미친다.
광촉매 필터의 광촉매 반응 효율은 공기 정화 능력과 직결된다. 다시 말하면 광촉매 반응 효율이 좋은 공기 정화기를 사용하는 공간의 유해가스는, 동일한 크기와 구조이지만 상대적으로 효율이 떨어지는 공기 정화기를 사용하는 공간의 유해가스보다 빨리 분해된다.
한편 공기 중에 복수 종의 유해가스가 혼합된 상태일 때에는 광촉매 필터의 표면에 먼저 흡착되는 유해가스가 먼저 분해됨을 확인하였다. 따라서 유해가스 중 광촉매 표면에 대한 흡착율이 높은 가스일수록 빨리 분해되고, 광촉매 표면에 대한 흡착율이 낮은 가스는 광촉매 표면에 대한 흡착율이 높은 가스가 어느 정도 분해되고 난 후에야 광촉매 표면에 흡착되어 분해된다.
공기청정기 협회의 탈취 성능 시험방법은 아세트알데하이드, 암모니아, 아세트산 3종의 혼합가스에 대한 제거률을 평가하는 방법이다. 그런데 실험 결과 기존에 상업화되어 있는 TiO2 광촉매는 혼합가스에 대한 제거율 실험시 아세트알데하이드의 제거 성능이 낮음을 확인하였다. 이는 아세트알테하이드가 경쟁반응에서 다른 가스보다 늦게 반응하기 때문이다. 즉 종래의 광촉매 필터는 경쟁반응에서 먼저 반응하는 유해가스를 분해한 후, 경쟁에서 뒤쳐지는 유해가스를 나중에 분해하는 구조이다.
그러나 이러한 기존의 광촉매 필터의 성향은 공기청정기의 입장에서 그다지 바람직하지 않다. 즉 광촉매 반응의 원리를 이용하는 공기청정기의 경우, 유해 가스의 분해 성능이 중요함은 물론, 모든 유해 가스에 대한 분해 성능이 우수해야 하며, 모든 유해 가스에 대해 경쟁 반응 없이 초기부터 분해가 이루어지도록 할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 혼합 가스 상에서도 각각의 가스에 대한 제거율이 좋고, 지지체(base)에 부착성이 우수한 광촉매 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 광촉매 물질인 TiO2 나노파우더와 금속 화합물을 물에 분산하여 광촉매 분산액을 제조하는 단계, 광촉매 분산액을 지지체에 코팅하는 단계, 및 코팅된 지지체를 건조하는 단계 및 건조된 지지체를 소결하는 단계를 포함하는 광촉매 필터 제조 방법을 제공한다.
여기서 상기 광촉매 분산액에 분산하는 금속 화합물은 나노파우더일 수 있다.
또한 본 발명은 광촉매 필터는 지지체, 상기 지지체 상에 코팅된 광촉매 물질과 금속 화합물을 포함하는 광촉매 필터를 제공한다.
본 발명은 이산화티타늄(TiO2) 나노파우더와 금속화합물을 물에 분산하는 광촉매 분산액 제조 단계; 상기 광촉매 분산액으로 광촉매 지지체를 코팅하는 단계; 코팅된 상기 광촉매 지지체를 건조시키는 단계; 및 건조된 상기 광촉매 지지체를 소결하는 단계;를 포함하는 광촉매 필터 제조방법이다.
상기 금속화합물은 텅스텐(W) 화합물을 포함할 수 있다.
상기 텅스텐(W) 화합물은 H2WO4일 수 있다.
상기 텅스텐(W) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.0032 내지 0.0064의 몰비를 가질 수 있다.
상기 금속화합물은 철(Fe) 화합물을 포함할 수 있다.
상기 철 화합물은 Fe2O3일 수 있다.
상기 철(Fe) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.005 내지 0.05의 몰비를 가질 수 있다.
상기 철 화합물은 나노파우더일 수 있다.
상기 나노사이즈 파우더의 철(Fe) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.00125 내지 0.0125의 몰비를 가질 수 있다.
상기 광촉매 지지체는 다공성 세라믹 재질을 포함할 수 있다.
상기 광촉매 지지체에 코팅하는 단계는 광촉매 지지체를 분산액에 담그는 것을 포함할 수 있다.
상기 소결 단계는 350 ~ 500 ℃의 온도에서 0.5~3시간 동안 이루어질 수 있다.
또한 본 발명은 광촉매 지지체; 상기 광촉매 지지체 상에 코팅된 광촉매 물질과 금속화합물;을 포함하며, 상기 금속화합물은 텅스텐(W) 화합물 및 철(Fe) 화합물을 포함하는 광촉매 필터이다.
상기 텅스텐 화합물은 H2WO4이고, 철 화합물은 Fe2O3일 수 있다.
상기 텅스텐(W) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.016~0.048의 몰비를 가지고, 상기 철 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.005~0.025의 몰비를 가질 수 있다.
상기 철 화합물은 나노사이즈 파우더일 수 있다.
상기 텅스텐(W) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.016~0.048의 몰비를 가지고, 상기 철 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.00125~0.00625의 몰비를 가질 수 있다.
상기 광촉매 지지체는 다공성 세라믹일 수 있다.
상기 광촉매 물질과 금속화합물은 소결되어 광촉매 지지체 상에 고착될 수 있다.
본 발명의 광촉매 필터에 의하면, 혼합 가스 상에서도 각각의 가스에 대한 제거율이 모두 좋고, 경쟁반응의 우열 없이 초기부터 모든 가스에 대한 제거율이 우수하다.
또한 본 발명의 광촉매 필터의 제조방법에 의하면, 지지체에 대한 광촉매 물질의 부착성이 우수하다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래의 광촉매 필터와 본 발명에 따른 제1실시예의 광촉매 필터를 각각 사용할 때, 시간이 지남에 따라 공기 중에 혼합되어 존재하는 유해가스인 암모니아, 아세트알데하이드, 아세트산의 잔존율을 나타낸 도면, 그리고
도 2는 종래의 광촉매 필터와 본 발명에 따른 제1실시예 및 제2실시예의 광촉매 필터를 각각 사용할 때, 시간이 지남에 따라 공기 중에 혼합되어 존재하는 유해가스인 암모니아, 아세트알데하이드, 아세트산의 잔존율을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명에 의해 개시되는 기술은 아세트알데하이드, 암모니아 및 아세트산에 대한 흡착과 분해 효율이 향상된 광촉매 필터에 관한 것이다. 이는 산화티타늄(TiO2)에 금속 내지 금속 산화물을 도입함으로써 제조된다.
이러한 광촉매필터는 물에 TiO2 나노파우더와 함께 하나 이상의 금속 화합물을 분산하고, 지지체를 이러한 분산액에 담그어 코팅하고, 코팅된 지지체를 건조한 후, 이를 소결하는 방식으로 제조된다.
지지체 상에 형성된 광촉매 물질은, 자외선에 조사될 경우 광학적으로 활성화되어, 광촉매 물질에 흡착된 오염물질을 광촉매 반응을 통해 분해하게 된다. 이러한 오염물질은 세균이나 미생물, 유기물 그리고 다양한 화합물일 수 있다. UV LED와 같은 자외선 광원을 이용하여 자외선을 직접 광촉매 물질에 조사하는 형태는 공기정화기 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 제1실시예의 광촉매 필터는 기존 TiO2 광촉매 물질에 금속 물질인 W과 Fe, 또는 그 산화물을 도입함으로써 혼합가스에 대한 제거율이 우수하다. 즉 TiO2 광촉매에 금속 내지 금속 산화물을 첨가함으로써, 광촉매 표면의 산도를 조절하여 유기물의 흡착 성능이 향상되고 이로 인해 가스 제거율을 향상 시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 제2실시예의 광촉매 필터는 기존 기존 TiO2 광촉매 물질에 금속 물질인 W과 Fe, 또는 그 산화물을 도입함에 있어서 Fe 화합물을 나노사이즈로 도입함으로써 혼합가스에 대한 제거율이 더욱 우수하다.
[광촉매 필터의 제조 방법]
본 발명에 따른 광촉매 필터의 제조 방법은 다음과 같다.
제조 공정은 광촉매 물질인 TiO2 나노파우더와 W 화합물, Fe 화합물을 물에 분산하여 광촉매 분산액을 제조하는 단계, 광촉매 분산액을 다공성 세라믹 하니컴 지지체(지지체)에 코팅하는 단계, 코팅된 지지체를 건조하는 단계 및 건조된 지지체를 소결하는 단계로 구분할 수 있다.
기존에 상용화된 광촉매 물질인 TiO2 나노파우더로서는 에보닉 P25 파우더를 사용하였다.
W 화합물은 H2WO4, WO3, WCl6, CaWO4 등을 사용할 수 있으며, Fe 화합물은 FeCl2, FeCl3, Fe2O3, Fe(NO3)3 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 W 화합물로는 H2WO4 를 사용하였으며, Fe 화합물로는 Fe2O3를 사용하였다.
W 화합물 중에서 H2WO4(tungsten oxide hydrate)를 사용한 이유는 광촉매 물질에 WO3를 도입하기 위함이며, H2WO4는 바로 이러한 WO3를 도입하기 위한 전구체로서 사용된다.
광촉매에 Fe를 도입하는 물질로는 FeCl3, Fe2O3, Fe(NO3)3 등을 사용할 수 있으나, 이들 중 FeCl3, Fe(NO3)3는 상기 H2WO4와 혼합 시 혼합 과정에서 문제가 있거나 광촉매 활성의 향상이 확인이 되지 않았다. 반면, 실험 결과 Fe2O3는 H2WO4와 함께 광촉매 활성의 시너지효과를 얻을 수 있어, Fe 화합물로서는 Fe2O3를 사용하는 것이 바람직하다.
제1실시예에서 TiO2 1몰 대비 H2WO4는 0.0032~0.064몰, Fe2O3는 0.005~0.05몰을 사용할 수 있고, 바람직하게는 TiO2 1몰 대비 H2WO4는 0.016~0.048몰, Fe2O3는 0.005~0.025몰을 사용하는 것이 좋다.
한편 광촉매에 Fe를 도입하는 물질로 나노사이즈의 파우더를 사용하는 경우 광촉매 활성 효과가 더욱 향상됨을 확인하였다. 즉 제2실시예에서, 나노사이즈의 Fe2O3를 사용하는 경우 광촉매 활성 효과가 더욱 향상되는데, 이 때 TiO2 1몰 대비 H2WO4는 0.0032~0.064몰, Fe2O3는 0.00125~0.0125몰을 사용할 수 있고, 바람직하게는 TiO2 1몰 H2WO4는 0.016~0.048몰, Fe2O3는 0.00125~0.00625몰을 사용하는 것이 좋다.
광촉매 지지체로는 금속, 활성탄, 세라믹 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 광촉매 물질의 부착력을 증진시키기 위하여 다공성 세라믹 하니컴을 지지체로 사용하였다. 다공성 세라믹 하니컴을 지지체로 사용할 때에는 코팅 시 나노 광촉매 분산액이 세라믹 기공에 침투하여 건조 후 앵커링(anchoring)되어 광촉매의 부착력을 증진시킬 수 있다. 금속 지지체의 경우는 다공성 세라믹 재질보다 광촉매 물질의 부착이 용이하지 못하며, 활성탄은 기공을 가지고 있으나 소결 시 파손되는 경우가 있어 지지체로 사용하기 까다롭다. 따라서 금속을 지지체로 사용하는 경우에는, 해당 금속에 코팅이 용이하도록 제작된 광촉매 분산액이 필요하다. 광촉매는 어느 물질에도 코팅할 수 있다고 알려져 있으나. 각 지지체의 성질에 맞춰 분산액을 제조할 필요가 있다. 기공을 갖는 활성탄에 직접 코팅을 하는 방법도 있으나, 광촉매 코팅에 의해 기공의 표면적이 감소하여, 활성탄의 고유 역할을 잃을 가능성이 있어, 금속과 마찬가지로 지지체의 성질에 맞는 코팅 조건을 찾는 것이 중요하다 할 것이다.
광촉매 분산액 제조단계에서는 에보닉 사의 P25 TiO2 파우더와 W 화합물, Fe 화합물(또는 그 나노파우더)을 실리콘계 분산제를 이용하여 분산한다. 실리콘계 분산제는 P25 TiO2 파우더와 W 화합물, Fe 화합물로 구성된 고형분 대비 0.1~10 wt%를 적용한다. 실리콘계 분산제 0.1~10 wt%를 물에 용해한 후 P25 TiO2 나노파우더, W 화합물, Fe 화합물을 투입하고, 교반 또는 볼밀(ball mill) 분산하면, 고형분 20~40 wt%로 구성된 TiO2 분산액(무게비 기준: 전체 분산액 대비 고형분의 무게)을 얻는다. 이 때 분산제는 1종 이상을 사용할 수 있다.
코팅 단계에는 다공성 세라믹 지지체를 상기 제조한 광촉매 분산액에 dip 코팅을 하였다. dip 코팅시 세라믹의 기공에 상기 제조한 광촉매 분산액이 충분히 흡수될 수 있도록 1 ~ 5 분 정치한다.
건조 단계에서는 광촉매가 코팅된 세라믹 지지체를 150~200℃의 건조기에 3~5분 두어 물을 건조하였다.
소결 단계에서는 상기 건조 단계를 거친 광촉매가 코팅된 세라믹 하니컴을 고온 전기로 350~500℃에서 0.5~3시간 소결하였다. 실험 결과 소결온도가 300℃ 이하일 경우 코팅된 광촉매가 지지체로부터 떨어지는 현상이 발생하였고, 400~500℃에서는 광촉매의 부착성이 우수함을 확인하였다. 500℃가 넘는 경우에는 광촉매 물질이 변성되어 오히려 광촉매 반응효율이 떨어진다. 본 실험으로부터 광촉매의 부착성은 소결 온도에 영향을 크게 받음을 알 수 있었다.
[혼합가스 제거실험]
1. 제1실시예
TiO2 단독으로 이루어진 종래의 광촉매 필터와 본 발명에 따른 제1실시예의 광촉매 필터를 사용한 혼합가스 제거 실험은 1 m3 챔버에서 진행하였으며, 혼합 가스 내에 있는 각 가스의 농도는 10ppm으로 하였다. 종래의 광촉매 필터와 본 발명의 광촉매 필터는 지지체와 광촉매 물질의 loading 양이 모두 동일하게 2.5g이며 동일한 자외선 광원을 활용하여 자외선을 조사하였다.
본 발명에 따른 제1실시예의 광촉매 필터는 각 성분의 mole비가 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.01인 경우, TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015인 경우, 그리고 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.02인 경우로 구성하여 각각 비교하였다.
TiO2 단독 구성인 기존의 광촉매 필터와 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 상기 광촉매 필터의 혼합가스 제거 성능을 실험한 결과를 기재한 아래 표 1과 표 2를 참조하면, TiO2가 단독으로 코팅된 종래의 광촉매 필터를 이용한 혼합 가스 제거 실험 시, 아세트알데하이드는 30분까지 제거되지 않고, 다른 가스가 어느 정도 제거된 후에야 제거되기 시작하였다. 반면 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 광촉매 필터는 탈취 실험 처음부터 아세트알데하이드 제거되고, 암모니아 제거 성능도 종래에 비해 향상되어, 전체적인 탈취 성능이 향상됨을 알 수 있다.
반응 시작 후, 30 분에서 제거율
제거율 (%) P25-TiO2 H2WO4/Fe2O3(0.010)/TiO2 H2WO4/Fe2O3(0.015)/TiO2 H2WO4/Fe2O3(0.020)/TiO2
NH3 40 52.6 70 63.2
CH3CHO 0 20 20 20
CH3COOH 50 30 50 35
Total 22.5 30.7 40 34.5
반응 시작 후, 120 분에서 제거율
제거율 (%) P25-TiO2 H2WO4/Fe2O3(0.010)/TiO2 H2WO4/Fe2O3(0.015)/TiO2 H2WO4/Fe2O3(0.020)/TiO2
NH3 55 73.7 85 75
CH3CHO 25 60 60 50
CH3COOH 85 70 75 60
Total 47.5 65.9 70 58.75
Total removal (%) ={( CH 3 CHO 제거율)*2 + NH 3 제거율 + CH 3 COOH 제거율}/4
* 몰비 (mole ratio)
TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 100 / 10 / 2 중량비 (TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.010 mole비)
TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 100 / 10 / 3 중량비 (TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015 mole비)
TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 100 / 10 / 4 중량비 (TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.020 mole비)
또한 본 실험 결과로부터 아세트알데하이드, 암모니아, 아세트산 3종의 혼합가스상에서도 각각의 가스에 대한 제거율이 좋고 부착성이 우수한 광촉매 필터는 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015 mole비를 가지고 350~500℃에서 소결하여 제조하는 것이 바람직함을 확인할 수 있다.
도 1과 아래 표 3은 종래의 P25 광촉매 필터와 본 발명의 제1실시예에 따른 광촉매 필터의 mole비를 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015 로 구성한 경우의 탈취 성능을 비교한 것이다.
Gas 30분 뒤 제거율(%) 120분 뒤 제거율(%)
P25
광촉매 필터 		제1실시예의
광촉매 필터		 P25
광촉매 필터		 제1실시예의
광촉매 필터
NH3 40% 70% 55% 85%
CH3CHO 0% 20% 25% 60%
CH3COOH 50% 50% 85% 75%
total 22.5% 40% 47.5% 70%
이를 살펴보면, 종래의 P25 광촉매 필터에 비해 본 발명의 제1실시예에 따른 광촉매 필터의 mole비를 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015 로 구성한 경우 탈취 성능이 현저히 상승됨을 확인할 수 있다.
2. 제2실시예
TiO2 단독으로 이루어진 종래의 P25 광촉매 필터와 본 발명에 따른 제1실시예의 광촉매 필터와 제2실시예의 광촉매 필터를 사용한 혼합가스 제거 실험은 4 m3 챔버에서 진행하였으며, 혼합 가스 내에 있는 각 가스의 농도는 10ppm으로 하였다. 종래의 광촉매 필터와 본 발명의 광촉매 필터는 지지체와 광촉매 물질의 loading 양이 모두 동일하게 2.5g이며 동일한 자외선 광원을 활용하여 자외선을 조사하였다.
본 발명에 따른 제1실시예의 광촉매 필터는 각 성분의 mole비가 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015가 되도록 구성하였고, 제2실시예의 광촉매 필터는 각 성분의 mole비가 TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.005가 되도록 구성하였다.
TiO2 단독 구성인 기존의 P25 광촉매 필터, 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 상기 광촉매 필터, 제2실시예에 따라 제조된 상기 광촉매 필터의 혼합가스 제거 성능을 실험한 결과를 기재한 아래 표 4와 도 2를 참조하면, TiO2가 단독으로 코팅된 종래의 광촉매 필터를 이용한 혼합 가스 제거 실험 시, 아세트알데하이드는 30분까지는 거의 제거되지 않고, 마찬가지로 다른 가스가 어느 정도 제거된 후에야 제거되기 시작하였다. 반면 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 광촉매 필터는 탈취 실험 처음부터 아세트알데하이드 제거되고, 암모니아 제거 성능도 종래에 비해 향상되어, 전체적인 탈취 성능이 향상됨을 알 수 있다. 한편 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 광촉매 필터는 제1실시예의 경우보다 암모니아, 아세트알데하이드 및 아세트산에 대한 탈취 성능이 더욱 향상되었음을 확인할 수 있다.
시간별 각 기체의 제거율
Time
(분) 		제거율 (%)
암모니아 ( NH 3 ) 아세트알데하이드 ( CH 3 CHO ) 아세트산 ( CH 3 COOH )
P25
광촉매 		제1실시예
광촉매 		제2실시예
광촉매 		P25
광촉매 		제1실시예
광촉매 		제2실시예
광촉매 		P25
광촉매 		제1실시예
광촉매 		제2실시예
광촉매
30 58.9 88.7 94.1 7.9 27.8 41.3 91.9 80.4 81.7
60 65.4 93.1 95.9 31.1 46.8 61.1 95.6 85.6 85.2
120 71.3 94.8 96.9 65.2 79.0 90.7 97.7 90.0 90.5
180 78.6 95.7 96.9 83.6 94.7 97.2 98.1 92.6 95.7
* 몰비 (mole ratio)
제1실시예: TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 100 / 10 / 3 중량비 (TiO2 / H2WO4 / Fe2O3 = 1.0 / 0.032 / 0.015 mole비)
제2실시예: TiO2/H2WO4 /나노Fe2O3=100/10 / 1 중량비 (TiO2/H2WO4/나노Fe2O3=1.0/ 0.032 / 0.005 mole비)
앞서 살펴본 본 발명의 광촉매 필터는 아세트알데하이드, 암모니아, 아세트산 3종의 혼합가스상에서도 각각의 가스에 대한 제거율이 모두 좋은 것을 설명하고 있으나, 본 발명의 광촉매 필터는 이들 가스 및 이들 가스의 조합뿐만 아니라, 본 발명의 과제 해결 원리에 부합하는 한 다른 가스들 및 그 조합들에 대해서도 효과를 가짐은 물론이다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (19)

  1. 이산화티타늄(TiO2) 나노파우더와 금속화합물을 물에 분산하는 광촉매 분산액 제조 단계;
    상기 광촉매 분산액으로 광촉매 지지체를 코팅하는 단계;
    코팅된 상기 광촉매 지지체를 건조시키는 단계; 및
    건조된 상기 광촉매 지지체를 소결하는 단계;
    를 포함하는 광촉매 필터 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속화합물은 텅스텐(W) 화합물을 포함하는 광촉매 필터 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 텅스텐(W) 화합물은 H2WO4인 광촉매 필터 제조방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속화합물은 철(Fe) 화합물을 포함하는 광촉매 필터 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 철 화합물은 Fe2O3인 광촉매 필터 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 철 화합물은 나노파우더인 광촉매 필터 제조방법.
  7. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 텅스텐(W) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.0032 내지 0.0064의 몰비를 가지는 광촉매 필터 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 철(Fe) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.005 내지 0.05의 몰비를 가지는 광촉매 필터 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 나노사이즈 파우더의 철(Fe) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.00125 내지 0.0125의 몰비를 가지는 광촉매 필터 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광촉매 지지체는 다공성 세라믹 재질을 포함하는 광촉매 필터 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 광촉매 지지체에 코팅하는 단계는 광촉매 지지체를 분산액에 담그는 것을 포함하는 광촉매 필터 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 소결 단계는 350 ~ 500 ℃의 온도에서 0.5~3시간 동안 이루어지는 광촉매 필터 제조 방법.
  13. 광촉매 지지체;
    상기 광촉매 지지체 상에 코팅된 광촉매 물질과 금속화합물;을 포함하며,
    상기 금속화합물은 텅스텐(W) 화합물 및 철(Fe) 화합물을 포함하는 광촉매 필터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 텅스텐 화합물은 H2WO4이고, 철 화합물은 Fe2O3인 광촉매 필터.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 철 화합물은 나노사이즈 파우더인 광촉매 필터.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 텅스텐(W) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.016~0.048의 몰비를 가지고, 상기 철 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.005~0.025의 몰비를 가지는 광촉매 필터.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 텅스텐(W) 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.016~0.048의 몰비를 가지고, 상기 철 화합물은 TiO2 1 몰에 대해 0.00125~0.00625의 몰비를 가지는 광촉매 필터.

  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 광촉매 지지체는 다공성 세라믹인 광촉매 필터.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 광촉매 물질과 금속화합물은 소결되어 광촉매 지지체 상에 고착된 광촉매 필터.
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