KR20200085626A - Method of preparing purifying apparatus accessary with photocatalyst - Google Patents
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Description
본 발명은 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 뱃지, 명찰, 열쇠고리, 반지, 귀걸이가 포함되는 다양한 종류의 액세서리에 광촉매를 도포하여 주변에서 발생되거나 유입되는 악취와 오염된 유해 공기 등을 분해하므로 건강을 보호하면서 장식물로 사용할 수 있는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing an accessory for decomposing contaminants using a photocatalyst, and more specifically, applying a photocatalyst to various types of accessories including a badge, nameplate, key ring, ring, and earring It relates to a method for manufacturing accessories for decomposing contaminants using a photocatalyst that can be used as a decoration while protecting health because it decomposes contaminated harmful air.
광촉매(photocatalyst)란 광화학(photochemistry)과 촉매(catalyst)가 결합된 의미로 빛에너지에 의하여 활성을 나타내는 촉매를 말한다. 일반적으로 촉매란 촉매 자신은 변화하지 않으면서 화학반응의 속도를 빠르게 또는 느리게 조절하는 역할을 하는 것으로서, 화학반응 과정에서는 열이나 기타 에너지원들이 사용되는데, 광촉매의 경우에는 화학반응에 사용되는 에너지로 빛을 사용한다. 햇빛이나 또는 인공 광에 의한 빛에너지를 촉매에 조사하면 빛에너지를 흡수한 촉매가 활성을 나타내어 유기물들을 산화 또는 환원시키는 역할을 한다. Photocatalyst is a combination of photochemistry and catalyst and refers to a catalyst that exhibits activity by light energy. In general, a catalyst is a catalyst itself that does not change, and serves to control the speed of a chemical reaction quickly or slowly. In the chemical reaction process, heat or other energy sources are used. In the case of a photocatalyst, it is used as the energy used for the chemical reaction. Use light. When light energy from sunlight or artificial light is irradiated to the catalyst, the catalyst that absorbs the light energy exhibits activity and serves to oxidize or reduce organic substances.
광촉매의 기능이 있을 때에는 빛 에너지를 흡수하는 것이 반드시 필요하다. 널리 이용되고 있는 기존 광촉매인 산화티타늄이 흡수할 수 있는 것은 빛의 파장이 약 380 nm 이하의 자외선이다. 이러한 산화티타늄의 광촉매반응은 자외선이 조사될 때에만, 자외선의 광량만큼 반응이 일어난다. When there is a function of a photocatalyst, it is necessary to absorb light energy. Titanium oxide, a widely used conventional photocatalyst, can absorb ultraviolet rays with a wavelength of light of about 380 nm or less. In the photocatalytic reaction of titanium oxide, only when ultraviolet light is irradiated, reaction occurs as much as the amount of ultraviolet light.
이산화티타늄은 백색 안료나 고주파용 콘덴서 소재, 저반사 코팅 등의 광학 재료, 쎈서 및 보호재료 등으로 매우 광범위하게 이용되고 있으며 특히 무한한 응용 가능성을 지닌 새로운 환경 개선형 광촉매 소재로써 매우 활발하게 연구되어지고 있다. Titanium dioxide is very widely used as a white pigment or high-frequency capacitor material, optical materials such as low-reflection coatings, steamers and protective materials, and is particularly actively researched as a new environmentally improved photocatalyst material with infinite application possibilities. have.
반도체 재료인 이산화티타늄의 광활성에 관한 연구는 1972년 후지시마 교수에 의하여 발표된 혼다-후지시마 효과에 그 시초를 두고 있다. 이산화티타늄 전극과 백금 전극으로 이루어진 전지에 광을 조사하면 약 -0.5 V에서 물의 분해가 일어나며 이산화티타늄 전극의 표면에서 산소가 발생하고 백금 전극의 주변에서 수소가 발생한다. 이는 물의 통상적인 산화 분해 전위인 +1.23 V에 크게 못 미치는 전위에서 발생하는 특이한 현상으로 후지시마 교수는 이러한 현상을 자외선에 의해 이산화티타늄의 가전자띠(valance band)의 전도띠(conduction band)로 전이되며 이때 발생하는 정공에 의하여 물의 산화가 일어나 수소를 발생시키는 것으로 설명하였다. A study on the photoactivity of titanium dioxide, a semiconductor material, is based on the Honda-Fujishima effect published by Professor Fujishima in 1972. When light is applied to a battery made of a titanium dioxide electrode and a platinum electrode, decomposition of water occurs at about -0.5 V, oxygen is generated on the surface of the titanium dioxide electrode, and hydrogen is generated around the platinum electrode. This is a peculiar phenomenon that occurs at a potential well below +1.23 V, which is the typical oxidative decomposition potential of water, and Professor Fujishima transfers this phenomenon to the conduction band of the valance band of titanium dioxide by ultraviolet light. It has been described that water is oxidized by holes generated at this time to generate hydrogen.
티타늄 광물은 지구상에서 9번째로 흔한 광물이며 지맥의 0.6%, 지표의 약 1% 정도를 차지한다. Titanium mineral is the ninth most common mineral on the planet and accounts for 0.6% of the veins and about 1% of the surface.
반도체 성질의 광촉매 물질에 고유의 띠에너지－반도체 물질 내에는 전자가 채워지지 않은 전도띠(Conduction Band, E cb)와 전자가 채워져 있는 공유띠(Valaence Band, E vb)라는 원자궤도들의 선형결합으로 이루어진 분자궤도가 존재한다. 이에 따라, 이 두 띠의 사이에는 전자가 점유할 수 없는 금지된 공간이 존재한다. 이를 띠에너지(Eg)라 하며, 그 크기는 E cb -E vb 에 해당한다. － 이상의 빛에너지를 받고 E vb 내의 전자(e-)가 여기된 후(Excitation) 생성된 전자(e-)와 정공(h+) 쌍이 유익하게 쓰이는 광화학 시스템은 기존 반응기 설계의 제약을 해소할 수 있는 빛의 전달을 가능하게 한다. Intrinsic band energy for semiconductor-based photocatalytic materials-Linear coupling of the conduction band (E cb) without electrons in the semiconductor material and the atomic orbits (Valaence Band, E vb) filled with electrons. There is a molecular orbital made up. Accordingly, there is a forbidden space between the two bands, which the electrons cannot occupy. This is called band energy (Eg), and its size corresponds to E cb -E vb. － The photochemical system in which electron (e-) and hole (h+) pairs generated after electron (e-) in E vb is excited (Excitation) and is advantageously used can overcome the limitations of the existing reactor design. It enables light transmission.
광화학 반응의 과정을 거쳐 빛에너지를 화학에너지 또는 전기에너지로 전환시키는 것은 생성된 전자/정공이 광촉매에 흡착되거나 확산층(Diffusion Layer) 내에 있는 물질을 환원/산화시키거나, 구성된 전극회로에 의하여 전류를 생성시킴으로 가능하다. 이를 활용하면 주변의 유기물질을 분해하는 환경정화는 물론, 물분해 수소제조, 태양전지 등에 활용할 수 있는 장점이 있다. The conversion of light energy to chemical energy or electrical energy through the process of photochemical reaction means that the generated electrons/holes are adsorbed by the photocatalyst or reduce/oxidize the material in the diffusion layer, or the current is generated by the constructed electrode circuit. It is possible by generating. Using this, it has the advantage that it can be used for water purification, hydrogen production, solar cells, as well as environmental purification to decompose surrounding organic materials.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명의 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 엑세서리 제조방법은 상온에서 자외선, 가시광선에 의하여 광촉매 반응이 용이하게 일어나면서 암모니아가 포함되는 악취의 제거, 유해한 공기오염 물질과 유기물질의 분해 효율을 높이는 것이 그 목적이다. The method for manufacturing an accessory for decomposing pollutants using the photocatalyst of the present invention, which has been devised to solve the problems and necessities of the prior art, is that the photocatalytic reaction is easily caused by ultraviolet light and visible light at room temperature, and ammonia is contained. Its purpose is to increase the efficiency of removal and decomposition of harmful air pollutants and organic substances.
또한, 본 발명은 적은 면적에 많은 용량의 광촉매를 도포시켜 광촉매의 표면적을 크게 하므로 광촉매 효과를 높이는 것이 그 목적이다. In addition, the present invention is to increase the photocatalytic effect because the surface area of the photocatalyst is increased by applying a large amount of photocatalyst to a small area.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법에 적용되는 광촉매는 구리(Cu)가 침착된 수소화 이산화티타늄이다. 일 실시예에서, 상기 광촉매는 자외선부터 가시광선 파장범위를 갖는 광에 의해서 전자가 여기될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 광촉매의 수소화 이산화티타늄에서 여기된 전자는 수소화 이산화티타늄에 침착된 구리로 전달되어 수소화이산화티타늄 내에서 전자가 정공과 재결합되는 것이 방지될 수 있다. 이때, 구리로 전달된 전자는 외부의 산소로 제공되어 과산소이온 라디칼(·O2-)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 광촉매에서, 수소화 이산화티타늄에서 생성된 정공(hole)은 수증기 또는 수산화이온으로 제공되어 수산화 라디칼(·OH)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 광촉매에서, 가시광선에 의해서 여기된 전자가 구리를 통해서 외부의 산소로 전달되어 과산소이온 라디칼(·O2-)을 생성하고, 이때 생성된 정공은 수증기 또는 수산화이온으로 제공되어 수산화 라디칼(·OH)을 생성하며, 과산소이온 라디칼과 수산화 라디칼이 공기오염물질을 분해하도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 가시광선에 의해서 수소화 이산화티타늄의 원자가대에서 전도대로 여기된 전자가 구리로 이동하여 전자와 정공의 재결합을 최소화시켜 광촉매의 성능을 향상시킨다. 일 실시예에서, 상기 광촉매는 악취 및 유해 공기오염물질로서 암모니아, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 또는 o-자일렌을 향상된 효율로 분해할 수 있다.In order to achieve the above object, the photocatalyst applied to the method for manufacturing an accessory for decomposing pollutants using the photocatalyst of the present invention is hydrogenated titanium dioxide deposited with copper (Cu). In one embodiment, the photocatalyst may excite electrons by light having a wavelength range from ultraviolet light to visible light. In one embodiment, electrons excited in the hydrogenated titanium dioxide of the photocatalyst can be transferred to copper deposited on the hydrogenated titanium dioxide, thereby preventing electrons from being recombined with holes in the titanium dioxide. At this time, electrons transferred to copper may be provided as external oxygen to generate a peroxygen radical (•O2-). In one embodiment, in the photocatalyst, holes generated from hydrogenated titanium dioxide may be provided as water vapor or hydroxide ions to generate hydroxyl radicals (·OH). In one embodiment, in the photocatalyst, electrons excited by visible light are transferred to external oxygen through copper to generate peroxygen radicals (·O2-), and the generated holes are provided as water vapor or hydroxide ions It produces hydroxyl radicals (OH) and allows peroxygen radicals and hydroxyl radicals to decompose air pollutants. In one embodiment, electrons excited from a valence band of hydrogenated titanium dioxide to a conduction band by visible light move to copper to minimize recombination of electrons and holes to improve the performance of the photocatalyst. In one embodiment, the photocatalyst can decompose ammonia, benzene, toluene, ethylbenzene or o-xylene as an odor and harmful air pollutant with improved efficiency.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법은 구리(Cu)가 침착된 수소화 이산화티타늄이고, 자외선에서부터 가시광선 파장범위를 갖는 광에 의한 공기 중의 암모니아, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 또는 o-자일렌의 분해 효율이 이산화티타늄, 수소화 이산화티타늄 또는 구리가 침착된 이산화티타늄에 비해서 증가되며, 수소화 이산화티타늄에서 여기된 전자는 수소화 이산화티타늄에 침착된 구리로 전달되어 수소화이산화티타늄 내에서 전자가 정공과 재결합되는 것이 방지되고, 구리로 전달된 전자는 외부의 산소로 제공되어 과산소이온 라디칼(·O2-)을 생성하며, 수소화 이산화티타늄에서 생성된 정공(hole)은 수증기 또는 수산화이온으로 제공되어 수산화 라디칼(·OH)을 생성하고, 가시광선에 의해서 여기된 전자가 구리를 통해서 외부의 산소로 전달되어 과산소이온 라디칼(·O2-)을 생성하고, 이때 생성된 정공은 수증기 또는 수산화이온으로 제공되어 수산화 라디칼(·OH)을 생성하며, 과산소이온 라디칼과 수산화 라디칼이 공기오염물질을 분해하도록 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법에 있어서, 상기 광촉매를 도포할 액세서리 몸체를 설계하고 금형을 제작하여 액세서리 몸체를 제조하는 단계; 상기 광촉매에 안료와 바인더와 용매를 혼합하여 광촉매용액을 제조하는 단계; 상기 액세서리 몸체의 지정된 위치에 상기 광촉매용액을 도포하는 단계; 및 상기 광촉매용액이 도포된 액세서리를 건조시키고 열처리하는 액세서리 완성단계; 를 포함할 수 있다. The method of manufacturing an accessory for decomposing contaminants using the photocatalyst of the present invention devised to achieve the above object is hydrogenated titanium dioxide deposited with copper (Cu), and ammonia in the air by light having a wavelength range from ultraviolet to visible light , The decomposition efficiency of benzene, toluene, ethylbenzene or o-xylene is increased compared to titanium dioxide, hydrogenated titanium dioxide or copper-deposited titanium dioxide, and electrons excited in hydrogenated titanium dioxide are copper deposited on hydrogenated titanium dioxide. It is prevented that electrons are recombined with holes in the hydrogenated titanium dioxide by being transferred, and electrons transferred to the copper are provided as external oxygen to generate peroxygen ion radicals (O2-), and holes generated from hydrogenated titanium dioxide ( The hole) is provided as water vapor or hydroxide ions to generate hydroxyl radicals (OH), and electrons excited by visible light are transferred to external oxygen through copper to generate peroxygen radicals (O2-), In this case, the produced holes are provided as water vapor or hydroxide ions to generate hydroxyl radicals (·OH), and in the method of manufacturing accessories for decomposing contaminants using a photocatalyst that allows peroxygen radicals and hydroxyl radicals to decompose air pollutants, Designing an accessory body to apply the photocatalyst and manufacturing a mold to produce an accessory body; Preparing a photocatalyst solution by mixing a pigment, a binder, and a solvent in the photocatalyst; Applying the photocatalyst solution to a designated location on the accessory body; And an accessory completion step of drying and heat treating the accessory coated with the photocatalyst solution. It may include.
상기 광촉매는 직경 3 나노미터 내지 11 나노미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값에 의한 입자로 이루어질 수 있다. The photocatalyst may be formed of particles having any one value selected from a range of 3 nanometers to 11 nanometers in diameter.
상기 광촉매는 일루메나이트 티타늄 산화물 원석으로부터 염소법으로 제조된 이산화티타늄으로 이루어질 수 있다.The photocatalyst may be made of titanium dioxide produced by a chlorine method from an ilmenite titanium oxide ore.
상기 용매는 알콜로 이루어질 수 있다.The solvent may be made of alcohol.
상기 광촉매용액은 상기 광촉매 30 중량%, 상기 용매 45 중량%, 상기 바인더 25 중량%로 이루어질 수 있다.The photocatalyst solution may be composed of 30% by weight of the photocatalyst, 45% by weight of the solvent, and 25% by weight of the binder.
상기 건조는 상기 광촉매용액이 도포된 액세서리를 섭씨 25 도, 습도 50 %, 바람이 없는 환경에서 5 내지 6 시간 동안 자연 건조시키는 구성으로 이루어질 수 있다.The drying may be configured to naturally dry the accessory coated with the photocatalyst solution for 25 to 5 degrees Celsius, 50% humidity, and 5 to 6 hours in a windless environment.
상기 열처리는 상기 건조된 액세서리를 섭씨 70 내지 80 도 환경의 챔버에서 2 내지 3 시간 동안 가열하는 구성으로 이루어질 수 있다. The heat treatment may consist of heating the dried accessory in a chamber of 70 to 80 degrees Celsius for 2-3 hours.
상기와 같은 구성의 본 발명은 상온에서 가시광선, 자외선을 조사받으면 광촉매 반응이 용이하게 일어나면서 악취, 오염물질이 포함된 유기물질의 분해반응 효율이 향상되는 장점이 있다. The present invention has the advantage of improving the decomposition reaction efficiency of organic substances containing odors and pollutants while easily reacting with photocatalyst when irradiated with visible light or ultraviolet light at room temperature.
또한, 작은 크기의 액서서리 표면에 많은 용량의 광촉매를 도포시켜 광촉매의 표면적을 높이므로 광촉매 효율을 높이는 장점이 있다. In addition, since a large amount of photocatalyst is applied to the small-sized accessory surface to increase the surface area of the photocatalyst, there is an advantage of increasing photocatalytic efficiency.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 광촉매의 광촉매 반응으로 악취와 유해공기오염 물질이 분해되는 것을 설명하는 도시도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 광촉매 샘플과 비교 샘플의 파우더 상태의 사진 도시도,
도 3 내지 도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 광촉매 샘플과 비교샘플의 물리화학적 특성 분석결과 도시도,
그리고
도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법의 순서 설명도 이다. 1 is a diagram illustrating the decomposition of odor and harmful air pollutants by photocatalytic reaction of photocatalyst according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a photo showing a powder state of the photocatalyst sample and the comparative sample according to an embodiment of the present invention,
3 to 9 are physicochemical characteristics analysis results of a photocatalyst sample and a comparative sample according to an embodiment of the present invention,
And
10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an accessory for decomposing contaminants using a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 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. 그리고 이하에서 사용하는 용어는 당업자에게 일반적으로 잘 알려진 용어를 사용할 수 있다. The present invention can be applied to a variety of transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms used below may use terms generally well known to those skilled in the art.
본 발명은 선행기술인 대한민국 특허 등록번호 제10-1918398호(2018. 11. 07.)에 의한 ‘악취 및 유해 공기오염물질 분해용 광촉매’에 기재된 내용을 그대로 인용하며 후반부에서 악세서리에 광촉매를 도포하여 광촉매 효율을 높이는 제조방법을 상세히 기술하기로 한다. The present invention quotes the contents described in'Photocatalyst for decomposition of odor and harmful air pollutants' according to Korean Patent Registration No. 10-1918398 (2018. 11. 07.), which is a prior art, and applies a photocatalyst to the accessory in the second half. A manufacturing method for increasing photocatalytic efficiency will be described in detail.
이산화티타늄의 결정구조는 크게 아나타제형, 루틸형, 부루카이트형으로 구분되는데 저온상인 아나타제형과 고온상인 루틸형이 보편적으로 발견된다. The crystal structure of titanium dioxide is largely divided into anatase type, rutile type, and burukite type. Anatase type, a low temperature phase, and rutile type, a high temperature phase, are commonly found.
이 두 구조는 같은 정방정계 구조를 가지나 루틸 구조 상에서는 티타늄 중심 금속과 산소 리간드로 이루워진 팔면체 구조의 연결 형태가 꼭지점 위치의 산소를 공유한 반면 아나타제 구조 상에서는 모서리를 공유하고 있다. 이러한 구조적 차이로 인하여 두 상은 서로 다른 물리 화학적 특성을 나타낸다. These two structures have the same tetragonal structure, but on the rutile structure, the connection form of the octahedral structure composed of a titanium center metal and an oxygen ligand shares the oxygen at the vertex position, while on the anatase structure, it shares a corner. Due to this structural difference, the two phases exhibit different physicochemical properties.
일반적으로 아나타제 결정상은 900 ℃ 이상에서 루틸상으로 전환된다. 그러나 광촉매에 사용되는 나노 크기를 갖는 이산화 티타늄의 경우 이러한 상전이가 550 ℃ 부근에서 나타난다. In general, the anatase crystal phase is converted to a rutile phase at 900°C or higher. However, in the case of titanium dioxide having a nano size used for a photocatalyst, such a phase transition occurs around 550°C.
본 발명에 따른 광촉매는 화학식 CuTiO2-xH2x(이때, x < 2이다)로 나타내는, 구리가 침착된 수소화된 이산화티타늄(Cu-H-TiO2)이다. The photocatalyst according to the present invention is hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2) on which copper is deposited, represented by the formula CuTiO2-xH2x (where x <2).
상기 악취 및 유해 공기오염물질 분해용 광촉매에서, 수소화된 이산화티타늄의 격자구조 내에 구리원자(Cu)가 침착(또는 함침(impregnation), 임베딩(embedding))된 구조를 갖는다. 수소화된 이산화티타늄의 격자 내에 침착된 구리는, 광촉매의 내부에서 생성된 전자를 제공받아 방출함으로써 광촉매 내부에서 전자가 정공(또는 양공, hole)과 재결합(recombination)이 일어나는 것을 방지할 수 있다. In the photocatalyst for decomposing the odor and harmful air pollutants, copper atoms (Cu) are deposited (or impregnation, embedding) in a lattice structure of hydrogenated titanium dioxide. Copper deposited in the lattice of hydrogenated titanium dioxide can prevent electrons from being recombined with holes (or holes) in the photocatalyst by receiving and emitting electrons generated inside the photocatalyst.
구리가 침착된 수소화된 이산화티타늄(Cu-H-TiO2)은 먼저, 이산화티타늄이 수소 공급 하에서 고온으로 환원시킨 후, 이에 구리 전구물질로 침착이 일어나도록 하여 제조할 수 있다. 상기 구리 전구물질은 수소화된 이산화티타늄에 대해서 광을 통해서, 광-침착될 수 있다. Hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2) on which copper is deposited can be prepared by first reducing titanium dioxide to a high temperature under a hydrogen supply and then depositing it as a copper precursor. The copper precursor can be photo-deposited through light to the hydrogenated titanium dioxide.
본 발명에 따른 구리가 침착된 수소화된 이산화티타늄(Cu-H-TiO2)은 자외선뿐만 아니라, 가시광선에서도 광촉매 반응을 유도할 수 있는 동시에 상온에서도 용이하게 악취 및 유해 공기오염 물질을 광촉매 반응을 통해서 분해할 수 있는 장점이 있다. 본 발명에 따른 악취 및 유해 공기오염물질 분해용 광촉매가 분해할 수 있는 악취 및 유해 공기오염물질로서는, 암모니아와 같은 악취를 나타내는 물질이나, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, o-자일렌과 같은 새집 증후군유발 유해오염물질 등을 들 수 있다. Hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2) deposited with copper according to the present invention can induce photocatalytic reaction not only in ultraviolet rays, but also in visible light, and at the same time easily sterilizes harmful odors and harmful air pollutants through photocatalytic reaction. It has the advantage of being disassembled. The odor and harmful air pollutants that can be decomposed by the photocatalyst for decomposing odors and harmful air pollutants according to the present invention include substances exhibiting odors such as ammonia, or bird house syndromes such as benzene, toluene, ethylbenzene, and o-xylene And harmful pollutants.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 악취 및 유해공기오염 물질 분해용 광촉매로 광촉매 반응을 통해 악취 및 유해공기오염 물질을 분해하는 것을 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to Figure 1 will be described to decompose the odor and harmful air pollutants through a photocatalytic reaction as a photocatalyst for decomposing odors and harmful air pollutants of the present invention.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 광촉매의 광촉매 반응으로 악취와 유해공기오염 물질이 분해되는 것을 설명하는 도시도이다. 1 is a diagram illustrating the decomposition of odor and harmful air pollutants by photocatalytic reaction of a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
첨부된 도 1을 참조하면 악취 및 유해 공기오염물질 분해용 광촉매가 광을 제공받으면 가장 먼저 전자(e-)가 가전자대(VB)에서 전도대(CB)로 여기되는 동시에 정공(h+)이 생성된다. 이때, 광촉매로 제공되는 광은 자외선 또는 가시광선일 수 있다. 즉, 전자를 여기키고 정공을 생성하는 광은 자외선부터 가시광선 파장대까지 넓은 범위의 파장 범위를 갖는다. Referring to the accompanying Figure 1, when the photocatalyst for decomposing odor and harmful air pollutants is supplied with light, electrons (e-) are first excited from the valence band (VB) to the conduction band (CB) while holes (h+) are generated. . At this time, the light provided as a photocatalyst may be ultraviolet light or visible light. That is, light that excites electrons and generates holes has a wide range of wavelengths from ultraviolet rays to visible light wavelengths.
여기된 전자는 쇼트키 장벽(Schottky barrier)의 영향으로, 수소화된 이산화티타늄에 침착된 구리(Cu)로 이동한다. 구리로 이동된 전자는 외부의 산소(O2)와 반응하여 과산소이온 라디칼(·O2-)을 생성한다. 이때, 전도대에서 생성된 정공(h+)은 수증기(H2O) 및/또는 수산화이온(OH-)과 반응하여 수산화 라디칼(·OH)을 생성한다. The excited electrons move to copper (Cu) deposited on hydrogenated titanium dioxide under the influence of the Schottky barrier. The electrons transferred to copper react with external oxygen (O2) to produce a peroxygen radical (•O2-). At this time, holes (h+) generated in the conduction band react with water vapor (H2O) and/or hydroxide ions (OH-) to generate hydroxyl radicals (·OH).
과산소이온 라디칼(·O2-)과 수산화 라디칼(·OH)이 악취 및 유해 공기오염물질을 분해시켜, 무해한 이산화탄소(CO2)와 수증기(H2O)로 변환함으로써, 궁극적으로는 공기 중의 오염물질을 제거하게 된다. 상기 악취 및 유해 공기오염물질을 분해시키는 반응은, 이들의 산화반응을 통해서 수행될 수 있다. The oxygen peroxide radical (·O2-) and hydroxyl radical (·OH) decompose odor and harmful air pollutants, converting them into harmless carbon dioxide (CO2) and water vapor (H2O), ultimately removing pollutants from the air Is done. The reaction for decomposing the odor and harmful air pollutants may be performed through their oxidation reaction.
이하에서는 본 발명에 따른 악취 및 유해공기오염 물질 분해용 광촉매와 종래의 광촉매들의 악취 및 유해 공기 오염물질의 분해능을 확인하기 위한 구체적인 제조예 및 실험예를 통해서 본 발명을 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described through specific manufacturing examples and experimental examples for confirming the decomposition ability of odors and harmful air pollutants of photocatalysts for decomposing odors and harmful air pollutants according to the present invention and conventional photocatalysts.
제조예 : 구리 침착된 수소화 이산화티타늄(Cu-H-TiO2)의 제조 Preparation Example: Preparation of copper-deposited hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2)
(1) 수소화 이산화티타늄(H-TiO2)의 제조 (1) Preparation of hydrogenated titanium dioxide (H-TiO2)
세라믹 용기에 이산화티타늄(TiO2)과 마그네슘을 정해진 비율로 차례로 넣은 후 혼합하고, 재료들이 배치된 세라믹 용기를 미리 가열된 전기로 중앙에 위치시켰다. 이 상태에서 전기로를 진공 처리하였다. 진공 처리된 전기로에 수소와 아르곤 혼합 가스를 주입시켜, 600℃의 온도 조건에서 파우더 타입의 수소화된 이산화티타늄(HTiO2)을 얻었다. 얻어진 H-TiO2 파우더를 진공여과기를 이용하여 초순수 물을 이용하여 수차례 세척하고, 세척된 파우더를 여과하고 고온 오븐에서 건조하였다. Titanium dioxide (TiO2) and magnesium were placed in a predetermined ratio in a ceramic container, followed by mixing, and the ceramic container in which the materials were placed was placed in the center of a preheated electric furnace. In this state, the electric furnace was vacuum-treated. A mixture of hydrogen and argon was injected into the vacuum-treated electric furnace to obtain powdered hydrogenated titanium dioxide (HTiO2) at a temperature condition of 600°C. The obtained H-TiO2 powder was washed several times with ultrapure water using a vacuum filter, the washed powder was filtered and dried in a hot oven.
(2) 구리 침착 공정(2) Copper deposition process
석영 유리창이 부착된 100 mL 유리 용기에 초순수 물과 메탄올의 혼합 용액을 넣은 후, 상기에서 준비된 H-TiO2 파우더와 질산구리수화물(copper(II) nitrate hydrate, CuN2O5·H2O)을 순차적으로 첨가하였다. 상기 유리 용기의 밀폐를 위해서 슬리브 커버로 입구를 막고, 테프론 테이프로 슬리브커버를 감아주었다. 실린지 바늘을 슬리브커버 중앙에 꽂아, 순도 유리용기 내부로 아르곤 가스를 주입하여 용액 중의 산소를 제거하였다. After adding a mixed solution of ultrapure water and methanol to a 100 mL glass container with a quartz glass window, the prepared H-TiO2 powder and copper nitrate hydrate (copper(II) nitrate hydrate, CuN2O5.H2O) were sequentially added. In order to seal the glass container, the opening was closed with a sleeve cover, and the sleeve cover was wound with Teflon tape. The syringe needle was inserted into the center of the sleeve cover, and argon gas was injected into the purity glass container to remove oxygen from the solution.
석영 유리창을 통해서 유리 용기 내 혼합 용액에 자외선을 조사하여, 구리 성분을 H-TiO2에 침착시켰다. 이와같이 얻어진 혼합물을 원심분리하고, 건조시킴으로써 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 샘플인 구리 침착된 수소화 이산화티타늄(Cu-H-TiO2) 파우더를 얻었다. The mixed solution in the glass container was irradiated with ultraviolet light through a quartz glass window, and the copper component was deposited on H-TiO2. The mixture thus obtained was centrifuged and dried to obtain copper-deposited hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2) powder as a photocatalyst sample according to an embodiment of the present invention.
비교샘플 1 내지 3의 제조Preparation of
H-TiO2 대신 Degussa P25 TiO2 파우더를 이용한 것을 제외하고는, 제조예의 구리 침착 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, 비교예 1에 따른 이산화티타늄에 구리가 침착된 구리 침착된 이산화티타늄(Cu-TiO2) 파우더(이하, 비교샘플 1)를 제조하였다. Copper deposited titanium dioxide (Cu-TiO2) with copper deposited on titanium dioxide according to Comparative Example 1 through substantially the same process as the copper deposition process of Production Example, except that Degussa P25 TiO2 powder was used instead of H-TiO2 Powder (hereinafter, comparative sample 1) was prepared.
또한, 비교예 2로서, Degussa P25 TiO2 파우더(이하, 비교샘플 2)를 준비하였다. 또한, 비교예 3으로서 상기 제조예에서 구리 침착 공정을 거치기 전의 수소화 이산화티타늄(H-TiO2) 파우더(이하, 비교샘플 3)를 준비하였다. In addition, as Comparative Example 2, Degussa P25 TiO2 powder (hereinafter, Comparative Sample 2) was prepared. In addition, as Comparative Example 3, a hydrogenated titanium dioxide (H-TiO2) powder (hereinafter, Comparative Sample 3) before the copper deposition process was prepared in the above Preparation Example.
상기와 같이 준비된 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)과 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2) 각각의 파우더 상태를 육안으로 확인하였고, 컬러사진 이미지를 얻었다. 그 결과를 도 2에 나타낸다. The powder state of each of the photocatalytic samples (Cu-H-TiO2) prepared as described above and
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 광촉매 샘플과 비교 샘플의 파우더 상태의 사진 도시도이고, 이를 참조하면 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)은 진한 청녹색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교샘플1(Cu-TiO2)은 황록색의 분말이고 비교샘플 2(TiO2)는 흰색을 나타내며, 비교샘플 3(H-TiO2)은 옅은 청록색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 시각적으로도 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2)과 구분되는 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)이 제조된 것을 확인할 수 있다. 2 is a photograph showing a powder state of a photocatalyst sample and a comparative sample according to an embodiment of the present invention. Referring to this, it can be seen that the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) according to the present invention shows a dark blue green color. . On the other hand, it can be seen that Comparative Sample 1 (Cu-TiO2) is a yellow-green powder, Comparative Sample 2 (TiO2) is white, and Comparative Sample 3 (H-TiO2) is pale blue-green. That is, it can be seen that the photocatalyst samples (Cu-H-TiO2) according to the present invention are distinguished from the
또한, 이들 각각의 SEM(scanning electron microscope)을 통해서 얻은 SEM 이미지를 도 3을 참조하여 확인하면, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)과 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2) 모두 파우더 형태인 것을 확인할 수 있고, 이들 각각의 응집 정도가 다른 것을 확인할 수 있다. 특히, 비교샘플 2(TiO2)에 비해서, 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)의 입자 직경이 상대적으로 크게 나타난 것을 확인할 수 있다. In addition, when confirming the SEM image obtained through each of these scanning electron microscope (SEM) with reference to FIG. 3, a photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) and
광촉매 샘플 및 비교 샘플들의 물리화학적 특성 분석Analysis of physicochemical properties of photocatalyst samples and comparative samples
상기와 같이 준비된 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)을 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2)과 비교하기 위해서, XRD(X-ray diffraction), HRTEM(High resolution field emission transmission electron microscopy), XPS(Xray photoelectron spectroscopy) 분석을 수행하였고, 자외선-가시광선 스펙트럼을 얻었다. 그 결과를 도 4 내 지 도 9에 나타낸다.To compare the photocatalytic sample (Cu-H-TiO2) prepared as described above with
(1) XRD 분석 결과 (1) XRD analysis results
도 4는 XRD 분석 결과로서, 광촉매 샘플과 비교샘플 1 내지 3 각각의 XRD 패턴을 나타낸다. 4 shows XRD analysis results, and shows the XRD patterns of the photocatalyst samples and the
도 4를 참조하면, 4가지 모두에서 아나타제(anatase)와 루타일(rutile) 구조가 동시에 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)에서 회절각(2θ) 27.3°에서의 회절피크의 강도가 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이러한 회절피크의 경향은 이산화티타늄을 수소화하는 공정 중의 600℃에서의 높은 온도로 열처리하는 과정에서 아나타제 구조의 일부가 루타일 구조로 변환된 결과로 나타난 것으로 볼 수 있다. 즉, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)의 경우 아나타제와 루타일 구조의 비율이 변화하면서 아나타제-루타일 호모 정션(homogeneous junction)에 의해서, 광이 조사된 경우 여기되어 원자가대로부터 전도대로 이동하는 전자와 원자가대에 남아 있는 정공의 상호간 재결합되는 것을 최소화시킬 수 있을 것으로 예상할 수 있다. 결과적으로 이러한 도 3 의 XRD 패턴은, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)과 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2) 중에서 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)의 광촉매 활성이 가장 높을 수 있음을 뒷받침하는 데이터가 된다. Referring to FIG. 4, it can be confirmed that anatase and rutile structures simultaneously appear in all four. In particular, it can be seen that the intensity of the diffraction peak at a diffraction angle (2θ) of 27.3° is highest in the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2). The tendency of the diffraction peak can be seen as a result of converting a part of the anatase structure into a rutile structure during heat treatment at a high temperature of 600°C during the process of hydrogenating titanium dioxide. That is, in the case of the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2), when the ratio of the anatase and rutile structures is changed, the anatase-rutile homogeneous junction excites when irradiated and moves from the valence band to the conduction band. It can be expected that the recombination of electrons and holes remaining in the valence band can be minimized. As a result, in the XRD pattern of FIG. 3, the photocatalytic activity of the photocatalytic sample (Cu-H-TiO2) among the photocatalytic sample (Cu-H-TiO2) and the
(2) HRTEM 분석 결과 (2) HRTEM analysis results
도 5는 HRTEM을 통해서 얻은 TEM 이미지들을 나타낸 도면이고, 도 6은 이의 맵핑(mapping) 결과를 나타낸다. 도5 및 도 6 각각에서 광촉매 샘플과 비교샘플 1 내지 3에 대한 이미지들을 도시한다. 5 is a view showing TEM images obtained through HRTEM, and FIG. 6 shows a mapping result thereof. 5 and 6 show images for the photocatalyst sample and the
도 5를 참조하면, TEM 분석 결과도 도 4의 XRD 분석 결과와 같이 각각의 샘플들이 아나타제와 루타일 구조를 모두 가진 것을 확인할 수 있다. 특히, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)과 비교샘플 1(Cu-TiO2)의 경우에는 TEM 이미지에서 구리(Cu)의 존재를 확인할 수 있고, 도 6의 맵핑 이미지도 동일한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해서, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)에서는 구리(Cu)가 수소화된 이산화티타늄에 성공적으로 접합된 상태임을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be confirmed that each sample has both an anatase and a rutile structure, as shown in the XRD analysis result of FIG. 4. Particularly, in the case of the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) and the comparative sample 1 (Cu-TiO2), the presence of copper (Cu) in the TEM image can be confirmed, and it can be confirmed that the mapping image in FIG. 6 shows the same result. have. Through this, it can be confirmed that copper (Cu) was successfully bonded to hydrogenated titanium dioxide in the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2).
(3) XPS 분석 결과 (3) XPS analysis result
도 7은 XPS 그래프를 나타내는 도면이고, 도 8은 원자가대 분석 결과 그래프들을 나타내는 도면이다. 7 is a view showing an XPS graph, and FIG. 8 is a view showing graphs of a valence band analysis result.
도 7 을 참조하면, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)과 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2) 모두에서 "티타늄(Ti)"과 "산소(O)"의 존재를 확인할 수 있다. 이를 통해서, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)과 비교샘플 1 내지 3(Cu-TiO2, TiO2, H-TiO2) 모두에서 이산화티타늄(TiO2)가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)에서는 구리(Cu)에 해당하는 피크 또한 확인되었고, 이는 도 5 및 도 6의 분석 결과와 함께 XPS 분석 결과를 통해서도 구리가 접합되어 형성되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, the presence of “titanium (Ti)” and “oxygen (O)” in both the photocatalytic sample (Cu-H-TiO2) and the
특히, 도 8 을 참조하면, 비교샘플 2(TiO2)의 경우, 이산화티타늄(TiO2)으로서 원자가대 에너지가 2.867 eV인 반면, 비교샘플 1(Cu-TiO2)의 경우 1.972 eV, 비교샘플 3(H-TiO2)의 경우 1.911 eV로 나타났으며, 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)의 경우에는 0.970 eV임을 확인할 수 있었다. 결과적으로, 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)의 원자가대 에너지가 가장 낮게 나타났으므로 가장 낮은 광 에너지를 제공하면 이를 흡수하여 낮은 에너지로만으로도 광촉매를 활성화시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. In particular, referring to FIG. 8, in the case of Comparative Sample 2 (TiO2), the valence band energy as titanium dioxide (TiO2) is 2.867 eV, whereas in Comparative Sample 1 (Cu-TiO2), 1.972 eV, Comparative Sample 3 (H -TiO2) was found to be 1.911 eV, and the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) according to the present invention was 0.970 eV. As a result, since the valence energy of the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) according to the present invention was the lowest, it was confirmed that providing the lowest light energy can absorb it and activate the photocatalyst with only low energy. .
(4) 자외선-적외선 스펙트럼 (4) ultraviolet-infrared spectrum
도 9는 본 발명에 따른 광촉매 샘플 및 비교샘플 1 내지 3 각각의 자외선-적외선 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 9 is a view showing the ultraviolet-infrared spectrum of each of the photocatalyst samples and
도 9를 참조하면, 자외선 영역 대에서 이산화티타늄(TiO2)가 가장 흡수 강도가 높게 나타고, 가시광 영역 대에서는 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)의 흡수 강도가 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 광촉매 샘플(Cu-H-TiO2)이 가시광선 조사 조건에서 광촉매 활성도가 가장 높을 수 있다는 점을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9, it is confirmed that titanium dioxide (TiO2) has the highest absorption intensity in the ultraviolet region, and visible absorption region has the highest absorption strength of the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) according to the present invention. Can. As a result, it can be confirmed that the photocatalyst sample (Cu-H-TiO2) according to the present invention may have the highest photocatalytic activity under visible light irradiation conditions.
광촉매 특성 평가를 위한 샘플 및 테스트 장치의 제조 Preparation of sample and test device for evaluation of photocatalytic properties
본 발명의 실시예 1에 따른 구리 침착된 수소화 이산화티타늄(Cu-H-TiO2) 파우더와, 비교예 1 내지 3 각각에 따른 구리 침착된 이산화티타늄(Cu-TiO2) 파우더, TiO2 파우더 및 수소화 이산화티타늄(H-TiO2) 파우더의 공기 정화 특성을 평가하기 위해서, 하기와 같은 방법을 통해서 샘플 반응기 및 비교 반응기들을 제조하였다.Copper-deposited hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2) powder according to Example 1 of the present invention, and copper-deposited titanium dioxide (Cu-TiO2) powder, TiO2 powder and hydrogenated titanium dioxide according to Comparative Examples 1 to 3 To evaluate the air purification properties of (H-TiO2) powder, sample reactors and comparative reactors were prepared through the following method.
(1) 샘플 반응기 1의 제조 (1) Preparation of
본 발명의 실시예 1에 따른 구리 침착된 수소화 이산화티타늄(Cu-H-TiO2) 파우더를 막자사발에 곱게 간 뒤에, 입자 뭉침을 억제하기 위해서 0.1 M의 EDTA 수용액에 넣고 혼합하였다. 점성이 있는 반죽과 같은 형태가 되면, 여기에 추가적으로 탈 이온수를 천천히 첨가하여 반죽을 희석시켰다. The copper-deposited hydrogenated titanium dioxide (Cu-H-TiO2) powder according to Example 1 of the present invention was finely ground in a mortar, and then mixed in a 0.1 M EDTA aqueous solution to suppress particle agglomeration. When it became a viscous dough, additionally deionized water was added slowly to dilute the dough.
친수성을 증대시키고 수분의 표면장력을 최소화하기 위해서, 희석된 반죽에 0.1 mL의 Triton X-100(상품명, Adrich사 구입)을 첨가하여 광나노촉매 용액을 준비하였다. 상기 광나노촉매 용액을 원형의 관반응기에 담체하기 위해서, 관의 한쪽 입구를 막은 후 다른 쪽 입구를 통해서 제조된 상기 광나노촉매 용액을 부었다. To increase the hydrophilicity and minimize the surface tension of moisture, 0.1 mL of Triton X-100 (trade name, purchased from Adrich) was added to the diluted dough to prepare a photonanocatalyst solution. In order to support the photonanocatalyst solution in a circular tube reactor, one photon of the tube was blocked and then the photonanocatalyst solution prepared through the other inlet was poured.
이어서, 다른 쪽 입구도 막은 다음, 기포가 발생하여 불균일하게 코팅되는 것을 방지하기 위하여 천천히 관반응기를 돌려가면서 내부에 골고루 담체되도록 하고 건조시킴으로써, 본 발명의 실시예 1에 따른 구리 침착된 수소화 이산화티타늄(Cu-H-TiO2) 파우더를 이용하여 샘플 반응기 1을 제조하였다. Subsequently, the other inlet is also blocked, and then, by slowly rotating the tube reactor to prevent air bubbles from being coated and being unevenly coated, and then being evenly supported and dried therein, copper deposited hydrogenated titanium dioxide according to Example 1 of the present
(2) 비교 반응기 1 내지 3의 제조 (2) Preparation of Comparative Reactors 1-3
비교샘플 1인 구리 침착된 이산화티타늄(Cu-TiO2) 파우더, 비교샘플 2인 TiO2 [0063] 파우더 및 비교샘플 3인 수소화 이산화티타늄(H-TiO2) 파우더 각각을 이용하여 Cu-H-TiO2 파우더 대신 다른 종류의 광나노촉매를 이용한 것을 제외하고는 샘플 1의 제조 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, Cu-H-TiO2와 실질적으로 동일한 양의 Cu-TiO2가 담지된 Cu-TiO2 파우더를 이용한 비교 반응기 1을 준비하였다.
동일하게, Cu-H-TiO2 파우더 대신 다른 종류의 광나노촉매를 이용한 것을 제외하고는 샘플 1의 제조 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 TiO2 파우더를 이용한 비교 반응기 2 및 H-TiO2를 이용한 비교 반응기 3을 준비하였다. Similarly,
(3) 테스트 장치의 제조 (3) Preparation of test equipment
광나노촉매의 성능테스트를 위하여 유량 및 습도 조절부, 오염 물질 생성원 및 나노 촉매반응 장치로 구성된 성능테스트 장치를 구축하였다. 이때, 유량 및 습도 조절부는 초고순도 공기와 유량계, 온도 조절이 가능한 수조 내의 임핀저로 구성하였다. 구체적인 테스트 장치는 다음과 같다. In order to test the performance of the photonanocatalyst, a performance test device was constructed consisting of a flow rate and humidity control unit, a pollutant generating source, and a nano catalytic reaction device. At this time, the flow rate and humidity control unit consisted of ultra-high purity air, a flow meter, and an impinger in a water tank capable of controlling temperature. The specific test device is as follows.
테스트 장치에서, ① 수조 내의 온도를 일정하게 한 후 임핀저를 통과하는 초고순도 공기량을 바이패스 선을 통하여 조절함으로써 유입 공기의 상대습도를 원하는 범위로 설정한다. ② 반응 가스의 상대습도는 나노 촉매반응기로 들어가기 전에 환기 시스템에 설치한 습도 센서를 이용하여 측정한다. ③ 오염물질의 생성원 부분은 실린지펌프와 혼합조로 구성된다. 이때, 조사대상 새집 증후군유발 유해오염물질(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, o-자일렌)은 실린지 펌프(Syringe pump)를 이용하여 일정한 양을 혼합조로 각각 1 ppm이 주입된다. 혼합조에는 실린지 펌프를 통해 주입되는 액상의 연구대상 오염물질을 휘발시켜 기화하는 것을 돕기 위해 열선을 감아 60 내지 70℃로 온도가 유지되게 하며, 연결관에도 열선을 감아 관내를 통과하는 가스의 응축을 방지한다. ④ 내부벽에 광나노촉매가 담체되어 있는 원통형 Pyrex 반응기 중심에 램프를 설치한다. In the test apparatus, ① set the relative humidity of the inflow air to a desired range by adjusting the amount of ultra-high purity air passing through the impinger through a bypass line after keeping the temperature in the water tank constant. ② The relative humidity of the reaction gas is measured using a humidity sensor installed in the ventilation system before entering the nanocatalytic reactor. ③ The source of contaminants is composed of a syringe pump and a mixing tank. At this time, the pollutant pollutants (benzene, toluene, ethylbenzene, and o-xylene) that cause irrigation syndrome are irradiated with a certain amount of 1 ppm each using a syringe pump. The mixing tank volatilizes the pollutants of the liquid to be researched injected through the syringe pump, and the heating wire is wound to maintain the temperature at 60 to 70℃, and the heating wire is also wound on the connecting pipe to prevent gas from passing through the pipe. Prevent condensation. ④ A lamp is installed in the center of a cylindrical Pyrex reactor with a photonanocatalyst supported on its inner wall.
특성평가 실험예 및 평가 결과-1Characteristics Evaluation Experiment Examples and Evaluation Results-1
Cu-H-TiO2를 이용한 샘플 반응기 1(원통형 Pyrex 반응기)로, 유해오염물질을 유입시키기 전에 램프를 켠 상태에서 샘플 반응기 1의 내부로 초고순도 공기만을 통과시켜 Cu-H-TiO2 표면 위에 존재하는 오염물질을 제거하였다. Sample Reactor 1 (Cylindrical Pyrex Reactor) using Cu-H-TiO2, which passes through only ultra-high purity air into the inside of
샘플 반응기 1의 유출구에서 가스 상의 시료를 채취하고 이를 기체크로마토그래피로 분석하여 나노 촉매반응기가 오염되지 않음을 확인하였다. The gas phase sample was taken from the outlet of the
이어서, 혼합조의 온도를 120 내지 130℃로 설정하고 가습 장치를 통과한 공기의 상대습도와 유량이 원하는 값으로 안정화되는지를 확인하였다. 연구 대상 오염물질을 주입하기 전에 실린지 펌프를 예비 작동시켜 실린지 펌프 작동 안정화를 위한 워밍업 과정을 수행하였다. 실린지 펌프에 의해 주입되는 물질이 올바르게 주입되고 있는지 확인하기 위해 실험 시작 전, 램프를 켜기 전과 켠 후에 벤트 시스템을 통해 일정 농도로 주입되고 있는지를 확인하였다. Subsequently, the temperature of the mixing tank was set to 120 to 130° C., and it was confirmed whether the relative humidity and flow rate of the air passing through the humidifying device stabilized to a desired value. Before injecting the pollutants under study, a warm-up process was performed to stabilize the operation of the syringe pump by preliminarily operating the syringe pump. To confirm that the material being injected by the syringe pump was being injected correctly, it was confirmed whether the material was being injected at a constant concentration through the vent system before starting the experiment, before and after the lamp was turned on.
램프를 켜지 않은 상태에서 샘플 반응기 1의 내부로 가스를 통과시킨 후 대상 오염물질의 유입농도와 유출농도가 같아질 때 즉 기체-고체 흡착평형이 이루어진다고 판단될 때 램프를 켰다. 샘플 반응기 1에서, 오염물질의 유입농도와 유출농도를 비교하여 광나노촉매의 유해공기오염물질 제거에 대한 분해능을 결정하였다. 이때, 광원으로서는 가시광선을 이용하였다. After the gas was passed through the inside of the
비교 반응기 1 내지 3 각각을 이용하여 상기와 동일한 실험을 수행하였다.The same experiment as above was performed using each of the
그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The results are shown in Table 1 below.
표 1을 참조하면, 각 오염물질에 대해서, 유해오염물질 제거효율은 샘플 반응기 1([0075] Cu-H-TiO2)을 이용한 경우 가장 높은 값을 나타내고, 그 다음으로, 비교반응기 1(Cu-TiO2), 비교 반응기 3(H-TiO2) 및 비교 반응기 2(TiO2)의 순서임을 확인할 수 있다. 가시광선 조사 조건에서 Cu-H-TiO2는 TiO2 보다 6.2 내지 7.0 배로 현저하게 높은 유해오염물질 제거효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, for each pollutant, the efficiency of removing harmful pollutants represents the highest value when using sample reactor 1 (Cu-H-TiO2), and then, Comparative Reactor 1 (Cu- TiO2), Comparative Reactor 3 (H-TiO2) and Comparative Reactor 2 (TiO2). Under visible light irradiation conditions, it can be seen that Cu-H-TiO2 exhibits a significantly higher harmful pollutant removal efficiency at 6.2 to 7.0 times than TiO2.
특성평가 실험예 및 평가 결과-2 Characteristics Evaluation Experiment Examples and Evaluation Results-2
가시광선 조사 대신 자외선 조사 조건에서 실험한 것을 제외하고는 상기와 실질적으로 동일한 방법으로 오염물질의 제거 효율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.The removal efficiency of pollutants was measured in substantially the same manner as above, except that the experiment was performed under ultraviolet irradiation conditions instead of visible light irradiation. The results are shown in Table 2 below.
표 2를 참조하면, 각 오염물질에 대해서, 유해오염물질 제거효율은 샘플 반응기 1(Cu-H-TiO2)을 이용한 경우 가장 높은 값을 나타내고, 그 다음으로, 비교반응기 1(Cu-TiO2), 비교 반응기 3(H-TiO2) 및 비교 반응기 2(TiO2)의 순서임을 확인할 수 있다. 자외선 조사 조건에서 Cu-H-TiO2는 TiO2 보다 1.3 내지 3.2배 높은 유해오염물질 제거 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 자외선 조사 조건에서 Cu-H-TiO2는 에틸벤젠과 o-자일렌의 경우 실질적으로 완전히 제거할 수 있는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, for each pollutant, the efficiency of removing harmful pollutants represents the highest value when using Sample Reactor 1 (Cu-H-TiO2), and then, Comparative Reactor 1 (Cu-TiO2), It can be confirmed that the order of Comparative Reactor 3 (H-TiO2) and Comparative Reactor 2 (TiO2). Under UV irradiation conditions, it can be confirmed that Cu-H-TiO2 exhibits a 1.3 to 3.2 times higher harmful pollutant removal efficiency than TiO2. In particular, it can be confirmed that Cu-H-TiO2 under UV irradiation conditions can be substantially completely removed in the case of ethylbenzene and o-xylene.
특성평가 실험예 및 평가 결과-3Characteristics Evaluation Experiment Examples and Evaluation Results-3
샘플 반응기 1 및 비교 반응기 1 내지 3을 이용하여 악취오염물질로서 암모니아 제거를 위해서 가시광선 조사조건 및 자외선 조사 조건 각각의 성능 테스트를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.Using
표 3을 참조하면, 가시광선 조건이나 자외선 조건 모두에서 암모니아 제거효율은 샘플 반응기 1(Cu-H-TiO2)을 이용한 경우 가장 높은 값을 나타내고, 그 다음으로, 비교반응기 1(Cu-TiO2), 비교 반응기 3(H-TiO2) 및 비교반응기 2(TiO2)의 순서임을 확인할 수 있다. 즉, 가시광선 조사 조건에서 Cu-H-TiO2는 TiO2 보다 4.4배 높은 암모니아 제거효율을 나타낸 것을 확인할 수 있다. 또한, 자외선 조사 조건에서는 Cu-H-TiO2는 TiO2 보다 2.1배 높은 암모니아 제거효율을 나타낸 것을 확인할 수 있다. 표 1 및 표 2의 결과를 표 3과 함께 참조하면, 본 발명에 따른 광촉매 샘플을 이용하는 경우, 기체 상의 악취오염물질 제거에 있어 비교샘플 1 내지 3을 이용하는 경우에 비해 가시광선 조사 조건에서 자외선 조사 조건에 비해서 제거효율의 증가 폭이 더 큰 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 3, ammonia removal efficiency in both visible and ultraviolet conditions shows the highest value when sample reactor 1 (Cu-H-TiO2) is used. Next, Comparative Reactor 1 (Cu-TiO2), It can be confirmed that the order of Comparative Reactor 3 (H-TiO2) and Comparative Reactor 2 (TiO2). That is, it can be confirmed that Cu-H-TiO2 exhibited a 4.4 times higher ammonia removal efficiency than TiO2 under visible light irradiation conditions. In addition, under ultraviolet irradiation conditions, it can be confirmed that Cu-H-TiO2 showed 2.1 times higher ammonia removal efficiency than TiO2. Referring to the results of Table 1 and Table 2 together with Table 3, when using the photocatalyst sample according to the present invention, ultraviolet light is irradiated under visible light irradiation conditions compared to the case of using
상기에서 설명한 바에 따르면, 본 발명에 따른 광촉매 샘플을 이용한 경우가 비교샘플 1 내지 3 각각을 이용한 경우에 비해서 자외선 조사 조건뿐만 아니라 가시광선 조사 조건에서 높은 제거효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 기체 상의 악취오염 물질 제거에 가시광선 조사 조건에서 특히 높은 제거효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. As described above, it can be seen that the case of using the photocatalyst sample according to the present invention shows a high removal efficiency in the visible light irradiation condition as well as the ultraviolet irradiation condition compared to the case where each of the
이러한 광촉매를 뱃지(badge), 명찰, 열쇠고리, 반지, 귀걸이 등이 포함되는 다양한 종류의 액세서리에 두껍게 도포하여 주변에서 발생되거나 유입되는 암모니아 등의 악취, 오염되어 유해한 공기 등을 분해하므로 착용자의 건강을 보호하면서 장식물로 사용하도록 하는 것이 본 발명의 기술적 사상이다. The photocatalyst is thickly applied to various types of accessories, including badges, badges, key rings, rings, and earrings, to decompose odors such as ammonia generated or introduced in the surroundings and polluted harmful air, thereby degrading the wearer's health It is the technical idea of the present invention to be used as a decoration while protecting.
공업적으로 이용할 수 있는 티타늄 산화물의 광석은 그리 흔치않다. 공업적으로 유용한 티타늄 산화물 광물인 일루메나이트 (FeTiO3)는 전 세계적으로 고루 분포하며 루틸광과 아나타제광은 호주, 브라질, 인도 등에서 주로 채광된다. 원석으로부터 이산화티타늄을 제조하는 방법으로 황산법과 염소법이 있다. 황산법에서는 일루메나이트 광석을 진한 황산으로 용해시킨 후 용해된 티타늄 이온을 가수분해하여 TiO(OH)2로 침전시켜 철과 분리한 후 고온으로 열처리하여 이산화티타늄으로 전환시키는 방법이다. 국내에서는 한국티타늄(주)과 (주)나노 등에서 이 방법으로 이산화티타늄을 제조하고 있다. 다른 방법인 염소법에서는 루틸광을 1,000 ℃ 고온로에서 염소가스와 반응시켜 사염화티타늄으로 제조 후 제조된 사염화티탄늄을 정제 후 고온에서 산소와 반응시켜 이산화티타늄 분말을 제조한다.Industrially available titanium oxide ores are not uncommon. Ilmenite (FeTiO3), an industrially useful titanium oxide mineral, is evenly distributed around the world, and rutile and anatase minerals are mainly mined in Australia, Brazil, and India. Methods for producing titanium dioxide from gemstones include sulfuric acid and chlorine. In the sulfuric acid method, the ilmenite ore is dissolved in concentrated sulfuric acid, hydrolyzed the dissolved titanium ions, precipitated with TiO(OH)2, separated from iron, and then heat-treated at a high temperature to convert to titanium dioxide. In Korea, Titanium Korea and Nano Co., Ltd. manufacture titanium dioxide in this way. In another method, the chlorine method, the rutile ore is reacted with chlorine gas at a high temperature of 1,000° C. to produce titanium tetrachloride powder after being purified from titanium tetrachloride, and then reacted with oxygen at high temperature.
이러한 제조방법을 사용하면 매우 작은 입경과 높은 비표면적을 가진 고순도의 이산화티타늄을 얻을 수 있으며 여러 가지 촉매로 다양하게 응용된다.Using this manufacturing method, it is possible to obtain high purity titanium dioxide having a very small particle size and a high specific surface area, and it is variously applied to various catalysts.
대표적인 제품으로는 Degussa의 P-25를 들 수 있는데 이 제품은 약 75%의 아나타제상과 25%의 루틸상으로 구성되어져 있다. 최근 광촉매용 이산화티타늄 나노미립자를 제조하기 위하여 티타늄 알콕사이드를 원료로하여 가수분해와 축합반응을 통한 졸-겔 공정이 널리 응용되고있는데 (주)나노신소재에서는 100%의 아나타제상의 조성을 가지며 입경이 5 nm 미만인 이산화티타늄 분말과 이를 물 또는 알콜 용매류에 고형분이 30% 이상인 고농도로 분산하여 광촉매로 응용할 수 있는 제품을 생산하고 있다. A typical product is Degussa's P-25, which is composed of approximately 75% anatase and 25% rutile. Recently, a sol-gel process through hydrolysis and condensation reaction using titanium alkoxide as a raw material has been widely used to produce titanium dioxide nanoparticulates for photocatalysts. Nano Nano Materials has a composition of 100% anatase and has a particle size of 5 nm We produce products that can be applied as photocatalysts by dispersing titanium dioxide powder with less than 30% of solids in water or alcohol solvents at a high concentration.
도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법은 상기의 광촉매를 도포할 액세서리 몸체를 설계하고 금형을 제작하여 액세서리 몸체를 제조하는 단계(S100)와, 광촉매에 안료와 바인더와 용매를 혼합하여 광촉매용액을 제조하는 단계(S200)와, 액세서리 몸체의 지정된 위치에 광촉매용액을 도포하는 단계(S300)와 광촉매용액이 도포된 액세서리를 건조시키고 열처리하는 액세서리 완성단계(S400)로 이루어진다. 10 is a method of manufacturing an accessory for decomposing contaminants using a photocatalyst according to an embodiment of the present invention, designing an accessory body to apply the photocatalyst and manufacturing a mold to produce an accessory body (S100), and a photocatalyst In the step of preparing a photocatalyst solution by mixing a pigment, a binder, and a solvent in step (S200), a step of applying a photocatalyst solution to a designated position of the accessory body (S300) and an accessory completion step of drying and heat treating the accessory to which the photocatalyst solution is applied (S400).
액세서리 몸체 제조단계(S100)에서는 뱃지(badge), 명찰, 열쇠고리, 반지, 귀걸이 등이 포함되는 몸체를 설계하고, 상기 광촉매가 도포될 광촉매 도포영역 또는 광촉매 도포 위치를 오목하게 홈을 형성하거나 경계를 알 수 있는 테두리를 형성한다. In the accessory body manufacturing step (S100), a body including a badge, name plate, key ring, ring, earring, etc. is designed, and a photocatalyst application area or photocatalyst application area to which the photocatalyst is applied is concavely formed or bordered. It forms a border to know.
필요한 경우 광촉매 도포영역에 광촉매 영역과 유사한 형상을 하면서 그물망으로 이루어진 보완망을 더 준비한다. 이때 광촉매 도포영역은 상기의 보완망이 지지되거나 고정되는 지지부를 더 구비할 수 있다. If necessary, a complementary network composed of a mesh is further prepared while having a shape similar to that of the photocatalyst in the photocatalyst application area. At this time, the photocatalyst application area may further include a support portion to which the above-described complementary network is supported or fixed.
광촉매용액 제조 단계(S200)에서는 상기의 광촉매를 30 중량 % 준비하고, 용매로 알콜 또는 물을 45 중량 % 준비하고, 바인더를 25 중량 % 준비한다. In the photocatalytic solution preparation step (S200), 30 wt% of the photocatalyst is prepared, 45 wt% of alcohol or water is prepared as a solvent, and 25 wt% of a binder is prepared.
바인더는 접착제 역할을 하며 에폭시계, 아크릴계, 실리카겔계 중에서 선택된 어느 하나를 사용하되 선택된 어느 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있고, 에폭시계를 단일로 사용하는 것이 비교적 바람직하다. The binder acts as an adhesive, and any one selected from among epoxy, acrylic, and silica gel systems may be used, and any one or more selected may be mixed, and it is relatively preferable to use the epoxy system singly.
상기 광촉매는 평균 직경 3 나노미터(nm) 내지 11 나노미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값에 의한 입자를 사용하되 5 나노미터 직경의 입자를 사용하는 것이 광촉매의 표면적을 크게 하여 광촉매 효율을 높이고 취급하기 용이한 장점이 있다.The photocatalyst uses particles by any one value selected from the average diameter of 3 nanometers (nm) to 11 nanometers, but the use of 5 nanometer diameter particles increases the surface area of the photocatalyst, thereby increasing and handling the photocatalyst efficiency. There is an easy advantage.
입자의 평균 직경이 5 나노미터 미만이면 주변을 무풍 환경으로 조성하여야 되므로 환경조성 비용이 많이 소요되는 문제와 가격이 비교적 높아지는 문제가 있다. 또한, 입자의 평균 직경이 10 나노미터 이상이면 광촉매 효율이 직경 5 나노미터 입자에 대비하여 70 % 이하로 급격히 떨어지는 문제가 있다. If the average diameter of the particles is less than 5 nanometers, the environment needs to be formed in a wind-free environment, so there is a problem in that the cost of environment creation is high and the price is relatively high. In addition, if the average diameter of the particles is 10 nanometers or more, there is a problem that the photocatalytic efficiency rapidly falls to 70% or less compared to the 5 nanometers diameter particles.
광촉매용액 도포 단계(S300)는 액세서리의 지정된 광촉매 도포영역에 광촉매용액을 0.3 내지 2 밀리미터 두께로 도포 또는 코팅한다, 바람직하게는 0.8 밀리미터의 두께로 도포한다. 광촉매용액이 도포되는 두께가 두꺼울수록 광촉매 효율은 증가하는데, 도포두께 값의 자승에 비례하는 비율로 증가한다. 도포에는 붓을 사용하거나 용기에 넣어 붇는 방식을 사용할 수도 있다. 필요한 경우 자동 디스펜서를 사용할 수 있음은 매우 당연하다. In the photocatalytic solution application step (S300), the photocatalyst solution is coated or coated with a thickness of 0.3 to 2 millimeters in a designated photocatalyst application area of the accessory, preferably 0.8 millimeters thick. As the thickness to which the photocatalyst solution is applied increases, the photocatalytic efficiency increases, but increases in proportion to the square of the coating thickness value. For the application, a brush or a container can be used to steam it. It is natural that an automatic dispenser can be used if necessary.
광촉매용액을 1 밀리미터 이상의 두께로 도포하는 경우, 광촉매용액의 흐름을 방지하기 위하여 광촉매도포영역에 보완망을 필요한 숫자로 고정 시킨 후 광촉매용액을 도포하는 것이 매우 바람직하다. 필요에 의하여 도포된 광촉매용액이 완전 건조되고 열처리 완료된 후 다시 도포하고 열처리할 수 도 있다. 이와 같이 다시 도포하는 경우 보완망을 사용하여 도포두께를 더 높일 수 있음은 매우 당연하다. 보완망을 금속 또는 직물류로 이루어질 수 있다. When the photocatalyst solution is applied to a thickness of 1 millimeter or more, it is very preferable to apply the photocatalyst solution after fixing the complementary network to the required number in the photocatalyst application area to prevent the flow of the photocatalyst solution. If necessary, the photocatalyst solution applied may be completely dried and heat-treated to be applied again and heat-treated. In this case, it is very natural that the thickness of the coating can be further increased by using a complementary net. The complementary network can be made of metal or textiles.
액세서리 완성단계(S400)는 광촉매용액이 도포된 액세서리를 섭씨 25 도, 습도 50 %, 바람이 없는 환경에서 5 내지 6 시간 동안 자연 건조시킨다. In the accessory completion step (S400), the accessory coated with the photocatalyst solution is naturally dried for 5 to 6 hours in an environment of 25 degrees Celsius, 50% humidity, and no wind.
건조환경에서 습도가 50 % 대비 10 % 높은 경우마다, 건조시간이 각 50분씩 증가하는 것으로 관찰되고, 습도가 50 % 보다 낮은 경우는 균열이 발생하는 문제가 있었다. 바람이 있는 경우 광촉매용액에 이물질, 먼지 등이 유입되는 문제가 있고, 또한, 광촉매용액이 건조된 상태에서 물방울 형태를 유지하지 못하고 변형되는 문제가 있다. When the humidity is 10% higher than 50% in the dry environment, the drying time is observed to increase by 50 minutes each, and when the humidity is lower than 50%, cracking occurs. When there is wind, there is a problem that foreign substances, dust, etc. are introduced into the photocatalyst solution, and there is also a problem that the photocatalyst solution is deformed without maintaining the shape of water droplets in a dried state.
도포된 광촉매용액이 건조된 액세서리는 섭시 70도 내지 80도를 유지하는 챔버에서 2 내지 3 시간 동안 열처리하므로 광촉매의 광택을 더욱 높인다. 필요한 경우 가열을 하지 않을 수 있음은 매우 당연하다. The accessory in which the applied photocatalyst solution is dried heats for 2 to 3 hours in a chamber maintaining 70 to 80 degrees Celsius, thereby further enhancing the gloss of the photocatalyst. It is natural that heating can be avoided if necessary.
열처리 챔버는 가로 세로 각 1 미터(m) 길이의 상자 형상에 100 와트 백열전구 하나를 켜 놓고 밀폐된 구성일 수 있다. The heat treatment chamber may be a closed configuration with one 100 watt incandescent lamp turned on in a box shape having a length of 1 meter (m) each.
상기와 같은 방법으로 제도된 광촉매 액세서리는 상온(실온 또는 섭시 25도 환경)에서 가시광선, 자외선을 조사받으면 광촉매 반응이 용이하게 일어나면서 악취, 오염물질이 포함된 유기물질의 분해반응 효율이 향상되고, 작은 크기의 액서서리 표면에 많은 용량의 광촉매를 도포시켜 광촉매의 표면적을 높이므로 광촉매 효율을 높이게 된다. The photocatalyst accessories devised in the above-described way, when irradiated with visible light or ultraviolet light at room temperature (at room temperature or 25 degrees Celsius), the photocatalytic reaction easily occurs, and the decomposition reaction efficiency of organic substances including odor and contaminants is improved. , By applying a large amount of photocatalyst to the small-sized accessory surface, it increases the surface area of the photocatalyst, thereby increasing the photocatalytic efficiency.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. In the above, the present invention has been described in detail with respect to the described specific examples, but it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and it is natural that such modifications and modifications belong to the appended claims.
Claims (7)
상기 광촉매를 도포할 액세서리 몸체를 설계하고 금형을 제작하여 액세서리 몸체를 제조하는 단계;
상기 광촉매에 안료와 바인더와 용매를 혼합하여 광촉매용액을 제조하는 단계;
상기 액세서리 몸체의 지정된 위치에 상기 광촉매용액을 도포하는 단계; 및
상기 광촉매용액이 도포된 액세서리를 건조시키고 열처리하는 액세서리 완성단계; 를 포함하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
Copper (Cu) is a hydrogenated titanium dioxide deposited, and the decomposition efficiency of ammonia, benzene, toluene, ethylbenzene or o-xylene in air by light having a wavelength range from ultraviolet to visible light is titanium dioxide, hydrogenated titanium dioxide or copper. Is increased compared to the deposited titanium dioxide, and the electrons excited in the hydrogenated titanium dioxide are transferred to the copper deposited in the hydrogenated titanium dioxide, preventing electrons from recombining with holes in the titanium dioxide, and the electrons transferred to the copper are external Is provided as oxygen to produce peroxygen ion radicals (·O2-), and holes generated from hydrogenated titanium dioxide are provided as water vapor or hydroxide ions to generate hydroxyl radicals (·OH), and are visible by visible light. The excited electrons are transferred to external oxygen through copper to generate a peroxygen radical (·O2-), and the generated holes are provided as water vapor or hydroxide ions to generate a hydroxyl radical (·OH), and peroxygen In the method of manufacturing accessories for decomposing pollutants using a photocatalyst that allows the ion radicals and hydroxyl radicals to decompose air pollutants,
Designing an accessory body to apply the photocatalyst and manufacturing a mold to produce an accessory body;
Preparing a photocatalyst solution by mixing a pigment, a binder, and a solvent in the photocatalyst;
Applying the photocatalyst solution to a designated location on the accessory body; And
An accessory completion step of drying and heat treating the accessory coated with the photocatalyst solution; Method for manufacturing accessories for decomposing contaminants using a photocatalyst comprising a.
상기 광촉매는 직경 3 나노미터 내지 11 나노미터 범위 중에서 선택된 어느 하나의 값에 의한 입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
According to claim 1,
The photocatalyst is a method for manufacturing an accessory for decomposing contaminants using a photocatalyst, characterized in that the photocatalyst is made of particles by any one value selected from a range of 3 nanometers to 11 nanometers in diameter.
상기 광촉매는 일루메나이트 티타늄 산화물 원석으로부터 염소법으로 제조된 이산화티타늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
According to claim 2,
The photocatalyst is made of titanium dioxide produced by a chlorine method from an ilmenite titanium oxide ore.
상기 용매는 알콜로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
The method of claim 3,
The solvent is an accessory manufacturing method for decomposing contaminants using a photocatalyst, characterized in that consisting of alcohol.
상기 광촉매용액은
상기 광촉매 30 중량%, 상기 용매 45 중량%, 상기 바인더 25 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
The method of claim 4,
The photocatalyst solution
The photocatalyst 30% by weight, the solvent 45% by weight, the binder 25% by weight, characterized in that consisting of a photocatalyst accessories for decomposing contaminants.
상기 건조는
상기 광촉매용액이 도포된 액세서리를 섭씨 25 도, 습도 50 %, 바람이 없는 환경에서 5 내지 6 시간 동안 자연 건조시키는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
The method of claim 5,
The drying
Method for manufacturing accessories for decomposing pollutants using a photocatalyst, characterized in that the photocatalyst solution is applied to an accessory that is naturally dried for 5 to 6 hours in an environment of 25 degrees Celsius, 50% humidity, and no wind.
상기 열처리는
상기 건조된 액세서리를 섭씨 70 내지 80 도 환경의 챔버에서 2 내지 3 시간 동안 가열하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 오염물질 분해용 액세서리 제조방법.
The method of claim 6,
The heat treatment
Method for manufacturing an accessory for decomposing pollutants using a photocatalyst, characterized in that the dried accessory is configured to heat for 2 to 3 hours in a chamber in an environment of 70 to 80 degrees Celsius.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101918398B1 (en) | 2016-11-28 | 2018-11-14 | 경북대학교 산학협력단 | Photocatalyst for decomposing odorous and hazardous air pollutants |
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2019
- 2019-01-07 KR KR1020190002008A patent/KR20200085626A/en not_active Application Discontinuation
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| KR101918398B1 (en) | 2016-11-28 | 2018-11-14 | 경북대학교 산학협력단 | Photocatalyst for decomposing odorous and hazardous air pollutants |
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