KR20200095353A - Nano-Composite media for hydroponics, and method for manufacturing same - Google Patents

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KR20200095353A KR1020200001487A KR20200001487A KR20200095353A KR 20200095353 A KR20200095353 A KR 20200095353A KR 1020200001487 A KR1020200001487 A KR 1020200001487A KR 20200001487 A KR20200001487 A KR 20200001487A KR 20200095353 A KR20200095353 A KR 20200095353A
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Abstract

The present invention relates to a nanocomposite medium for hydroponic cultivation characterized in that a hydrogen-treated photocatalyst is coated on a porous medium. The present invention also relates to a manufacturing method thereof.

Description

수경재배용 나노복합체 배지 및 이의 제조방법 {Nano-Composite media for hydroponics, and method for manufacturing same}Nano-composite media for hydroponics, and method for manufacturing same}

본 발명은 수경재배용 나노복합체 배지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 광촉매가 코팅된 수경재배용 나노복합체 배지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanocomposite medium for hydroponic cultivation and a method for preparing the same, and more particularly, to a nanocomposite medium for hydroponic cultivation coated with a photocatalyst that absorbs light in the visible light region, and a method for preparing the same.

수경재배는 물과 배양액으로 식물을 키우는 방법으로, 지질환경에 영향을 받지 않는 작물법이다. 수경재배 방법을 사용하여 채소나 작물을 대량으로 생산할 수 있으며, 소량의 작물을 집안에서 키울 수 있다. Hydroponic cultivation is a method of growing plants with water and culture, and is a crop method that is not affected by the geological environment. Vegetables and crops can be produced in large quantities using hydroponics, and small amounts of crops can be grown at home.

일반적인 수경재배 방법은 소정의 재배판에 폴리우레탄과 같은 합성재료 또는 야자섬유 혹은 야자열매의 육질만 분리하여 만든 코코피트와 같은 천연 식물성 재료로 만든 배지를 사용하여 종자나 육모를 정식한다. 하지만 기존의 배지 재료 중 폴리우레탄은 산업 폐기물로 분리되기 때문에 환경오염의 문제가 발생하고, 코코피트 등 천연 식물성 배지는 통수성, 통기성으로 인해 합성재료 배지에 비해 작물 성장이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제가 있다. In a general hydroponic cultivation method, seeds or hair growth are cultivated using a synthetic material such as polyurethane on a predetermined cultivation plate, or a medium made of natural vegetable materials such as coco peat made by separating only the meat quality of palm fiber or coconut. However, among the existing medium materials, polyurethane is separated into industrial waste, which causes environmental pollution, and natural vegetable medium such as coco peat does not grow smoothly compared to synthetic medium due to water permeability and ventilation. There is.

상기의 천연 식물성 배지의 성장을 촉진시키기 위해 여러 종류의 촉매가 연구되고 있으며, 그 중에 광촉매를 통하여 빛 에너지를 식물의 성장촉매로 변환하는 방법이 활발히 연구되고 있다. 그 하나로 이산화티타늄(TiO2)을 광촉매로 사용하는배지에 대한 연구가 수행되고 있으나, 이산화티타늄(TiO2) 만을 광촉매로 사용하면 가시광선을 흡수하지 못하고 자외선만 흡수할 수 있어 에너지 전환 효율이 낮다는 단점이 있다. 한편, 이산화티타늄(TiO2)에 전이금속을 도핑하여 에너지 전환 효율을 상승시킨 배지에 대한 연구가 수행되고 있으나, 전이금속은 금속을 첨가하는 과정에서 유해물질이 발생할 수 있으며, 환경에 악영향을 줄 수 있다는 문제점이 있다. In order to promote the growth of the natural plant medium, various types of catalysts have been studied, and among them, a method of converting light energy into a plant growth catalyst through a photocatalyst is being actively studied. As one of them, research on a medium using titanium dioxide (TiO 2 ) as a photocatalyst is being conducted, but if only titanium dioxide (TiO 2 ) is used as a photocatalyst, it cannot absorb visible light and only ultraviolet rays, resulting in low energy conversion efficiency. Has a drawback. On the other hand, research on a medium that improves energy conversion efficiency by doping a transition metal in titanium dioxide (TiO 2 ) is being conducted, but the transition metal may generate harmful substances in the process of adding the metal and reduce adverse effects on the environment. There is a problem that it can be.

이에 환경에 영향을 주지 않으면서 이산화티타늄(TiO2)에 에너지 전환 효율을 상승시킬 수 있는 광촉매 및 이를 활용한 배지의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a photocatalyst capable of increasing energy conversion efficiency to titanium dioxide (TiO 2 ) without affecting the environment and a medium using the same.

대한민국 등록특허공보 제10-0840750호 (2008.06.16)Korean Patent Publication No. 10-0840750 (2008.06.16)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 수소 분위기 내에서의 열처리를 통해 이산화티타늄(TiO2)이 가시광선 영역의 빛 에너지를 흡수시킬 수 있으며, 상기 수소처리된 이산화티타늄(TiO2)을 나노분말로 만들어 다공질 배지에 코팅함으로 에너지 전환 효율을 상승시킨 수경재배용 나노복합체 배지 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, in the present invention, titanium dioxide (TiO 2 ) can absorb light energy in the visible light region through heat treatment in a hydrogen atmosphere, and the hydrogenated titanium dioxide (TiO 2 ) is nano An object of the present invention is to provide a nanocomposite medium for hydroponic cultivation and a method for producing the same, which is made into powder and coated on a porous medium to increase energy conversion efficiency.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 다공성 배지에 수소처리된 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지에 관한 것이다. One aspect of the present invention for achieving the above object relates to a nanocomposite medium for hydroponic cultivation, characterized in that a hydrotreated photocatalyst is coated on a porous medium.

보다 구체적으로, 상기 일 양태에 있어, 상기 광촉매는 이산화티타늄(Ti02)으로 이루어 진 것일 수 있으며, 상기 수소처리된 광촉매는 친수성 표면을 가질 수 있으며, 또는 상기 수소처리는 수소 분위기에서 300℃ 내지 700℃의 온도로 열처리될 수 있으며, 또는 상기 다공성 배지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate), 왕겨, 훈탄, 왕겨 추출 셀룰로오스 및 코코넛껍질 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 다공성 배지는 상전환공정으로 제조될 수 있다. More specifically, in the above aspect, the photocatalyst may be made of titanium dioxide (Ti0 2 ), and the hydrogenated photocatalyst may have a hydrophilic surface, or the hydrogen treatment is performed at 300°C in a hydrogen atmosphere. Can be heat-treated at a temperature of 700 ℃, or the porous medium is polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polystyrene (PS), cellulose acetate, cellulose triacetate (cellulose triacetate), rice husk, futan , Rice husk extraction may include any one or more of cellulose and coconut husk, and the porous medium may be prepared by a phase change process.

상기 일 양태에 있어, 상기 수소처리된 광촉매의 구조는 나노튜브, 나노로드, 솔-젤 나노입자 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다. In the above aspect, the structure of the hydrotreated photocatalyst may have a structure of any one of nanotubes, nanorods, and sol-gel nanoparticles.

또한, 본 발명의 다른 일 양태는 다공성 배지를 준비하는 단계; 광촉매 나노분말을 수소처리하는 단계; 및 상기 다공성 배지에 상기 수소처리된 광촉매를 코팅하는 단계를 포함하는 수경재배용 나노복합체 배지의 제조방법에 관한 것이다. In addition, another aspect of the present invention is to prepare a porous medium; Hydrotreating the photocatalytic nanopowder; And it relates to a method for producing a nanocomposite medium for hydroponic cultivation comprising the step of coating the hydrotreated photocatalyst on the porous medium.

상기 다른 일 양태에 있어, 상기 다공성 배지의 제조 방법은 고분자를 유기용매에 용해시켜 혼합용액을 만드는 단계 및 상기 혼합용액을 비용액에 주입하여 상전이시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광촉매 나노분말의 제조방법은 수소 분위기에서 300℃ 내지 700℃의 온도로 수소처리될 수 있다. In the other aspect, the method of preparing the porous medium may include preparing a mixed solution by dissolving a polymer in an organic solvent, and injecting the mixed solution into a nasal solution to undergo phase transition, and the photocatalytic nanopowder The manufacturing method may be hydrotreated at a temperature of 300°C to 700°C in a hydrogen atmosphere.

본 발명에 따른 수경재배용 나노복합체 배지는 다공성 배지에 수소처리된 광촉매가 코팅되어짐에 따라 가시광선 영역의 빛 에너지를 흡수시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 배지의 에너지 전환 효율을 상승시킬 수 있다는 장점이 있다. The nanocomposite medium for hydroponic cultivation according to the present invention has the advantage of being able to absorb light energy in the visible light region as the porous medium is coated with a hydrogenated photocatalyst, thereby increasing the energy conversion efficiency of the medium. .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수경재배용 나노복합체 배지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공성 배지에 수소처리된 광촉매를 코팅하는 단계의 세부 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광촉매를 코팅하는 과정을 설명하기 위한 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다공질 배지를 제조하는 과정을 설명하기 위한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 TiO2(P25) 샘플을 광촉매로 사용하여 실험한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 TiO2 샘플을 광촉매로 사용하여 실험한 사진이다.
도 7은 광촉매 나노분말이 코팅된 나노복합체 배지의 미세구조를 설명하기 위한 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 나노복합체 배지를 적용하여 재배한 미나리와 적용하지 않고 재배한 미나리에 대하여 줄기의 평균 성장 길이를 비교하기 위한 그래프이다.
도 9는 실시 예에 따라 제작된 나노복합체 배지를 적용하여 재배한 미나리와 적용하지 않고 재배한 미나리에 대하여 미나리 뿌리의 평균 개수를 비교하기 위한 그래프이다.
도 10은 미나리 줄기 및 뿌리 성장정도를 비교하기 위한 사진이다.
도 11은 실시 예에 따라 제작된 나노복합체 배지를 적용하여 재배한 미나리의 생육환경을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a nanocomposite medium for hydroponic cultivation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart illustrating detailed steps of coating a hydrotreated photocatalyst on a siege medium according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph for explaining a process of coating a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph for explaining a process of manufacturing a porous medium according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph of an experiment using a TiO 2 (P25) sample according to an embodiment of the present invention as a photocatalyst.
6 is a photograph of an experiment using a TiO 2 sample according to an embodiment of the present invention as a photocatalyst.
7 is a photograph for explaining the microstructure of a nanocomposite medium coated with a photocatalytic nanopowder.
8 is a graph for comparing the average growth length of stems for water parsley grown by applying a nanocomposite medium prepared according to an embodiment of the present invention and water parsley grown without application.
9 is a graph for comparing the average number of buttercup roots for buttercups grown with and without applying a nanocomposite medium prepared according to an embodiment.
10 is a photograph for comparing the degree of growth of the stem and root of parsley.
11 is a graph for explaining a growing environment of water parsley grown by applying a nanocomposite medium prepared according to an embodiment.

이하 본 발명에 따른 수경재배용 나노복합체 배지 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a nanocomposite medium for hydroponic cultivation according to the present invention and a method for preparing the same will be described in detail. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below, but may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. In this case, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms used, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure are omitted.

본 발명의 일 양태는 나노복합체 배지에 관한 것으로, 상세하게 소정 크기의 기공을 가진 유-무기 나노복합체 배지로, 상기 기공에는 수소처리된 광촉매가 코팅된 나노복합체에 관한 것이다. 상기 수소처리된 광촉매에 있어, 상기 광촉매는 이산화티타늄(TiO2)일 수 있다. One aspect of the present invention relates to a nanocomposite medium, in detail, to an organic-inorganic nanocomposite medium having pores of a predetermined size, and to a nanocomposite coated with a photocatalyst subjected to a hydrogen treatment in the pores. In the hydrotreated photocatalyst, the photocatalyst may be titanium dioxide (TiO 2 ).

본 발명의 일 예에 있어, 상기 광촉매 나노분말은 이산화티타늄(TiO2)로 제공될 수 있다. 아울러 상기 이산화티타늄(TiO2) 형태는 양극산화 나노튜브(anodization nanotubes), 가수분해 나노튜브(nanotube), 수열합성 나노로드(nanorod) 및 솔-젤 나노파티클(sol-gel nanoparticle) 등 하나 이상의 형태로 제공될 수 있으며, 그 형태에 제한되지 않는다. In an example of the present invention, the photocatalytic nanopowder may be provided as titanium dioxide (TiO 2 ). In addition, the titanium dioxide (TiO 2 ) form is one or more forms such as anodization nanotubes, hydrolysis nanotubes, hydrothermal nanorods, and sol-gel nanoparticles. It can be provided as, but is not limited to the form.

상기 이산화티타늄(TiO2)은 티타늄(Ti)과 산소(O2)의 화합물로, 상기 티타늄(Ti)은 자원적으로 매우 풍부하여 경제성과 시장성에 장점이 있다. 또한, 고온에서 구조 안정성이 우수하여 광촉매로 많이 이용되고 있다. 하지만, 상기 이산화티타늄(TiO2) 3.2eV의 넓은 밴드갭으로 인하여 자외선 영역에서만 광촉매 활성을 나타낸다. 다시 말해 상기 이산화티타늄(TiO2)이 가시광선, 더 나아가 레드, 블루, 화이트 3색 가시광선을 발산하는 LED 조명광을 흡수하기 위해서는 도핑 등의 과정을 통해 상기 이산화티타늄(TiO2)의 밴드갭을 낮추는 과정이 반드시 필요하고 할 수 있다. The titanium dioxide (TiO 2 ) is a compound of titanium (Ti) and oxygen (O 2 ), and the titanium (Ti) is very rich in resources and has an advantage in economy and marketability. In addition, it has excellent structural stability at high temperatures and is thus widely used as a photocatalyst. However, the titanium dioxide (TiO 2 ) exhibits photocatalytic activity only in the ultraviolet region due to the wide band gap of 3.2 eV. In other words, in order for the titanium dioxide (TiO 2 ) to absorb visible light, and furthermore, the LED illumination light emitting three colors of red, blue, and white visible light, the band gap of the titanium dioxide (TiO 2 ) is formed through a process such as doping. The lowering process is absolutely necessary and can be done.

선행문헌에 따르면, 이산화티타늄(TiO2)의 밴드갭을 낮추기 위해서 전이금속 등 금속을 도핑한 이산화티타늄(TiO2) 복합체 분말액을 만드는 방법이 개시되었으나, 전이금속은 금속을 첨가하는 과정에서 유해물질이 발생할 수 있으며, 환경에 악영향을 줄 수 있다.According to the Prior Art, but a way to make the titanium dioxide (TiO 2) composite powder mixture in order to lower the band gap transition a titanium dioxide doped with a metal such as a metal (TiO 2) started, the transition metal is toxic in the process of adding a metal Substances may be generated and may adversely affect the environment.

이를 개선하기 위해 본 발명은 수소 분위기에서 열처리 공정을 통해 상기 이산화티타늄(TiO2)의 밴드갭을 낮추는 방법을 적용하였다. 상기 열처리 공정은 300 내지 700℃의 온도로 열처리되는 것이 바람직하다. 상기 열처리 공정의 일 예시로, TiO2(P25) 광촉매 샘플을 수소의 유량이 10 내지 100sccm인 상태에서 분당 3 ~ 10℃씩 약 1시간 이상 가열하여 약 350 ~ 400℃로 만들고, 이를 2시간여 동안 지속시킨다. 이 후, 분위기가 30℃ 미만으로 될 때 까지 천천히 온도를 내리며 샘플을 어닐링 시키는 과정을 수행하였다. 이하, 상술한 열처리 과정을 수소처리 공정으로 명명하고자 한다. 아울러 이를 통해 광촉매에 친수성 표면을 생성할 수 있으며, 수용성 배양액을 흡착/흡수할 수 있다. 상술한 수소처리 공정의 세부 조건에 대해서는 후술하도록 하겠다.In order to improve this, the present invention applies a method of lowering the band gap of titanium dioxide (TiO 2 ) through a heat treatment process in a hydrogen atmosphere. It is preferable that the heat treatment process is heat treated at a temperature of 300 to 700°C. As an example of the heat treatment process, a TiO 2 (P25) photocatalyst sample is heated at a rate of 3 to 10° C. per minute for about 1 hour or more in a state where the flow rate of hydrogen is 10 to 100 sccm to be about 350 to 400° C. Lasts for a while. Thereafter, a process of annealing the sample was performed while slowly lowering the temperature until the atmosphere became less than 30°C. Hereinafter, the above-described heat treatment process will be referred to as a hydrotreating process. In addition, through this, a hydrophilic surface can be created on the photocatalyst, and the aqueous culture solution can be adsorbed/absorbed. Detailed conditions of the above-described hydrotreating process will be described later.

상기 광촉매 나노분말은 다공성 배지에 코팅되어 있다. 상기 다공성 배지는 하나 이상의 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 고분자를 포함할 수 있다. 상기의 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate), 왕겨, 훈탄, 왕겨 추출 셀룰로오스 및 코코넛껍질로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 군 중 어느 하나 이상의 물질을 혼합한 혼합체로 제공될 수 있음은 물론이다. 아울러 상기 배지는 일반적으로 1 내지 100㎛ 크기의 기공이 다수 형성될 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ 크기 이하가 되는 것이 적절하다. The photocatalytic nanopowder is coated on a porous medium. The porous medium may contain one or more organic substances or inorganic substances, and preferably contains a polymer. The polymer is from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polystyrene (PS), cellulose acetate, cellulose triacetate, rice husk, futan, rice husk extracted cellulose, and coconut shell. Can be chosen. In addition, of course, it may be provided as a mixture of any one or more of the above groups. In addition, the medium may generally have a large number of pores having a size of 1 to 100 μm, and preferably, it is appropriate to have a size of 5 μm or less.

실시 예에 따르면, 상기 다공성 배지는 상전환공정(phase inversion method)을 통해 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성배지는 상기 고분자를 유기용매에 용해시켜 혼합용액을 만들고, 상기 혼합용액을 비용액에 주입하여 상전이(phase inversion)되는 과정을 거친다. According to an embodiment, the porous medium may be prepared through a phase inversion method. Specifically, in the porous medium, a mixed solution is prepared by dissolving the polymer in an organic solvent, and the mixed solution is injected into a non-solvent to undergo a phase inversion process.

상기 유기용매는 해당 분야에서 일반적으로 통용되는 유기 용매를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아닐린(Polyaniline), 헥산(Hexane), 시클로헥산(Cyclohexane), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 디메틸설폭사이드(DMSO), 메틸 피롤리돈(Methyl Pyrrolidone) 및 메틸 펜탄디온(Methyl pentanedione) 중 어느 하나의 유기 용매를 적용할 수 있다.As the organic solvent, an organic solvent generally used in the field may be applied, and preferably, polyaniline, hexane, cyclohexane, benzene, toluene, and dimethylsulfoxide An organic solvent of any one of side (DMSO), methyl pyrrolidone and methyl pentanedione may be applied.

상기 비용액은 물, 알콜류, 케톤류, 방향족탄화수소를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 비용액으로는 초순수증류수, 이온교환수, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족탄화수소류 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 상술한 비용액들을 임의로 혼합하여 사용할 수 있다. Water, alcohols, ketones, and aromatic hydrocarbons may be used as the non-water solution. Specifically, as the cost solution, any one of aromatic hydrocarbons such as ultrapure distilled water, ion-exchanged water, methanol, ethanol, 2-propanol, methyl ethyl ketone, benzene, toluene, and xylene may be selected. It can be mixed and used.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 다공성 배지에 상기 수소처리된 광촉매를 코팅하는 방법으로는 통상적으로 알려진 코팅방법을 적용할 수 있다. 예를 들어 다공성 배지를 광촉매 용액에 담지하여 코팅하는 방법을 적용할 수 있으며, 진공 여과(vacuum filtration) 장치를 이용하여 물에 분산된 광촉매 분산액에 다공성 배지를 침지시킴으로써 용액 속 광촉매를 배지에 코팅할 수 있다. 또한, 50 내지 80℃의 온도에서 교반방식 또는 전기도금 방식을 적용할 수 있다. 본 발명에서는 배지를 담지하는 방법을 적용하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 내용을 바탕으로 당업자가 얼마든지 변형하여 적용할 수 있다. In an example of the present invention, a conventionally known coating method may be applied as a method of coating the hydrotreated photocatalyst on the porous medium. For example, a method of coating a porous medium by immersing it in a photocatalyst solution can be applied, and the photocatalyst in the solution can be coated on the medium by immersing the porous medium in the photocatalyst dispersion liquid dispersed in water using a vacuum filtration device. I can. In addition, a stirring method or an electroplating method may be applied at a temperature of 50 to 80°C. In the present invention, a method of loading a medium is applied, but the method is not limited thereto, and a person skilled in the art can modify and apply any number of modifications based on the contents of the present invention.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 나노복합체 배지는 다공성 배지에 수소처리된 이산화티타늄(TiO2)이 코팅된 배지이며, 상기 코팅된 이산화티타늄(TiO2)이 가시광선, 더 나아가 레드, 블루, 화이트 3색 가시광선을 발산하는 LED 조명광을 흡수하여 광촉매 역할을 수행할 수 있다. As described above, the nanocomposite medium according to an aspect of the present invention is a medium coated with hydrogenated titanium dioxide (TiO 2 ) on a porous medium, and the coated titanium dioxide (TiO 2 ) is visible light, and furthermore, red , Blue and white It can act as a photocatalyst by absorbing LED illumination light emitting visible light in three colors.

이를 위해서는 이산화티타늄(TiO2)이 가시광선 영역에서도 활성을 나타낼 수 있도록 수소처리 공정을 통해 밴드갭을 낮추는 것이 매우 중요하다. For this, it is very important to lower the band gap through a hydrotreating process so that titanium dioxide (TiO 2 ) can exhibit activity in the visible light region.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 나노복합체 배지의 제조방법은 a) 다공성 배지를 준비하는 단계; b) 광촉매 나노분말을 수소처리하는 단계; 및 c) 다공성 배지에 수소처리된 광촉매를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 다공성 배지는 유-무기로 이루어진 다공성 배지 일 면에 수소처리된 이산화티타늄(TiO2)이 나노분말로 코팅되어 가시광선을 흡수하여 작물의 성장을 촉진시킬 수 있는 나노복합체 배지이다.Referring to Figure 1, a method of manufacturing a nanocomposite medium according to an embodiment of the present invention a) preparing a porous medium; b) hydrotreating the photocatalytic nanopowder; And c) coating a hydrogenated photocatalyst on a porous medium, wherein the porous medium is coated with a nanopowder of titanium dioxide (TiO 2 ) hydrotreated on one surface of the porous medium consisting of organic-inorganic It is a nanocomposite medium that can absorb visible light and promote the growth of crops.

먼저, a) 다공성 배지를 준비하는 단계를 수행할 수 있으며, 이 때, 각 구성 성분의 조성 및 함량은 상기 나노복합체 배지에서 설명한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.First, a) preparing a porous medium may be performed, and in this case, the composition and content of each component are the same as described in the nanocomposite medium, and thus redundant descriptions are omitted.

각 구성 성분이 준비되면, 도 2에 개시된 바와 같이ⅰ) 고분자를 유기용매에 용해시켜 혼합용액을 만드는 단계; 및 ⅱ) 혼합용액을 비용액에 주입하여 상전이시키는 단계;를 수행하여 다공성 배지를 준비할 수 있다. When each component is prepared, as disclosed in FIG. 2, i) preparing a mixed solution by dissolving a polymer in an organic solvent; And ii) injecting the mixed solution into the nasal solution to perform phase transition; thereby preparing a porous medium.

ⅰ) 고분자를 유기용매에 용해시켜 혼합용액을 만드는 단계에 있어, 상기 고분자를 상기 유기용매에 용해시킨 고분자 용액의 농도는 1 내지 20 중량% 일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 10 중량%일 수 있다. 상술한 농도 범위 미만의 용질이 용해될 경우 다공질 배지가 형성에 어려움이 발생할 가능성이 있으며, 농도 범위를 초과하여 용해될 경우 혼합용액의 점성이 너무 커지고 기공의 벽이 두꺼워져 기공도가 작아지는 결과를 초래할 수 있기 때문이다. 아울러 상기 고분자 및 상기 유기용매의 혼합은 30 내지 180℃에서 수행하는 것을 권장하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예에 따르면, 상기 혼합용액을 200 내지 600RPM의 속도로 1시간 이내로 교반할 수 있으며, 바람직하게는 300 내지 500RPM의 속도로 10 내지 30분 동안 교반할 수 있다. Ⅰ) In the step of preparing a mixed solution by dissolving a polymer in an organic solvent, the concentration of the polymer solution in which the polymer is dissolved in the organic solvent may be 1 to 20% by weight, preferably 3 to 10% by weight. have. If a solute less than the above-described concentration range is dissolved, there is a possibility that the formation of the porous medium may be difficult, and if it is dissolved beyond the concentration range, the viscosity of the mixed solution becomes too high and the walls of the pores become thick, resulting in a decrease in porosity. This is because it can lead to. In addition, mixing of the polymer and the organic solvent is recommended to be performed at 30 to 180°C, but is not limited thereto. According to an embodiment, the mixed solution may be stirred at a rate of 200 to 600 RPM within 1 hour, and preferably at a rate of 300 to 500 RPM for 10 to 30 minutes.

ⅱ) 혼합용액을 비용액에 주입하여 상전이시키는 단계에서, 상기 혼합용액의 양이 많아지면, 상기 상전이 과정에서 분산성이 저하될 수 있으므로, 실험조건 및 환경에 따라 적절한 비율로 혼합하는 것이 중요하다. 이 때, 적절한 혼합비율은 당업자의 판단에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 30중량%가 넘지 않는 선에서 혼합하는것이 적절하다.Ii) In the step of injecting the mixed solution into the non-dissolving solution to phase transition, if the amount of the mixed solution increases, the dispersibility may decrease during the phase transition process, so it is important to mix the mixed solution at an appropriate ratio according to the experimental conditions and environment. . In this case, the appropriate mixing ratio may vary according to the judgment of a person skilled in the art, but it is preferable to mix in a line not exceeding 30% by weight.

실시 예에 따르면, 상기 비용액은 100℃미만으로 유지하는 것이 바람직하며, 구체적으로 10 내지 60℃의 온도 범위를 가질 수 있다. According to an embodiment, it is preferable to keep the cost solution below 100°C, and specifically, it may have a temperature range of 10 to 60°C.

전술한 바와 같이 다공성 배지가 준비되면, b) 광촉매 나노분말을 수소처리하는 단계를 수행할 수 있으며, 이를 통해 광촉매의 이산화티타늄(TiO2)이 가시광선 영역에서도 활성을 나타낼 수 있다. When the porous medium is prepared as described above, b) a step of hydrotreating the photocatalyst nanopowder may be performed, through which titanium dioxide (TiO 2 ) of the photocatalyst may exhibit activity in the visible region.

다음으로, c) 다공성 배지에 수소처리된 광촉매를 코팅하는 단계를 수행할 수 있다. 상술한대로 상기 코팅 방법은 특정 방법에 한정되는 것이 아닌 당업계에서 통상적으로 사용하는 코팅방법을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 다공성 배지를 광촉매 용액에 담지하여 코팅하는 방법을 적용하였다. Next, c) coating a hydrotreated photocatalyst on the porous medium may be performed. As described above, the coating method is not limited to a specific method, but a coating method commonly used in the art may be used, but in the present invention, a method of coating by supporting a porous medium in a photocatalyst solution is applied.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 수소처리된 광촉매의 균일한 코팅을 위해 소정량의 용매에 상기 수소처리된 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여 분산액을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 용매는 물을 포함할 수 있으며, 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 아세톤 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 분산액을 사용하는 경우, 상기 수소처리된 이산화티타늄(TiO2)의 농도는 1 내지 10중량% 일 수 있으며, 3 내지 5중량% 인 것이 바람직하다. In an example of the present invention, a dispersion may be used by mixing the hydrogenated titanium dioxide (TiO 2 ) in a predetermined amount of a solvent for uniform coating of the hydrotreated photocatalyst. In this case, the solvent may include water, and may further include any one or more of ethyl alcohol, methyl alcohol, and acetone. When using the dispersion, the concentration of the hydrogenated titanium dioxide (TiO 2 ) may be 1 to 10% by weight, preferably 3 to 5% by weight.

실시 예에 따르면, 광촉매가 분산된 광촉매 용액을 제조하기 위해 초음파 발생기를 사용할 수 있다. 아울러 초음파 조건을 변경하여 광촉매 입자의 입도를 결정할 수 있다. 바람직하게는 20분 내외로 초음파 처리하여 10 내지 20㎚ 크기의 광촉매 입자를 얻을 수 있으며, 10분 내외로 초음파 처리하여 20 내지 30㎚ 크기의 광촉매 입자, 5분 내외로 초음파 처리하여 30㎚ 이상의 광촉매 입자를 얻을 수 있다. According to an embodiment, an ultrasonic generator may be used to prepare a photocatalyst solution in which the photocatalyst is dispersed. In addition, the particle size of the photocatalyst particles can be determined by changing the ultrasonic conditions. Preferably, photocatalyst particles with a size of 10 to 20 nm can be obtained by ultrasonic treatment for about 20 minutes, and photocatalyst particles with a size of 20 to 30 nm by ultrasonic treatment for about 10 minutes, and a photocatalyst of 30 nm or more by ultrasonic treatment for about 5 minutes Particles can be obtained.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 수경재배용 유-무기 나노복합체 배지 및 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, an organic-inorganic nanocomposite medium for hydroponic cultivation according to the present invention and a manufacturing method according to the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only one reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.In addition, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terms used in the description herein are for the purpose of effectively describing specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the unit of the additive not specifically described in the specification may be weight%.

1) TiO1) TiO 22 (P25) 광촉매의 수소처리 적용(P25) Application of photocatalyst hydrotreatment

도 5를 참조하면, TiO2(P25) 광촉매 샘플의 열처리 조건에 따라 제조예 1, 제조예 2, 제조예 3 및 비교제조예 1을 다음과 같이 정의할 수 있다. Referring to FIG. 5, Preparation Example 1, Preparation Example 2, Preparation Example 3, and Comparative Preparation Example 1 may be defined as follows according to the heat treatment conditions of the TiO 2 (P25) photocatalyst sample.

[제조예 1][Production Example 1]

TiO2(P25) 광촉매 샘플에 대하여 수소의 유량이 50sccm인 상태에서 분당 5℃씩 약 1시간 12분 가열하여 360℃가 되도록 하고, 이를 2시간 동안 지속시킨다. 이 후, 오븐 내 온도를 분당 5℃씩 1시간 12분 동안 내려 25℃로 만드는 과정을 수행하였다. The TiO 2 (P25) photocatalyst sample was heated at 5° C. per minute for about 1 hour and 12 minutes at a flow rate of 50 sccm to reach 360° C., and this was continued for 2 hours. Thereafter, the temperature in the oven was lowered at 5° C. per minute for 1 hour and 12 minutes to reach 25° C. was performed.

[제조예 2][Production Example 2]

상기 제조예 1과 동일한 광촉매 및 수소 유량 조건에서 분당 5℃씩 약 2시간 20분 가열하여 700℃가 되도록 하고, 이를 2시간 동안 지속시킨다. 이 후, 25℃ 온도로 낮춘 후, 다시 분당 5℃씩 약 1시간 12분 가열하여 360℃가 되도록 하고, 이를 2시간 동안 지속시킨다. 이 후, 오븐 내 온도가 25℃가 될 때까지, 분당 5℃씩 1시간 12분 동안 내리는 과정을 수행하였다.In the same photocatalyst and hydrogen flow conditions as in Preparation Example 1, heating was performed at 5°C per minute for about 2 hours and 20 minutes to reach 700°C, and this was continued for 2 hours. Thereafter, after lowering the temperature to 25° C., the mixture is heated again at 5° C. per minute for about 1 hour and 12 minutes to reach 360° C., which is maintained for 2 hours. Thereafter, a process of lowering the oven at 5°C per minute for 1 hour and 12 minutes was performed until the temperature in the oven reached 25°C.

[제조예 3][Production Example 3]

상기 제조예 1 및 2와 동일한 광촉매 및 수소 유량 조건에서 분당 5℃씩 약 2시간 20분 가열하여 700℃가 되도록 하고, 이를 2시간 동안 지속시킨다. 이 후, 오븐 내 온도가 25℃가 될 때까지, 분당 5℃씩 2시간 20분 동안 내리는 과정을 수행하였다.In the same photocatalyst and hydrogen flow conditions as in Preparation Examples 1 and 2, heating was performed at 5°C per minute for about 2 hours and 20 minutes to reach 700°C, and this was continued for 2 hours. Thereafter, a process of lowering the oven at 5°C per minute for 2 hours and 20 minutes was performed until the temperature in the oven reached 25°C.

[비교제조예 1][Comparative Preparation Example 1]

상기 제조예 1 내지 3과 동일한 광촉매를 사용하되, 상기 광촉매에 대한 열처리를 수행하지 않았다. The same photocatalyst as in Preparation Examples 1 to 3 was used, but no heat treatment was performed on the photocatalyst.

2) TiO2) TiO 22 나노튜브 형태의 광촉매의 수소처리 적용 Hydrotreating application of nanotube type photocatalyst

도 6을 참조하면, TiO2(P25) 광촉매 샘플의 열처리 조건에 따라 제조예 4, 제조예 5, 및 비교제조예 2를 다음과 같이 정의할 수 있다. 6, Preparation Example 4, Preparation Example 5, and Comparative Preparation Example 2 may be defined as follows according to the heat treatment conditions of the TiO 2 (P25) photocatalyst sample.

[제조예 4][Production Example 4]

TiO2 광촉매 샘플에 대하여 수소의 유량이 50sccm인 상태에서 분당 5℃씩 약 1시간 12분 가열하여 360℃가 되도록 하고, 이를 2시간 동안 지속시킨다. 이 후, 오븐 내 온도를 분당 25℃씩 15분 동안 내려 25℃로 만드는 과정을 수행하였다. The TiO 2 photocatalyst sample was heated at 5° C. per minute for about 1 hour and 12 minutes at a flow rate of 50 sccm to reach 360° C., and this was continued for 2 hours. After that, the temperature in the oven was lowered at 25°C per minute for 15 minutes to reach 25°C.

[제조예 5][Production Example 5]

상기 제조예 4와 동일한 광촉매 및 수소 유량 조건에서 수소의 유량이 50sccm인 상태에서 분당 5℃씩 약 2시간 20분 가열하여 700℃가 되도록 하고, 이를 2시간 동안 지속시킨다. 이 후, 오븐 내 온도가 25℃가 될 때까지, 분당 25℃씩 30분 동안 동안 내리는 과정을 수행하였다.Under the same photocatalyst and hydrogen flow conditions as in Preparation Example 4, in a state where the flow rate of hydrogen is 50 sccm, heating at 5° C. per minute for about 2 hours and 20 minutes to reach 700° C., and this is maintained for 2 hours. Thereafter, a process of lowering the oven at 25°C per minute for 30 minutes was performed until the temperature in the oven reached 25°C.

[비교제조예 2][Comparative Preparation Example 2]

상기 제조예 4 및 5와 동일한 광촉매를 사용하되, 상기 광촉매에 대한 열처리를 수행하지 않았다. The same photocatalyst as in Preparation Examples 4 and 5 was used, but no heat treatment was performed on the photocatalyst.

다시 말해, 상술한 제조예 1 내지 5 및 비교제조예 1 내지 2의 수소처리 공정 조건은 아래 표 1과 같다. In other words, the hydrotreating process conditions of Preparation Examples 1 to 5 and Comparative Preparation Examples 1 to 2 are shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

[실시예][Example]

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 22g과 폴리아닐린 400mL를 혼합하고, 이를 200℃에서 400RPM으로 15분 교반하여 혼합용액을 만들었다. 이 후, 상기 혼합용액을 20℃ 초순수증류수에 떨어뜨리고 50℃ 오븐에 24시간 열처리하여 다공질 배지를 제조하였다. Polyethylene terephthalate (PET) 22 g and polyaniline 400 mL were mixed, and the mixture was stirred at 200° C. at 400 RPM for 15 minutes to prepare a mixed solution. Thereafter, the mixed solution was dropped into ultrapure distilled water at 20° C. and heat-treated in an oven at 50° C. for 24 hours to prepare a porous medium.

다음으로, 상술한 제조예 1 내지 5 및 비교제조예 1 내지 2의 과정을 거쳐 수소처리를 수행하였고, 상기 수소처리된 광촉매 3g을 증류수 250mL와 섞어 4MHz의 초음파를 주입하여 광촉매 분산액을 만들었다. 이 후, 앞서 제조한 다공질 배지를 상기 광촉매 분산액에 1시간동안 담지하고 50℃ 오븐에 24시간 열처리하여 나노복합체 배지를 제조하였다.Next, hydrotreating was performed through the processes of Preparation Examples 1 to 5 and Comparative Preparation Examples 1 to 2 described above, and 3 g of the hydrotreated photocatalyst was mixed with 250 mL of distilled water and ultrasonic waves of 4 MHz were injected to prepare a photocatalyst dispersion. Thereafter, the previously prepared porous medium was supported in the photocatalyst dispersion for 1 hour and heat-treated in an oven at 50° C. for 24 hours to prepare a nanocomposite medium.

[분석 및 성능 평가][Analysis and performance evaluation]

1) SEM 분석:1) SEM analysis:

주사전자현미경(SEM, scanning electron microscope)을 이용하여 제조예 1 내지 5 및 비교제조예 1, 2에 개시된 조건에 의해 수소처리 된 광촉매를 코팅한 나노복합체 배지의 형상을 확인하였다. 그 결과, 도 7 (c) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 제조예 1 내지 5의 열처리 과정을 거쳐 수소처리 공정을 수행한 광촉매는 다공성 배지에 나노분말이 코팅되었음을 확인할 수 있다. Using a scanning electron microscope (SEM), the shape of the nanocomposite medium coated with the photocatalyst hydrotreated according to the conditions disclosed in Preparation Examples 1 to 5 and Comparative Preparation Examples 1 and 2 was confirmed. As a result, as shown in FIGS. 7 (c) to (d), it can be seen that the photocatalyst subjected to the hydrotreating process through the heat treatment process of Preparation Examples 1 to 5 was coated with nanopowder on the porous medium.

2) 성장속도 촉진 분석:2) Growth rate promotion analysis:

수소처리 유무에 따른 성장속도 차이를 비교하기 위해, 동일한 종과 크기의 미나리를 실험군 A 및 실험군 B로 나누어 실험을 진행하였다. 실험군 A에는 수경재배용 배지로 통상적으로 사용되는 코코피트(cocopeat)재질의 배지와 제조예 1의 과정으로 열처리된 나노복합체 배지를 혼합하여 사용하였고, 실험군 B에는 상기 코코피트(cocopeat) 재질의 배지와 수소 열처리를 하지 않은 비교제조예 1의 과정으로 제조된 나노복합체 배지를 혼합하여 사용하였다. 상기한 실험군 A 및 실험군 B를 35일간 수경재배 실험을 진행하였다. 아울러 5일 간격으로 줄기의 평균 길이 및 뿌리의 평균 길이를 측정하여 비교하였다. In order to compare the difference in growth rate according to the presence or absence of hydrotreating, the experiment was conducted by dividing the parsley of the same species and size into experimental group A and experimental group B. In Experimental Group A, a medium of cocopeat material, which is commonly used as a medium for hydroponic cultivation, and a nanocomposite medium heat-treated in the process of Preparation Example 1 were mixed and used, and in Experimental Group B, the medium of cocopeat material and The nanocomposite medium prepared by the process of Comparative Preparation Example 1 without hydrogen heat treatment was mixed and used. The above-described experimental group A and experimental group B were subjected to a hydroponic cultivation experiment for 35 days. In addition, the average length of the stem and the average length of the root were measured and compared at intervals of 5 days.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 실험군 A의 미나리가 실험군 B의 미나리보다 줄기가 더 자라나고, 뿌리가 많이 생성되었다는 것을 확인할 수 있다. 상기의 결과는 수소처리가 작물의 성장속도 촉진에 기여하였음을 보여준다. 다시 말해, 상기 수소처리 과정을 통하여 나노복합체 배지가 외부의 LED 조명광을 흡수할 수 있으며, 상기 흡수한 조명광을 에너지원으로 변화하여 작물에 제공할 수 있다. 이를 통해, 상기 작물은 상기 제공된 에너지원을 흡수하여 성장이 촉진된다는 것을 의미할 수 있다.Referring to FIGS. 8 to 10, it can be seen that the stems and roots of the water parsley in the experimental group A were more grown than the water parsley in the experimental group B. The above results show that hydrotreatment contributed to the acceleration of the growth rate of crops. In other words, through the hydrotreating process, the nanocomposite medium can absorb external LED illumination light, and the absorbed illumination light can be converted into an energy source and provided to crops. Through this, the crop may mean that growth is promoted by absorbing the provided energy source.

3) 생육조건 분석:3) Growth condition analysis:

작물의 성장환경에 영향을 주는 배양액 pH의 변화와 배양액의 전기전도도(Electrical Conductivity; EC)의 변화를 분석하였다. 도 11을 참조하면, 상기 나노복합체 배지를 적용하여 재배한 미나리는 성장하는 동안 5.8 ~ 6.5pH인 일정한 수준의 pH를 유지되었으며,배양액의 EC또한 1400 ~ 1650 μS/cm의 일정 수준을 유지하였다. 이는, 상기 나노복합체 배지를 통해 작물이 자라나는 동안 작물이 질소, 무기물을 흡수하는 환경과 배양액의 이온농도가 소정의 범위 내에서 안정적으로 유지된다는 것을 의미할 수 있다. 이를 통해 상기 나노복합체 배지는 작물의 안정적으로 자랄 수 있는 재배 환경을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다. Changes in culture medium pH and electrical conductivity (EC) that affect the growth environment of crops were analyzed. Referring to FIG. 11, water parsley grown by applying the nanocomposite medium maintained a constant pH of 5.8 to 6.5 pH during growth, and the EC of the culture medium also maintained a constant level of 1400 to 1650 μS/cm. This may mean that, while the crop is grown through the nanocomposite medium, the environment in which the crop absorbs nitrogen and inorganic matter and the ion concentration of the culture medium are stably maintained within a predetermined range. Through this, it was confirmed that the nanocomposite medium can provide a cultivation environment in which crops can be stably grown.

이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 제조예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 제조예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described through the above-specified matters and limited manufacturing examples, this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above manufacturing examples, to which the present invention pertains. Those of ordinary skill in the art can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things having equivalent or equivalent modifications to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (10)

다공성 배지에 수소처리된 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.Hydroponic cultivation nanocomposite medium, characterized in that the photocatalyst is coated on the porous medium. 제 1항에 있어서,
상기 광촉매는 이산화티타늄(Ti02)인 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.
According to claim 1,
The photocatalyst is a nanocomposite medium for hydroponic cultivation, characterized in that titanium dioxide (Ti0 2 ).
제 2항에 있어서,
상기 수소처리된 광촉매는 친수성 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.
According to claim 2,
Hydroponic cultivation nanocomposite medium, characterized in that the hydrogenated photocatalyst has a hydrophilic surface.
제 1항에 있어서,
상기 수소처리는 수소 분위기에서 300℃ 내지 700℃의 온도로 열처리되는 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.
According to claim 1,
The hydrogen treatment is a nanocomposite medium for hydroponic cultivation, characterized in that the heat treatment at a temperature of 300 to 700 ℃ in a hydrogen atmosphere.
제 1항에 있어서,
상기 다공성 배지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate), 왕겨, 훈탄, 왕겨 추출 셀룰로오스 및 코코넛껍질 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.
According to claim 1,
The porous medium is any one or more of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polystyrene (PS), cellulose acetate, cellulose triacetate, rice husk, futan, rice husk extracted cellulose, and coconut shell Hydroponic cultivation nanocomposite medium comprising a.
제 5항에 있어서,
상기 다공성 배지는 상전환공정으로 제조된 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.
The method of claim 5,
The porous medium is a nanocomposite medium for hydroponic cultivation, characterized in that prepared by a phase change process.
제 1항 내지 제 6항에서 선택되는 어느 하나의 항에 있어서,
상기 수소처리된 광촉매의 구조는 나노튜브, 나노로드, 솔-젤 나노입자 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The structure of the hydrogenated photocatalyst is a nanocomposite medium for hydroponic cultivation, characterized in that it has a structure of any one of nanotubes, nanorods, and sol-gel nanoparticles.
다공성 배지를 준비하는 단계;
광촉매 나노분말을 수소처리하는 단계; 및
상기 다공성 배지에 상기 수소처리된 광촉매를 코팅하는 단계를 포함하는 수경재배용 나노복합체 배지의 제조방법.
Preparing a porous medium;
Hydrotreating the photocatalytic nanopowder; And
A method for producing a nanocomposite medium for hydroponic cultivation comprising the step of coating the hydrogenated photocatalyst on the porous medium.
제 8항에 있어서,
상기 다공성 배지의 제조 방법은 고분자를 유기용매에 용해시켜 혼합용액을 만드는 단계 및 상기 혼합용액을 비용액에 주입하여 상전이시키는 단계를 포함하는 수경재배용 나노복합체 배지의 제조방법.
The method of claim 8,
The method of preparing the porous medium comprises dissolving a polymer in an organic solvent to prepare a mixed solution, and injecting the mixed solution into a non-solvent for phase transition.
제 8항에 있어서,
상기 광촉매 나노분말의 제조방법은 수소 분위기에서 300℃ 내지 700℃의 온도로 수소처리되는 것을 특징으로 하는 수경재배용 나노복합체 배지의 제조방법.
The method of claim 8,
The method for producing the photocatalytic nanopowder is a method of producing a nanocomposite medium for hydroponic cultivation, characterized in that the hydrogen treatment is performed at a temperature of 300°C to 700°C in a hydrogen atmosphere.
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