KR20210004308A - Indoor-light-driven photocatalyst and method for preparing the same - Google Patents
Indoor-light-driven photocatalyst and method for preparing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210004308A KR20210004308A KR1020190080548A KR20190080548A KR20210004308A KR 20210004308 A KR20210004308 A KR 20210004308A KR 1020190080548 A KR1020190080548 A KR 1020190080548A KR 20190080548 A KR20190080548 A KR 20190080548A KR 20210004308 A KR20210004308 A KR 20210004308A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- indoor lighting
- core
- active photocatalyst
- tungsten oxide
- tungsten
- Prior art date
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 95
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 36
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 26
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 44
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 29
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 15
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 229910010082 LiAlH Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 31
- WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 4-chlorophenol Chemical group OC1=CC=C(Cl)C=C1 WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N oxotungsten Chemical class [W]=O VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 2
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 2
- FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N carbamazepine Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2N(C(=O)N)C2=CC=CC=C21 FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960000623 carbamazepine Drugs 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 PtCl 4 Chemical class 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B01J35/004—
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
- A61L9/18—Radiation
- A61L9/20—Ultraviolet radiation
- A61L9/205—Ultraviolet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/30—Tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- B01J35/023—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
- F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
- F21V3/06—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L2209/10—Apparatus features
- A61L2209/12—Lighting means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 실내조명 활성 광촉매 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor lighting active photocatalyst and a method for producing the same.
광촉매는 빛을 에너지원으로 촉매반응(산화-환원 반응)을 촉진시키는 물질로서, 다양한 분야에 응용되고 있다. 특히, 특별한 에너지를 가하지 않고 빛만으로 대기 및 수중의 오염물질을 분해할 수 있기 때문에, 유해 유기물의 광분해, 대기 오염물질의 광산화환원, 살균 항균 작용 등에 응용될 수 있다. 또한, 물을 광분해시켜 수소와 산소를 생산하고, 이산화탄소의 광촉매 환원반응을 통해 메탄(methane), 메탄올(methanol), 포름산(formic acid), 포름알데히드(formaldehyde)와 같은 유기탄소로 변환시켜 대기 중의 이산화탄소를 저감할 수 있을 뿐 아니라 이산화탄소를 고에너지가 함유된 연료로 재순환시킬 수 있으므로 차세대 에너지와 환경문제를 동시에 해결할 수 있다는 점에서 많은 주목을 받고 있다. Photocatalysts are materials that accelerate catalytic reactions (oxidation-reduction reactions) using light as an energy source, and are applied in various fields. In particular, since it is possible to decompose pollutants in the atmosphere and water with only light without applying special energy, it can be applied to photodecomposition of harmful organic matter, photo-oxidation reduction of air pollutants, sterilization and antibacterial action. In addition, water is photo-decomposed to produce hydrogen and oxygen, and through a photocatalytic reduction reaction of carbon dioxide, it is converted into organic carbon such as methane, methanol, formic acid, and formaldehyde. Not only can carbon dioxide be reduced, but carbon dioxide can be recycled to a fuel containing high energy, so it is attracting a lot of attention in that it can simultaneously solve next-generation energy and environmental problems.
이와 같은 용도로 활용되고 있는 다양한 광촉매 중에서 가장 광범위하게 사용되는 촉매 물질로는 이산화티타늄(TiO2)이 있는데, 이산화티타늄 광촉매는 뛰어난 광활성, 화학적 또는 생물학적 안정성, 및 내구성 등에 이점이 있고, 수중의 난분해성 휘발성 유기 염소 화합물(THM)을 중간 생성물 없이 완전 분해시킬 수 있어 생활용수의 대부분을 지하수에 의존하는 국가에서 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이산화티타늄은 태양광의 자외선 영역에서 매우 우수한 광촉매 활성을 나타내지만 가시광선 영역에서는 광촉매 활성을 갖지 못하는 단점이 있다. 이에 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 가시광선 영역에서도 광활성을 나타내는 광촉매가 개발되었다. 특허문헌에서는 상용화 공정에 적용 가능한 가시광 활성 구형 탄소계 기공소재를 개시하고 있는데, 기공이 잘 발달된 구형 탄소계 기공소재가 광촉매 담체로 작용함과 동시에 물질 전달율을 증가시켜 주는 보조적인 역할을 함께 수행하고, 티타늄 이온이 담지된 이온교환수지에 전이금속이 담지됨에 따라 자외선 영역인 254 nm 뿐만 아니라 더 넓은 파장인 365 nm에서도 활성을 가진다. 그러나 상기 특허문헌의 광촉매는 400 nm 이상의 가시광선 영역에서는 광활성을 나타내지 못하는 등 여전히 파장영역이 제한적이다. 또한, 현재까지 개발된 실내조명 활성 광촉매는 실내의 형광등과 같은 광원에서는 광활성이 현저히 저하되기 때문에 실생활에 활용하기에는 많은 문제점을 가지고 있다.Among the various photocatalysts used for such a purpose, the most widely used catalyst material is titanium dioxide (TiO 2 ), and the titanium dioxide photocatalyst has advantages such as excellent photoactivity, chemical or biological stability, and durability. Since degradable volatile organochlorine compounds (THM) can be completely decomposed without intermediate products, studies on this are actively being conducted in countries where most of the domestic water is dependent on groundwater. However, titanium dioxide exhibits very good photocatalytic activity in the ultraviolet region of sunlight, but has a disadvantage in that it does not have photocatalytic activity in the visible region. Accordingly, as disclosed in the patent document of the prior art document, a photocatalyst exhibiting photoactivity even in the visible light region was developed. The patent document discloses a visible light-activated spherical carbon-based porous material applicable to the commercialization process, and the spherical carbon-based porous material with well-developed pores acts as a photocatalyst carrier and plays an auxiliary role in increasing the material transfer rate. In addition, as the transition metal is supported on the titanium ion-supported ion exchange resin, it is active not only in the ultraviolet region of 254 nm but also in the wider wavelength of 365 nm. However, the photocatalyst of the patent document still has a limited wavelength range, such as not exhibiting photoactivity in the visible light range of 400 nm or more. In addition, the indoor lighting active photocatalyst developed up to now has many problems to be used in real life because the light activity is significantly reduced in light sources such as indoor fluorescent lamps.
이에 형광등과 같은 실내조명에 광활성을 가지는 실내조명 활성 광촉매의 개발이 절실히 요구되고 있다.Accordingly, there is an urgent need to develop an indoor lighting active photocatalyst having photoactivity in indoor lighting such as a fluorescent lamp.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 텅스텐 나노입자가 코어/쉘 구조로 변환되고 그 입자 표면에 금속이 담지되어 실내조명에서도 효과적인 촉매 활성을 가지는 광촉매를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, one aspect of the present invention is a photocatalyst having effective catalytic activity even in indoor lighting by converting tungsten nanoparticles into a core/shell structure and supporting a metal on the surface of the particles. To provide.
또한, 본 발명의 다른 측면은 환원제를 이용하여 텅스텐 나노입자를 코어/쉘 구조로 변환시키고, 입자 표면에 금속을 담지함으로써 간단하게 실내조명 활성 광촉매를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, another aspect of the present invention is to provide a method for simply preparing an indoor lighting active photocatalyst by converting tungsten nanoparticles into a core/shell structure using a reducing agent and supporting a metal on the surface of the particles.
본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매는 삼산화텅스텐(WO3) 코어, 및 유색텅스텐(WO3-X) 쉘로 이루어진 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자; 및 소정의 금속이 상기 텅스텐 산화물 나노입자의 표면에 담지되어 형성된 담지층;을 포함한다.The indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention includes tungsten oxide nanoparticles having a core/shell structure consisting of a tungsten trioxide (WO 3 ) core, and a colored tungsten (WO 3-X ) shell; And a supporting layer formed by supporting a predetermined metal on the surface of the tungsten oxide nanoparticles.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매에 있어서, 상기 금속은, 백금(Pt)일 수 있다.In addition, in the indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the metal may be platinum (Pt).
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매에 있어서, 상기 금속의 담지 농도는 0.03 ~ 0.08 mM일 수 있다.In addition, in the indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the supported concentration of the metal may be 0.03 to 0.08 mM.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매에 있어서, 상기 담지층은 상기 텅스텐 산화물 나노입자의 표면 전체를 감쌀 수 있다.In addition, in the indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the supporting layer may cover the entire surface of the tungsten oxide nanoparticles.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법은 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, (a) 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 소정의 금속 전구체를 용매에 투입하고 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 분산액에 제1 환원제를 투입하는 단계;를 포함하고, 상기 실내조명 활성 광촉매는, 표면에 금속이 담지된, 삼산화텅스텐(WO3) 코어 및 유색텅스텐(WO3-X) 쉘로 이루어진 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자이다.On the other hand, in the indoor lighting active photocatalyst manufacturing method according to an embodiment of the present invention, in the indoor lighting active photocatalyst manufacturing method, (a) tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and a predetermined metal precursor are added to a solvent and mixed, Manufacturing a; And (b) adding a first reducing agent to the dispersion; Including, wherein the indoor lighting active photocatalyst is a tungsten trioxide (WO 3 ) core and a colored tungsten (WO 3-X ) shell in which a metal is supported on the surface. It is composed of core/shell structure of tungsten oxide nanoparticles.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 금속 전구체는, 백금 전구체일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the metal precursor may be a platinum precursor.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 제1 환원제는, NaBH4, 및 LiAlH4으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, in the method for manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the first reducing agent may include any one or more selected from the group consisting of NaBH 4 and LiAlH 4 .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 상기 실내조명 활성 광촉매를 필터링하고, 세척하는 단계; 및 (d) 세척된 상기 실내조명 활성 광촉매를 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, in the manufacturing method of an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, (c) filtering and washing the indoor lighting active photocatalyst prepared in step (b); And (d) drying the washed indoor lighting active photocatalyst; may further include.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 용매에, 상기 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 제2 환원제를 투입하는 단계; 및 (a2) 상기 삼화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 상기 제2 환원제가 투입된 상기 용매에 상기 금속 전구체를 투입하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, in the method for producing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the step (a) comprises: (a1) adding the tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and a second reducing agent to the solvent. ; And (a2) injecting the metal precursor into the solvent into which the tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles and the second reducing agent are added.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 제2 환원제는, NaBH4, 및 LiAlH4으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, in the method for producing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the second reducing agent may include any one or more selected from the group consisting of NaBH 4 and LiAlH 4 .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 (a1) 단계와 상기 (a2) 단계 사이에, 제조된 상기 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자를 필터링하고, 세척하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, filtering and washing the prepared tungsten oxide nanoparticles having the core/shell structure between the step (a1) and the step (a2). Step; may further include.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 금속의 담지 농도는 0.03 ~ 0.08 mM일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the supported concentration of the metal may be 0.03 to 0.08 mM.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법에 있어서, 상기 제1 환원제의 투입 농도는 5 ~ 15 g/L일 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention, the concentration of the first reducing agent may be 5 to 15 g/L.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted in a conventional and dictionary meaning, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
본 발명에 따르면, 금속 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자는 실내의 형광등과 같은 광원에서도 효과적인 광활성을 가지는 광촉매로 작용할 수 있다.According to the present invention, the metal-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles can act as a photocatalyst having effective photoactivity even in a light source such as an indoor fluorescent lamp.
또한, 종래 전이금속을 담지체에 담지하는 광촉매 제조방법과 달리 환원제를 이용하여 텅스텐 나노입자를 코어/쉘 구조로 변형함과 동시에 그 표면에 금속을 균일하게 담지하여 실내조명 활성 광촉매를 제조하므로, 종래 기술 대비 효과적으로 가시광 활성을 부여하고 제조공정을 간소화함으로써 제조단가를 낮추어 경제성을 확보할 수 있다.In addition, unlike the conventional photocatalyst manufacturing method in which a transition metal is supported on a carrier, the tungsten nanoparticles are transformed into a core/shell structure using a reducing agent and at the same time, the metal is uniformly supported on the surface to produce an indoor lighting active photocatalyst. Compared to the prior art, it is possible to secure economical efficiency by lowering the manufacturing cost by effectively imparting visible light activity and simplifying the manufacturing process.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법의 순서도이다.
도 5는 실시예에 따라 제조된 입자의 사진이다.
도 6은 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자의 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM) 이미지이다.
도 7은 실내조명 조사 조건하에서 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다.
도 8은 실내조명 조사 조건하에서 백금 담지 농도에 따른 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다.
도 9는 실내조명 조사 조건하에서 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 다양한 오염물질의 분해 결과이다.
도 10은 환원제 투입 농도별로 제조된 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다.
도 11은 과산화수소 존재하에서 나노 크기(nWO3) 및 마이크로 크기(mWO3)의 텅스텐 산화물에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다.
도 12는 나노 크기(nWO3) 및 마이크로 크기(mWO3)의 텅스텐 산화물의 환원제 투입 전후의 사진이다.
도 13은 나노 크기 텅스텐 산화물의 환원제 투입 농도에 따른 투입 전후의 사진이다.1 is a cross-sectional view of an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a method for manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to the first embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of a method for manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to a second embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to a third embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a particle manufactured according to an example.
6 is a transmission electron microscope (TEM) image of platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles.
7 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by core/shell structured tungsten oxide nanoparticles supported by platinum under indoor lighting conditions.
8 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by the platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles according to the platinum-supported concentration under indoor lighting conditions.
9 is a result of decomposition of various contaminants by core/shell structured tungsten oxide nanoparticles supported by platinum under indoor lighting conditions.
10 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles prepared according to the concentration of the reducing agent.
11 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by nano-sized (nWO 3 ) and micro-sized (mWO 3 ) tungsten oxides in the presence of hydrogen peroxide.
12 is a photograph of nano-sized (nWO 3 ) and micro-sized (mWO 3 ) tungsten oxide before and after the addition of a reducing agent.
13 is a photograph before and after the addition of nano-sized tungsten oxide according to the concentration of the reducing agent.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing in the present specification, it should be noted that, even though they are indicated on different drawings, only the same elements are to have the same number as possible. In addition, terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from other components, and the component is not limited by the terms. Hereinafter, in describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an indoor lighting active photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실내조명 활성 광촉매는 삼산화텅스텐(WO3) 코어(11), 및 유색텅스텐(WO3-X) 쉘(13)로 이루어진 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10); 및 소정의 금속이 텅스텐 산화물 나노입자(10)의 표면에 담지되어 형성된 담지층(20);을 포함한다.As shown in Figure 1, the indoor lighting active photocatalyst according to the present invention is tungsten oxide having a core/shell structure consisting of a tungsten trioxide (WO 3 )
본 발명은 실내조명에 감응하는 광촉매 기술에 관한 것이다. 광촉매는 빛을 에너지원으로 촉매반응(산화-환원 반응)을 촉진시키는 촉매로서, band gap 이상의 에너지를 흡수하여 가전도대(valence band, VB)에서 전도대 (conduction band, CB)로 전자가 여기 되면서 구동되는데, 빛에너지가 조사되면 가전도대의 전자가 전도대로 여기(exited)되어 전도대에는 전자가 머물게 되고 가전도대에는 전자가 빠져나간 자리에 정공(hole)이 생성되며, 이 전자와 정공은 전자-정공쌍(charge electronhole pairs)으로 존재하고 강력한 산화력과 환원력을 가지며 유기물을 분해한다. 이러한 광촉매는 대기 및 수중의 유기오염물질을 효과적으로 분해하므로, 유해 유기물의 광분해, 대기오염물질의 광산화환원, 살균 항균 작용 등에 응용되고 있다. 대표적인 광촉매 중 이산화티타늄(TiO2)은 자외선 영역에서는 매우 우수한 광촉매 활성을 가지지만 가시광 영역에서는 광촉매 활성을 가지지 못한다. 이에 가시광에서 촉매 활성을 가지는 다양한 가시광촉매가 개발되었지만, 형광등, 백열등과 같은 광원에서는 광활성이 현저히 저하되기 때문에 실내에서는 적용이 제한되는 문제가 있는바, 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로서, 본 발명에 따른 실내조명 활성 광촉매가 안출되었다.The present invention relates to a photocatalytic technology sensitive to indoor lighting. A photocatalyst is a catalyst that promotes a catalytic reaction (oxidation-reduction reaction) using light as an energy source. As electrons are excited from the valence band (VB) to the conduction band (CB) by absorbing energy above the band gap When light energy is irradiated, electrons in the home appliance are excited to the conduction band, so that electrons stay in the conduction band, and holes are created in the place where the electrons exited, and the electrons and holes are electrons. -It exists as charge electronhole pairs, has strong oxidizing power and reducing power, and decomposes organic matter. Since such a photocatalyst effectively decomposes organic pollutants in the atmosphere and water, it is applied to photodecomposition of harmful organic matter, photo-oxidation reduction of air pollutants, sterilization and antibacterial action. Among the typical photocatalysts, titanium dioxide (TiO 2 ) has very good photocatalytic activity in the ultraviolet region, but does not have photocatalytic activity in the visible region. Accordingly, various visible photocatalysts having catalytic activity in visible light have been developed, but there is a problem that its application is limited indoors because photoactivity is significantly reduced in light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps. As a solution to this problem, the present invention Accordingly, an active photocatalyst for indoor lighting was devised.
구체적으로, 본 발명에 따른 실내조명 활성 광촉매는, 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10), 및 담지층(20)을 포함한다.Specifically, the indoor lighting active photocatalyst according to the present invention includes
코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10)는 나노 크기의 입자로서, 삼산화텅스텐(WO3) 코어(11)의 표면을 유색텅스텐(WO3-X) 쉘(13)이 감싸는 코어/쉘(WO3-X-WO3) 구조로 이루어진다. 여기서, 삼산화텅스텐(WO3)은 광촉매 물질로서, 그 크기에 따라 오염물질의 분해 경향에 차이가 있는데, 마이크로 크기일 때에 비해 나노 크기일 때에 상대적으로 빠른 분해속도를 보이므로, 본 발명에서는 나노 크기의 삼산화텅스텐(WO3)을 사용한다. 본 발명에서 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자는 환원제에 의해 환원됨으로써, 코어/쉘(WO3-X-WO3) 구조로 변환되는데, 이에 대해서는 후술한다. 여기서, X는 0〈 X〈 3의 조건 범위를 만족하는데, 쉘(13)은 반드시 1종의 유색텅스텐(WO3-X)으로 이루어져야 하는 것은 아니고, 적어도 2종 이상의 유색텅스텐(WO3-X)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 쉘(13)은 소정의 유색텅스텐(WO1.5)으로 이루어지거나, 또는 제1 유색텅스텐(WO2) 및 제2 유색텅스텐(WO2.3)의 혼합물로 이루어질 수 있다.
담지층(20)은 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10)의 표면에 소정의 금속이 담지되어 형성된다. 여기서, 금속은 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10)의 표면에 균일하게 고정되는데, 이때 그 표면 전체를 감싸도록 담지될 수 있다. 한편, 담지층(20)을 형성하는 금속은 전자를 trap하여 전자-정공의 재결합 속도를 늦춰 실내조명 활성 조건하에서의 광활성을 향상시키는 것을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 백금(Pt)이 적합하다. 다만, 담지층(20)이 반드시 상기 금속에 의해서만 형성되는 것은 아니다.The supporting
한편, 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10)에 담지되는 금속의 담지 농도는 0.03 ~ 0.08 mM일 수 있다. 본 발명에 따른 실내조명 활성 광촉매의 경우, 금속의 담지 농도에 따라 오염물질의 분해 경향이 달라지는데, 상기 담지 농도 범위에서 분해속도가 빠르고, 특히 0.05 mM일 때에 가장 빠른 분해속도를 나타낸다. 다만, 그 담지 농도는 금속 종류, 및 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10)와의 상관관계를 고려하여 달리 정해질 수도 있다. 여기서, 금속 담지 농도는 제조공정에서 투입되는 금속 전구체의 농도로서 조절 가능한데, 금속 전구체는 대부분 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10)의 표면에 담지된다. 금속이 담지된 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(10), 즉 실내조명 활성 광촉매에 대한 금속의 중량비는 0.3 ~ 0.8 wt%일 수 있고, 이때 우수한 광활성을 보이는데, 특히 0.5 wt%에서 광활성이 가장 높게 나타난다.Meanwhile, a supported concentration of a metal supported on the
이하에서는 본 발명에 따른 실내조명 활성 광촉매의 제조방법에 대해 설명한다. 여기서, 실내조명 활성 광촉매에 대해서는 상술하였는바, 중복되는 사항에 대해서는 설명을 생략하거나 간단하게만 기술한다.Hereinafter, a method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to the present invention will be described. Here, the indoor lighting active photocatalyst has been described above, and descriptions of overlapping matters will be omitted or briefly described.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법의 순서도이다.2 is a flow chart of a method for manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to the first embodiment of the present invention.
도 2를 참고로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법은, 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 소정의 금속 전구체를 용매에 투입하고 혼합하여 분산액을 제조하는 단계(S100); 및 분산액에 제1 환원제를 투입하는 단계(S200);를 포함하고, 이에 의하면, 전술한 바와 같이, 표면에 금속이 담지된, 삼산화텅스텐(WO3) 코어 및 유색텅스텐(WO3-X) 쉘로 이루어진 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자 형태를 가지는 실내조명 활성 광촉매를 제조할 수 있다. 여기서, X는 0〈 X〈 3의 조건 범위를 만족하는데, 쉘은 반드시 1종의 유색텅스텐(WO3-X)으로 이루어져야 하는 것은 아니고, 적어도 2종 이상의 유색텅스텐(WO3-X)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 쉘(13)은 소정의 유색텅스텐(WO1.5)으로 이루어지거나, 또는 제1 유색텅스텐(WO2) 및 제2 유색텅스텐(WO2.3)의 혼합물로 이루어질 수 있다.Referring to Figure 2, the indoor lighting active photocatalyst manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, the step of preparing a dispersion by introducing and mixing tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and a predetermined metal precursor in a solvent ( S100); And adding a first reducing agent to the dispersion (S200); and, according to this, as described above, a tungsten trioxide (WO 3 ) core and a colored tungsten (WO 3-X ) shell in which a metal is supported on the surface. An indoor lighting active photocatalyst having the formed core/shell structure of tungsten oxide nanoparticles can be prepared. Here, X satisfies the condition range of 0 <X <3, but the shell does not have to be made of one kind of colored tungsten (WO 3-X ), but contains at least two kinds of colored tungsten (WO 3-X ). can do. For example, the
구체적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법은, 분산액 제조 단계(S100), 및 제1 환원제 투입 단계(S200)를 순차적으로 진행한다.Specifically, the method for manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to the first embodiment of the present invention sequentially proceeds the dispersion preparation step (S100) and the first reducing agent input step (S200).
여기서, 분산액 제조 단계(S100)는, 소정의 용매에, 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 소정의 금속 전구체를 투입하고 혼합하여 분산액을 제조하는 공정이다. 이때, 용매로는 알코올류, 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 한편, 금속 전구체는 백금 전구체일 수 있다. 백금 전구체로는 PtCl4, H2PtCl6, K2PtCl6, Pt(C5H7O2)2 등과 같은 Pt염이 사용될 수 있는데, 환원반응에 의해 백금(Pt)으로 환원될 수 있는 전구체라면 어느 것이라도 가능하다. 이때, 백금 전구체의 투입 농도는 0.03 ~ 0.08 mM일 수 있고, 바람직하게는 0.05 mM가 적절하다. 이 투입 농도 범위에서 우수한 광활성을 가지게 된다.Here, the dispersion preparation step (S100) is a process of preparing a dispersion by introducing and mixing tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and a predetermined metal precursor into a predetermined solvent. In this case, alcohols, surfactants, etc. may be used as the solvent. Meanwhile, the metal precursor may be a platinum precursor. Pt salts such as PtCl 4 , H 2 PtCl 6 , K 2 PtCl 6 , and Pt(C 5 H 7 O 2 ) 2 may be used as the platinum precursor, which can be reduced to platinum (Pt) by a reduction reaction. Anything is possible. At this time, the concentration of the platinum precursor may be 0.03 to 0.08 mM, and preferably 0.05 mM is appropriate. It has excellent photoactivity in this input concentration range.
제1 환원제 투입 단계(S200)에서는 제조된 분산액에 환원제를 투입한다. 이때, 환원제는 NaBH4, 및 LiAlH4으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 화학적 방법에 따라 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자를 환원시켜 삼산화텅스텐(WO3) 코어 및 유색텅스텐(WO3-X) 쉘로 이루어진 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자를 생성하고, 동시에 금속 전구체를 환원시켜 금속 입자를 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자의 표면에 담지할 수 있는 환원제이기만 하면 특별한 제한은 없다. 따라서, 본 공정에서, 금속(특히, 백금)이 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자를 얻을 수 있다.In the first reducing agent input step (S200), a reducing agent is added to the prepared dispersion. At this time, the reducing agent may include any one or more selected from the group consisting of NaBH 4, and LiAlH 4, trioxide and tungsten in accordance with the chemical method (WO 3) by reducing the nanoparticle trioxide, tungsten (WO 3) core and a colored tungsten (WO 3-X ) As long as it is a reducing agent that can support the metal particles on the surface of the core/shell structured tungsten oxide nanoparticles by generating the core/shell structured tungsten oxide nanoparticles and simultaneously reducing the metal precursor There is no limit. Therefore, in this process, a core/shell structure tungsten oxide nanoparticle on which a metal (particularly, platinum) is supported can be obtained.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법의 순서도이다.3 is a flow chart of a method for manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to a second embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 실시예에 따른 분산액은 환원제 처리된 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자에 금속 전구체를 혼합하는 방식으로 제조될 수 있다.As shown in FIG. 3, the dispersion according to the first embodiment may be prepared by mixing a metal precursor with tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles treated with a reducing agent.
구체적으로, 상기 용매에 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 제2 환원제를 먼저 투입한다. 이때, 제2 환원제는 NaBH4, 및 LiAlH4으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있는데, 화학적 방법에 따라 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자를 환원시켜 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자를 생성할 수 있는 환원제이면 어느 것이라도 무방하다. 따라서, 용매 내에 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자가 생성 분산된다.Specifically, tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and a second reducing agent are first added to the solvent. At this time, the second reducing agent is NaBH 4, and LiAlH 4 may comprise any one or more selected from the group consisting of trioxide of tungsten in accordance with the chemical method (WO 3) by reducing the nanoparticle core / shell structure of the tungsten oxide nanoparticles Any reducing agent capable of generating particles may be used. Accordingly, tungsten oxide nanoparticles having a core/shell structure are generated and dispersed in a solvent.
다음, 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자가 분산된 용매에 금속 전구체를 투입한다. 금속 전구체에 대해서는 전술하였는바 구체적 설명을 생략한다. 이렇게 금속(백금) 전구체가 용매에 투입된 후에, 상기 제1 환원제를 투입하여 금속 전구체를 환원시킬 수 있다. 이때, 금속(백금) 전구체의 투입 농도 및 제1 환원제의 투입량은 촉매의 광활성을 영향을 미치는 바, 전구체의 투입 농도는 0.03 ~ 0.08 mM, 바람직하게는 0.05 mM로 조절하고, 제1 환원제의 투입량은 5 ~ 15 g/L가 적합한데, 바람직하게는 10 g/L일 때에 광활성이 보다 높게 나타난다.Next, a metal precursor is added to a solvent in which tungsten oxide nanoparticles having a core/shell structure are dispersed. Since the metal precursor has been described above, a detailed description will be omitted. After the metal (platinum) precursor is introduced into the solvent, the first reducing agent may be added to reduce the metal precursor. At this time, the input concentration of the metal (platinum) precursor and the input amount of the first reducing agent affect the photoactivity of the catalyst, and the input concentration of the precursor is adjusted to 0.03 to 0.08 mM, preferably 0.05 mM, and the input amount of the first reducing agent Silver is preferably 5 to 15 g/L, and preferably, when it is 10 g/L, the photoactivity is higher.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 실내조명 활성 광촉매 제조방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a method of manufacturing an indoor lighting active photocatalyst according to a third embodiment of the present invention.
도 4를 참고로, 상기 제2 실시예에서, 금속 전구체 투입 이전에, 용매를 필터링 및 세척하는 공정을 진행하여, 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(WO3-X-WO3)를 얻을 수 있다. 또한, 제1 또는 제2 실시예에서, 제1 환원제 투입(S200) 후에, 필터링 및 세척 공정(S300)을 추가 진행함으로써, 금속(특히, 백금)이 담지된 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자(Pt-WO3-X-WO3)를 획득하고, 추가적으로 50 ~ 80℃ 범위, 적절하게는 70℃의 온도 조건에서 건조(S400)하여 최종적으로 실내조명 활성 광촉매를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the second embodiment, prior to the introduction of the metal precursor, the process of filtering and washing the solvent is performed to obtain tungsten oxide nanoparticles (WO 3-X -WO 3 ) having a core/shell structure. I can. In addition, in the first or second embodiment, after the first reducing agent is added (S200), a filtering and washing process (S300) is additionally performed, so that the tungsten oxide nanoparticles having a core/shell structure carrying a metal (especially platinum) Obtaining (Pt-WO 3-X -WO 3 ), and additionally drying (S400) in a temperature range of 50 to 80°C, suitably 70°C, to finally prepare an indoor lighting active photocatalyst.
여기서, 실내조명 활성 광촉매에 있어서, 금속의 담지 농도는 0.03 ~ 0.08 mM일 수 있다. Here, in the indoor lighting active photocatalyst, the supported concentration of metal may be 0.03 to 0.08 mM.
이하에서는 구체적 실시예와 평가예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples and evaluation examples.
실시예: 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자 제조Example: Preparation of platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles
100 mL DI water에 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자 0.5 g과 NaBH4 0.5 g을 투입한 후에, 필터링하고 세척하였다. 다음, 백금 전구체(H2PtCl6) 0.526 mL를 첨가하여 혼합하고, NaBH4 0.5 g을 재투입하고, 필터링 및 세척 공정을 거친 후에, 70℃에서 건조하여, 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자를 제조하였다. 0.5 g of tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles and NaBH 4 in 100 mL DI water After adding 0.5 g, it was filtered and washed. Next, 0.526 mL of a platinum precursor (H 2 PtCl 6 ) was added and mixed, and NaBH 4 0.5 g was re-injected, filtered and washed, and dried at 70° C. to prepare platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles.
도 5는 실시예에 따라 제조된 입자의 사진으로서, 도 5를 참고로, 상기 제조 공정별로 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자가 용매에 분산된 상태에서, NaBH4가 투입되어 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자(WO3-X-WO3)가 생성되고, 여기에 백금 전구체(H2PtCl6)가 혼합된 후 NaBH4가 재투입됨으로써 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자(Pt-WO3-X-WO3)가 생성되는 것을 확인할 수 있다.5 is a photograph of a particle manufactured according to an embodiment, referring to FIG. 5, in a state in which tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles are dispersed in a solvent for each manufacturing process, NaBH 4 is added to the core/shell structure tungsten Oxide nanoparticles (WO 3-X -WO 3 ) are generated, and a platinum precursor (H 2 PtCl 6 ) is mixed therein, and NaBH 4 is re-introduced, so that platinum-supported core/shell structure tungsten oxide nanoparticles (Pt- It can be seen that WO 3-X -WO 3 ) is generated.
상기 공정을 좀 더 간소화하여, 100 mL DI water에 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자 0.5 g과 백금 전구체(H2PtCl6) 0.526 mL를 혼합하고, NaBH4 0.5 g을 투입하고, 필터링 및 세척 공정을 거친 후에, 70℃에서 건조하는 방식으로도 위와 동일하게 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자를 제조할 수 있다.To further simplify the process, 0.5 g of tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles and 0.526 mL of platinum precursor (H 2 PtCl 6 ) were mixed in 100 mL DI water, and NaBH 4 In the same manner as above, a platinum-supported tungsten oxide nanoparticle having a core/shell structure may be prepared by adding 0.5 g and drying at 70°C after filtering and washing processes.
평가예 1: 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자의 형태 분석Evaluation Example 1: Analysis of the shape of platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles
상기 실시예에 따라 제조된 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 대해서, 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)을 이용해 그 형태를 분석하였다.For the platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles prepared according to the above example, the shape of the tungsten oxide nanoparticles was analyzed using a transmission electron microscope (TEM).
도 6은 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자의 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM) 이미지인데, 제조된 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자가 50 nm 내·외의 나노입자 형태를 보이는 것을 확인하였다.6 is a transmission electron microscope (TEM) image of platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles, in which the produced platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles are in the form of nanoparticles within and outside of 50 nm. It was confirmed that it showed.
평가예 2: 수중오염물질의 실내조명 조건에서 분해 평가Evaluation Example 2: Decomposition evaluation of water pollutants under indoor lighting conditions
실시예에서 제조된 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자와 상업적으로 제조 판매되는 텅스텐 나노입자와의 실내조명 활성을 비교하였다.Indoor lighting activities were compared between the platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles prepared in Example and the tungsten nanoparticles manufactured and sold commercially.
본 평가예에 사용한 수중 오염물질로는 4-클로로페놀(4-chlorophenol), 페놀(Phenol), 벤조산(benzoic acid), 카르바마제핀(carbamazepine) 등을 사용했고, 실내조명 실험은 형광등(fluorescent light (FL))을 이용하였으며, 컷오프 필터(cut-off filters)를 이용하여 400 nm이하의 파장을 배제한 상태에서 진행하였다. 초기 반응용액의 pH는 산(HClO4)과 염기(NaOH)로 반응용액의 초기 pH를 조절하였다. 이때, 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자는 0.5 g/L, 각각의 오염물질은 0.01 mM, 초기 pH0는 7.0, 반응시간은 1 h으로 진행되었다. As water pollutants used in this evaluation example, 4-chlorophenol, phenol, benzoic acid, carbamazepine, etc. were used, and the indoor lighting experiment was performed with a fluorescent lamp. light (FL)) was used, and a wavelength of 400 nm or less was excluded using a cut-off filter. The initial pH of the reaction solution was adjusted with acid (HClO 4 ) and base (NaOH). At this time, the platinum-supported with the core / shell structure of the tungsten oxide nanoparticles 0.5 g / L, each of the contaminants is 0.01 mM, initial pH 0 7.0, and the reaction time was performed by 1 h.
(1) 평가예 2-1: 4-클로로페놀의 분해 평가(1) Evaluation Example 2-1: Decomposition evaluation of 4-chlorophenol
도 7은 실내조명 조사 조건하에서 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다. 이때, 백금 담지 농도는 0.05 mM이었다.7 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by core/shell structured tungsten oxide nanoparticles supported by platinum under indoor lighting conditions. At this time, the platinum supported concentration was 0.05 mM.
도 7에서는 실내조명 조건에서 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 경향을 보여주고 있다. 실내조명 조사가 있는 조건에서 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자는 4-클로로페놀 대해서 1 시간 동안 100% 제거하는 것으로 나타났다.7 shows the tendency of decomposition of 4-chlorophenol by the core/cell structured tungsten oxide nanoparticles supported by platinum under indoor lighting conditions. It was found that the platinum-supported core/cell structured tungsten oxide nanoparticles were 100% removed for 1 hour with respect to 4-chlorophenol under the condition of indoor lighting.
(2) 평가예 2-2: 백금 담지 농도에 따른 오염물질 분해 평가(2) Evaluation Example 2-2: Evaluation of pollutant decomposition according to the platinum supported concentration
도 8은 실내조명 조사 조건하에서 백금 담지 농도에 따른 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다. 여기서, 백금 담지 농도를 0.01, 0.05, 0.5, 1, 2 mM로 조절하면서, 백금 담지 농도에 따른 오염물질의 분해 실험을 실시하였다. 이때, 백금 담지 농도는 백금 전구체의 투입농도로서 조절되며, 대부분 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자의 표면에 담지된다. 8 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by the platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles according to the platinum-supported concentration under indoor lighting conditions. Here, while adjusting the platinum-carrying concentration to 0.01, 0.05, 0.5, 1, and 2 mM, a decomposition experiment of contaminants according to the platinum-carrying concentration was performed. At this time, the platinum supporting concentration is controlled as the input concentration of the platinum precursor, and most are supported on the surface of the core/shell structured tungsten oxide nanoparticles.
도 8에서는 실내조명 조건에서 백금의 담지 농도에 따른 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 경향을 보여주는데, 백금의 담지 농도가 0.05 mM 일 때, 4-클로로페놀의 분해속도가 가장 높게 나타나는 것으로 확인되었다.Figure 8 shows the tendency of decomposition of 4-chlorophenol by the platinum-supported core/cell structured tungsten oxide nanoparticles according to the supported concentration of platinum under indoor lighting conditions. When the supported concentration of platinum is 0.05 mM, 4-chlorophenol It was confirmed that the decomposition rate of was the highest.
(3) 평가예 2-3: 오염물질 종류에 따른 분해 평가(3) Evaluation Example 2-3: Decomposition evaluation according to the type of pollutant
도 9는 실내조명 조사 조건하에서 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 다양한 오염물질의 분해 결과이다.9 is a result of decomposition of various contaminants by core/shell structured tungsten oxide nanoparticles supported by platinum under indoor lighting conditions.
도 9에서는 실내조명 조건에서 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 다양한 유기오염물질의 분해 경향을 보여주고 있다. 실내조명 조사가 있는 조건에서 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자의 유기오염물질 분해 속도는 4-클로로페놀 > 카르바마제핀 > 페놀 > 벤조산 순서로 나타났다. 9 shows the tendency of decomposition of various organic pollutants by the core/cell structured tungsten oxide nanoparticles supported by platinum under indoor lighting conditions. The rate of decomposition of organic pollutants of the platinum-supported core/cell structured tungsten oxide nanoparticles under indoor lighting conditions was in the order of 4-chlorophenol> carbamazepine> phenol> benzoic acid.
(4) 평가예 2-4: 환원제 투입 농도에 따른 오염물질 분해 평가(4) Evaluation Example 2-4: Evaluation of pollutant decomposition according to the concentration of reducing agent input
도 10은 환원제 투입 농도별로 제조된 백금 담지된 코어/쉘 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다. 여기서, 환원제(NaBH4)는 10 g/L와 25g/L을 각각 투입하였는데, 이는 백금을 담지시키는 과정에서 투입하는 환원제의 양이다.10 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by platinum-supported core/shell structured tungsten oxide nanoparticles prepared according to the concentration of the reducing agent. Here, as the reducing agent (NaBH 4 ), 10 g/L and 25 g/L were added, respectively, which is the amount of the reducing agent added in the process of supporting platinum.
도 10에서는 환원제 투입농도에 따른 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로 페놀의 분해 경향을 보여주는데, 환원제의 투입 농도별로 제조된 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물 나노입자에 의한 4-클로로 페놀의 분해속도는 환원제의 투입농도가 10 g/L일 때에 더 빠르게 나타났다.FIG. 10 shows the tendency of decomposition of 4-chlorophenol by the platinum-supported core/cell structure tungsten oxide nanoparticles according to the input concentration of the reducing agent. The rate of decomposition of 4-chlorophenol was faster when the input concentration of the reducing agent was 10 g/L.
평가예 3: 텅스텐 산화물(WO3)의 크기별 특성 비교Evaluation Example 3: Comparison of characteristics of tungsten oxide (WO 3 ) by size
(1) 평가예 3-1: 텅스텐 산화물(WO3)의 크기에 따른 4-클로로페놀의 분해 비교(1) Evaluation Example 3-1: Comparison of decomposition of 4-chlorophenol according to the size of tungsten oxide (WO 3 )
도 11은 과산화수소 존재하에서 나노 크기(nWO3) 및 마이크로 크기(mWO3)의 텅스텐 산화물에 의한 4-클로로페놀의 분해 결과이다.11 is a result of decomposition of 4-chlorophenol by nano-sized (nWO 3 ) and micro-sized (mWO 3 ) tungsten oxides in the presence of hydrogen peroxide.
도 11에서는 과산화수소 존재하에 나노 크기(nWO3) 및 마이크로 크기(mWO3) 텅스텐 산화물에 의한 4-클로로페놀의 분해 경향을 보여주고 있다. 입자 크기에 따른 텅스텐 산화물에 의한 4-클로로 페놀의 분해속도는 마이크로크기 텅스텐 산화물 < 나노크기 텅스텐 산화물 순서로 나타났다. FIG. 11 shows a tendency of decomposition of 4-chlorophenol by nano-sized (nWO 3 ) and micro-sized (mWO 3 ) tungsten oxides in the presence of hydrogen peroxide. The decomposition rate of 4-chlorophenol by tungsten oxide according to the particle size was in the order of micro-sized tungsten oxide <nano-sized tungsten oxide.
(2) 평가예 3-2: 텅스텐 산화물(WO3)의 크기에 따른 환원제와의 반응성 비교(2) Evaluation Example 3-2: Comparison of reactivity with a reducing agent according to the size of tungsten oxide (WO 3 )
도 12는 나노 크기(nWO3) 및 마이크로 크기(mWO3)의 텅스텐 산화물의 환원제 투입 전후의 사진이다. 도 12를 참고로, 텅스텐 산화물은 환원제와의 반응성이 텅스텐 산화물의 크기에 따라 다르게 나타남을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 마이크로 크기의 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물과 본 발명의 나노크기 백금 담지된 코어/셀 구조 텅스텐 산화물은 서로 다른 형태의 텅스텐 산화물 결정 구조를 가지는 광촉매로서 명백히 구분됨을 알 수 있다.12 is a photograph of nano-sized (nWO 3 ) and micro-sized (mWO 3 ) tungsten oxide before and after the addition of a reducing agent. Referring to FIG. 12, it can be seen that the reactivity of tungsten oxide with the reducing agent differs depending on the size of the tungsten oxide. These results can be seen that the micro-sized platinum-supported core/cell structure tungsten oxide and the nano-sized platinum-supported core/cell structure tungsten oxide are clearly distinguished as photocatalysts having different types of tungsten oxide crystal structures.
(3) 평가예 3-3: 나노 크기 텅스텐 산화물(WO3)의 환원제 투입 농도에 따른 반응성(3) Evaluation Example 3-3: Reactivity of nano-sized tungsten oxide (WO 3 ) according to the concentration of reducing agent
도 13은 나노 크기 텅스텐 산화물의 환원제 투입 농도에 따른 투입 전후의 사진이다. 도 13과 같이, 나노 크기 텅스텐 산화물은 환원제 투입 농도에 따라서 다른 형태로 변화되는 것을 관찰할 수 있다. 13 is a photograph before and after the addition of nano-sized tungsten oxide according to the concentration of the reducing agent. As shown in FIG. 13, it can be observed that the nano-sized tungsten oxide changes in different forms depending on the concentration of the reducing agent.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art within the spirit of the present invention It is clear that the transformation or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
10: 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자
11: 코어
13: 쉘
20: 담지층10: core/shell structure of tungsten oxide nanoparticles 11: core
13: shell 20: supporting layer
Claims (13)
소정의 금속이 상기 텅스텐 산화물 나노입자의 표면에 담지되어 형성된 담지층;을 포함하는 실내조명 활성 광촉매.
Tungsten oxide nanoparticles having a core/shell structure consisting of a tungsten trioxide (WO 3 ) core, and a colored tungsten (WO 3-X ) shell; And
Indoor lighting active photocatalyst comprising a; a supporting layer formed by supporting a predetermined metal on the surface of the tungsten oxide nanoparticles.
상기 금속은, 백금(Pt)인 실내조명 활성 광촉매.
The method according to claim 1,
The metal is platinum (Pt), an indoor lighting active photocatalyst.
상기 금속의 담지 농도는 0.03 ~ 0.08 mM인 실내조명 활성 광촉매.
The method according to claim 2,
Indoor lighting active photocatalyst having a supported concentration of the metal of 0.03 to 0.08 mM.
상기 담지층은 상기 텅스텐 산화물 나노입자의 표면 전체를 감싸는 실내조명 활성 광촉매.
The method according to claim 1,
The supporting layer is an indoor lighting active photocatalyst covering the entire surface of the tungsten oxide nanoparticles.
(a) 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 소정의 금속 전구체를 용매에 투입하고 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 분산액에 제1 환원제를 투입하는 단계;를 포함하고,
상기 실내조명 활성 광촉매는, 표면에 금속이 담지된, 삼산화텅스텐(WO3) 코어 및 유색텅스텐(WO3-X) 쉘로 이루어진 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자인 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
In the indoor lighting active photocatalyst manufacturing method,
(a) preparing a dispersion by introducing and mixing tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and a predetermined metal precursor into a solvent; And
(b) adding a first reducing agent to the dispersion; including,
The indoor lighting active photocatalyst is a tungsten oxide nanoparticle having a core/shell structure consisting of a tungsten trioxide (WO 3 ) core and a colored tungsten (WO 3-X ) shell on which a metal is supported.
상기 금속 전구체는, 백금 전구체인 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 5,
The metal precursor is a platinum precursor, indoor lighting active photocatalyst manufacturing method.
상기 제1 환원제는, NaBH4, 및 LiAlH4으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 5,
The first reducing agent, NaBH 4 , And LiAlH 4 Indoor lighting active photocatalyst manufacturing method comprising any one or more selected from the group consisting of.
(c) 상기 (b) 단계에서 제조된 상기 실내조명 활성 광촉매를 필터링하고, 세척하는 단계; 및
(d) 세척된 상기 실내조명 활성 광촉매를 건조하는 단계;를 더 포함하는 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 5,
(c) filtering and washing the indoor lighting active photocatalyst prepared in step (b); And
(d) drying the washed indoor lighting active photocatalyst; indoor lighting active photocatalyst manufacturing method further comprising.
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 용매에, 상기 삼산화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 제2 환원제를 투입하는 단계; 및
(a2) 상기 삼화텅스텐(WO3) 나노입자, 및 상기 제2 환원제가 투입된 상기 용매에 상기 금속 전구체를 투입하는 단계;를 포함하는 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 5,
The step (a),
(a1) adding the tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles and a second reducing agent to the solvent; And
(a2) Injecting the metal precursor into the tungsten trioxide (WO 3 ) nanoparticles, and the solvent into which the second reducing agent is added; and an indoor lighting active photocatalyst manufacturing method comprising: a.
상기 제2 환원제는, NaBH4, 및 LiAlH4으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 9,
The second reducing agent, NaBH 4 , And LiAlH 4 Indoor lighting active photocatalyst manufacturing method comprising any one or more selected from the group consisting of.
상기 (a1) 단계와 상기 (a2) 단계 사이에, 제조된 상기 코어/쉘 구조의 텅스텐 산화물 나노입자를 필터링하고, 세척하는 단계;를 더 포함하는 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 9,
Between the step (a1) and the step (a2), filtering and washing the prepared tungsten oxide nanoparticles having the core/shell structure; indoor lighting active photocatalyst manufacturing method further comprising.
상기 금속의 담지 농도는 0.03 ~ 0.08 mM인 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 5,
The method for producing an indoor lighting active photocatalyst in which the supported concentration of the metal is 0.03 to 0.08 mM.
상기 제1 환원제의 투입 농도는 5 ~ 15 g/L인 실내조명 활성 광촉매 제조방법.
The method of claim 5,
The method for producing an indoor lighting active photocatalyst in which the concentration of the first reducing agent is 5 to 15 g/L.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190080548A KR102267776B1 (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Indoor-light-driven photocatalyst and method for preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190080548A KR102267776B1 (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Indoor-light-driven photocatalyst and method for preparing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210004308A true KR20210004308A (en) | 2021-01-13 |
| KR102267776B1 KR102267776B1 (en) | 2021-06-21 |
Family
ID=74142209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190080548A KR102267776B1 (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Indoor-light-driven photocatalyst and method for preparing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102267776B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110126300A (en) | 2010-05-17 | 2011-11-23 | 한국화학연구원 | Visible-light photoactive spherical carbon porous material and its manufacturing method |
| KR20160036192A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-04 | (주)엘지하우시스 | Visible light active photocatalyst tile |
-
2019
- 2019-07-04 KR KR1020190080548A patent/KR102267776B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110126300A (en) | 2010-05-17 | 2011-11-23 | 한국화학연구원 | Visible-light photoactive spherical carbon porous material and its manufacturing method |
| KR20160036192A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-04 | (주)엘지하우시스 | Visible light active photocatalyst tile |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Yang Zhou 외, Chem. Commun., 2015, 51, 15297~15299 (2015.08.24.) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102267776B1 (en) | 2021-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wei et al. | Strategies for improving perovskite photocatalysts reactivity for organic pollutants degradation: A review on recent progress | |
| Wang et al. | Inorganic metal‐oxide photocatalyst for H2O2 production | |
| Zhang et al. | Monodisperse Co3O4 quantum dots on porous carbon nitride nanosheets for enhanced visible-light-driven water oxidation | |
| Zhao et al. | Classification and catalytic mechanisms of heterojunction photocatalysts and the application of titanium dioxide (TiO2)-based heterojunctions in environmental remediation | |
| Schneider et al. | Understanding TiO2 photocatalysis: mechanisms and materials | |
| Alhaddad et al. | Co3O4 nanoparticles accommodated mesoporous TiO2 framework as an excellent photocatalyst with enhanced photocatalytic properties | |
| Liu et al. | Construction of a novel Z-scheme heterojunction with molecular grafted carbon nitride nanosheets and V2O5 for highly efficient photocatalysis | |
| Zhang | Enhanced photocatalytic activity for titanium dioxide by co-modification with copper and iron | |
| Ding et al. | A novel 3DOM TiO2 based multifunctional photocatalytic and catalytic platform for energy regeneration and pollutants degradation | |
| CN108620131B (en) | In-situ preparation method of composite photocatalytic material | |
| Leshuk et al. | Hydrogenation processing of TiO2 nanoparticles | |
| Bel Hadjltaief et al. | Titanium dioxide supported on different porous materials as photocatalyst for the degradation of methyl green in wastewaters | |
| Lo et al. | Ordered mesoporous photocatalysts for CO 2 photoreduction | |
| Zhang et al. | Fabrication and characterization of high efficient Z-scheme photocatalyst Bi2MoO6/reduced graphene oxide/BiOBr for the degradation of organic dye and antibiotic under visible-light irradiation | |
| Sun et al. | Anatase TiO2 with Co‐exposed (001) and (101) Surface‐Based Photocatalytic Materials for Energy Conversion and Environmental Purification | |
| Mbiri et al. | Photocatalytic degradation of the herbicide chloridazon on mesoporous titania/zirconia nanopowders | |
| Shaikh et al. | ZnSe/ZnO Nano‐heterostructures for enhanced solar light hydrogen generation | |
| Nguyen et al. | Photocatalytic composites based on titania nanoparticles and carbon nanomaterials | |
| Zhao et al. | Polyoxometalates-doped TiO 2/Ag hybrid heterojunction: removal of multiple pollutants and mechanism investigation | |
| Zhang et al. | Preparation and photocatalytic application of AgBr modified Bi 2 WO 6 nanosheets with high adsorption capacity | |
| May Ix et al. | Effective electron–hole separation over N‐doped TiO2 materials for improved photocatalytic reduction of 4‐nitrophenol using visible light | |
| JP2001070802A (en) | Photocatalyst film and its production | |
| Wang et al. | Growth of Ag/g-C3N4 nanocomposites on nickel foam to enhance photocatalytic degradation of formaldehyde under visible light | |
| Qu et al. | H2O2 assisted photocatalysis over Fe‐MOF modified BiOBr for degradation of RhB | |
| Xiao et al. | Carbonate mediated hole transfer boosting the photocatalytic degradation of organic pollutants over carbon nitride nanosheets |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |