KR20210111040A - 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
친환경 복합 촉매의 제조 방법의 제조 방법이 제공된다. 상기 친환경 복합 촉매의 제조 방법은, 아연 산화물을 포함하는 코어 입자를 준비하는 단계, 금속 나노 입자를 갖는 금속 나노 콜로이드 용액을 준비하는 단계, 및 상기 코어 입자를 상기 금속 나노 콜로이드 용액에 분산 및 교반시켜, 복수의 상기 금속 나노 입자가 상기 코어 입자에 부착된 복합 촉매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 출원은 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 세라믹-금속 복합 입자 구조를 갖는 공기 청정기용 복합 촉매, 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
산업혁명 이래 200여년 간의 대기오염은 점점 더 심각해지고 있다. 유명 한 런던 스모그 연기사건, 로스앤젤레스 광화학 스모그 연기 사건은 이미 사람들에게 대기오염이 심각한 수준으로 악화되었다는 것을 알려주고 있다. 또한 2013년 세계보건기구(WHO) 가 1급 발암물질로 지정한 초미세먼지(PM2.5) 관련하여, 최근 국내에서 관심이 높아지고 있으며, 초미세먼지는 호흡기는 물론이고 피부로도 침투가 가능해 심장질환 등 인체에 심각한 피해를 끼치는 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 인간의 건강과 직결되는 실내에서의 실내 공기 질 향상에 대한 관심이 높아지면서 실내공기질 관련법에 관한 규정도 강화되고 있다. 실내공기질에 대한 관리가 강화되고 실내 공기청정에 대한 관심이 증대되면서 최근 공기청정기의 수요가 크게 증가하고 있는 추세이다. 이러한 공기청정기는 공기정화필터와 같이 공기 중에 포함되어 있는 오염물질을 제거하기 위한 소재나 단위 장치를 의미하며 실내에 부유하는 입자 및 유해 가스를 제거한다.
2018년 국내에서 판매된 공기청정기는 총 180만대로, 약 7600억 원어치인 것으로 조사되었으며 2016년 69만대, 2200억 원어치가 팔린 것과 비교해보면 국내 공기청정기 시장은 2년 만에 약 3배 증가하였다.
이러한 시장의 수요에 맞춰 다양한 기능을 갖는 공기 청정기가 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 공보 10-0776386에는 공기중에 포함된 오염물질 및 세균의 분해제거에 있어서 자외선 뿐만 아니라 가시광선의 영역 즉, 어떠한 광원의 조건에서도 산화/환원반응을 일으키는 나노복합 광촉매필터를 이용하여 오염물질의 여과는 물론 살균 및 탈취효율을 탁월하게 증대시킴과 아울러 안정감있게 사용하여 제품에 대한 신뢰성을 향상시킴과 아울러 실내의 쾌적한 공간을 유지할 수 있는 나노복합 광촉매 필터를 이용한 공기 청정기가 개시되어 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 제조 비용이 절감된 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 유해가스 제거 효율이 향상된 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 공기 청정기용 친환경 복합 촉매의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 친환경 복합 촉매의 제조 방법은, 아연 산화물을 포함하는 코어 입자를 준비하는 단계, 금속 나노 입자를 갖는 금속 나노 콜로이드 용액을 준비하는 단계, 및 상기 코어 입자를 상기 금속 나노 콜로이드 용액에 분산 및 교반시켜, 복수의 상기 금속 나노 입자가 상기 코어 입자에 부착된 복합 촉매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어 입자를 준비하는 단계는, 아연을 포함하는 전구체 소스 용액을 준비하는 단계, 및 상기 전구체 소스 용액에 pH 조절제를 점적하여, 아연 산화물을 포함하는 상기 코어 입자를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 나노 입자는 백금(Pt) 나노 입자를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 공기 청정기용 친환경 기능성 시트의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 친환경 기능성 시트의 제조 방법은, 상술된 실시 예들에 따른 상기 복합 촉매를 준비하는 단계, 원단을 준비하는 단계, 및 상기 복합 촉매를 상기 원단에 코팅하는 단계를 포함하되, 상기 복합 촉매를 준비하는 단계는, 용매에 상기 복합 촉매를 분산시켜 코팅 용액을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 복합 촉매가 분산된 상기 코팅 용액이 상기 원단에 코팅되는 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은 공기 청정기의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공기 청정기는, 상술된 실시 예들에 따른 친환경 기능성 시트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매의 제조 방법은, 아연 산화물을 포함하는 코어 입자를 준비하는 단계, 금속 나노 입자를 갖는 금속 나노 콜로이드 용액을 준비하는 단계, 및 상기 코어 입자를 상기 금속 나노 콜로이드 용액에 분산 및 교반시켜, 복수의 상기 금속 나노 입자가 상기 코어 입자에 부착된 복합 촉매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 향균 및 탈취 효과가 향상된 친환경 복합 촉매, 및 이를 포함하는 공기 청정기가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 아연 산화물을 포함하는 코어 입자의 제조 과정을 촬영한 사진들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 아연 산화물을 포함하는 코어 입자의 여과 및 세척 과정을 촬영한 사진들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 백금 나노 콜로이드 용액을 촬영한 사진 및 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 암모니아 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 트리메틸아민 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 황화수소 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 톨루엔 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 폼알데하이드 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 아연 산화물을 포함하는 코어 입자의 제조 과정을 촬영한 사진들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 아연 산화물을 포함하는 코어 입자의 여과 및 세척 과정을 촬영한 사진들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 백금 나노 콜로이드 용액을 촬영한 사진 및 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 암모니아 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 트리메틸아민 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 황화수소 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 톨루엔 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 폼알데하이드 제거 효과를 평가한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 금속 나노 콜로이드 용액의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 금속 나노 콜로이드 용액의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 코어 입자(310)가 준비된다(S110). 상기 코어 입자(310)는, 아연 산화물(예를 들어, ZnO)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 코어 입자(310)는 용액 공정으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 코어 입자(310)를 준비하는 단계는, 금속(예를 들어, 아연)을 포함하는 전구체 소스 용액을 준비하는 단계, 및 상기 전구체 소스 용액에 pH 조절제를 점적하여, 상기 코어 입자(310)를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 코어 입자가 제조된 후, 여과 및 세척 공정을 진행하여, 상기 코어 입자(310)가 준비될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 코어 입자(310)가 아연 산화물을 포함하는 경우, 상기 전구체 소스 용액은 탈이온수에 Zn(NO3)2 6H2O가 혼합된 용액일 수 있고, 상기 pH 조절제는 탈이온수에 KOH가 혼합된 용액일 수 있다.
금속 나노 입자를 갖는 금속 나노 콜로이드 용액(320)이 준비된다(S120). 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)은 용매 내에 상기 금속 나노 입자가 분산된 것일 수 있다. 상기 금속 나노 입자(322)는, steric hindrance 현상에 의해 상기 용매 내에 분산된 상태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 나노 입자(322)는, 백금일 수 있다.
상기 코어 입자(310)를 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)에 분산 및 교반시켜, 상기 금속 나노 입자(322)가 상기 코어 입자(310)에 부착된 복합 촉매가 제조될 수 있다(S130).
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 나노 입자(322)를 갖는 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)은 전기 분해 방법으로 제조된 것일 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320) 내, 상기 금속 나노 입자(322)의 농도가 용이하게 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복합 촉매를 제조하는 단계는, 상기 코어 입자(310)를 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)에 분산 및 교반하는 단계, 교반이 완료된 혼합물을 필터를 이용하여 액상 및 고상을 분리하는 단계, 및 분리된 상기 고상을 수득하여 바인더가 포함된 증류수에 투입하고 교반하여 코팅 용액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 고상이 본 발명의 실시 예에 따른 상술된 상기 복합 촉매일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 원단이 준비되고, 상기 코팅 용액을 원단에 코팅하고 건조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 기능성 시트가 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅 용액에 코팅된 상기 원단은, 점차적으로 높은 온도에서 열처리될 수 있다. 구체적으로, 60℃, 100℃, 및 120℃에서 차례로 열처리될 수 있다.
일 변형 예에 따르면, 상기 원단에 상기 코팅 용액을 제공하기 전, 상기 원단은 산성 용액을 이용하여 에칭될 수 있고, 이후, 상기 코팅 용액이 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 촉매가 상기 원단에 용이하게 부착될 수 있다.
다른 변형 예에 따르면, 상기 원단에 상기 코팅 용액을 제공하기 전, 증류수보다 높은 증발압을 갖는 용매를 이용하여 상기 원단이 적셔질 수 있다. 이후, 상기 용매로 적셔진 상기 원단에 상기 코팅 용액이 제공될 수 있다. 이에 따라, 후속 열처리 공정에서 상기 용매는 용이하게 제거될 수 있고, 상기 코팅 용액보다 먼저 제공된 증발압이 높은 상기 용매에 의해 상기 원단과 코팅층(상기 복합 촉매) 사이에 존재하는 기공이 최소화될 수 있고, 이로 인해, 상기 원단과 상기 코팅층(상기 복합 촉매)의 부착력이 향상될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상대적으로 고농도의 금속 나노 입자를 갖는 제1 금속 나노 콜로이드 용액, 및 상대적으로 저농도의 금속 나노 입자를 갖는 제2 금속 나노 콜로이드 용액을 준비하고, 상기 제1 금속 나노 콜로이드 용액을 이용하여 제조된 제1 복합 촉매를 갖는 제1 코팅 용액, 및 상기 제2 금속 콜로이드 용액을 이용하여 제조된 제2 복합 촉매를 갖는 제2 코팅 용액이 준비될 수 있다. 상기 원단에 상기 제1 코팅 용액이 먼저 코팅된 후, 상기 제2 코팅 용액이 코팅되어, 상기 코어 입자(310)에 상대적으로 많은 양의 상기 금속 나노 입자(322)가 부착된 제1 복합 촉매를 갖는 제1 촉매층, 및 상기 코어 입자(310)에 상대적으로 적은 양의 상기 금속 나노 입자(322)가 부착된 제2 복합 촉매를 갖는 제2 촉매층이 상기 원단 상에 적층될 수 있다. 이에 따라, 외부 마찰, 외부 충격 등에 의해, 상기 코어 입자(310)에 부착된 상기 금속 나노 입자(322)가 탈락 및 분리되는 현상이 최소화되어, 상기 기능성 시트의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따르면, 상술된 실시 예에서, 상기 제2 코팅 용액은 상기 금속 나노 입자(322)가 생략되고, 상기 코어 입자(320)만을 포함할 수도 있다.
또한, 일 변형 예에 따르면, 상기 코어 입자(310)를 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)에 분산하기 전, 상기 코어 입자(310)가 질소를 포함하는 가스(예를 들어, 암모니아 가스) 분위기에서 열처리(예를 들어, 500~800℃) 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 코어 입자(310)가 아연 산화물인 경우, 안정적인 아연 산화물의 표면에 의해, 상기 코어 입자(310)의 표면에 상기 금속 나노 입자(322)가 용이하게 부착되지 않거나, 상기 코어 입자(310)와 상기 금속 나노 입자(322) 사이의 부착력이 저하될 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 상기 코어 입자(310)가 질소를 포함하는 가스(예를 들어, 암모니아 가스) 분위기에서 열처리되는 경우, 상기 코어 입자(310)의 아연 산화물의 표면에 산소 공공(vacancy)이 생성될 수 있고, 이로 인해 상기 코어 입자(310)의 표면이 높은 활성도를 가져, 상기 코어 입자(310)의 표면에 상기 금속 나노 입자(322)가 용이하게 부착될 수 있다.
또한, 일 변형 예에 따르면, 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)에 상기 코어 입자(310)를 분산하기 전, 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)을 상온보다 낮은 온도로 냉각될 수 있고, 상온보다 낮은 온도의 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320)에 상기 코어 입자(310)가 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 나노 콜로이드 용액(320) 내 상기 금속 나노 입자(322)의 응집이 최소화되고, 용이하게 분산되어, 상기 코어 입자(310)에 실질적으로 균일하게 상기 금속 나노 입자(322)가 부착될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 친환경 복합 촉매의 특성 평가 결과가 설명된다.
아연 산화물 코어 입자 제조
탈이온수(503.26g)에 Zn(NO3)2 6H2O(118.9496g)를 첨가하여, 8M 농도의 전구체 소스 용액을 준비하였다. 그리고, 탈이온수(500.34g)에 KOH(44.970g)를 첨가하여 1.6M 농도의 pH 조절제를 준비하였다.
상기 전구체 소스 용액에 상기 pH 조절제를 25ml/min의 속도로 점적하고, 450rpm으로 교반하면서 20분간 반응시켜, 아연 산화물 코어 입자를 제조하였다.
이후, 1차 여과 및 1차 세척 공정, 2차 여과 및 2차 세척 공정, 및 3차 여과 공정을 수행하여, 본 발명의 실시 예에 따른 아연 산화물 코어 입자를 제조하였다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 아연 산화물을 포함하는 코어 입자의 제조 과정을 촬영한 사진들이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 복합 촉매에서 아연 산화물을 포함하는 코어 입자의 여과 및 세척 과정을 촬영한 사진들이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 상기 전구체 소스 용액에 상기 pH 조절제를 투입한 직후 촬영한 사진이고, 도 3의 (b)는 상기 전구체 소스 용액에 상기 pH 조절제를 투입 후 반응 중간에 촬영한 사진이고, 도 3의 (c)는 상기 전구체 소스 용액에 상기 pH 절제를 투입하여 반응이 완료된 후 촬영한 사진이다.
또한, 도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 1차 여과 공정을 촬영한 사진이고 도 4의 (b)는 1차 세척 공정을 촬영한 사진이고, 도 4의 (c)는 2차 여과 공정을 촬영한 사진이고, 도 4의 (d)는 2차 세척 공정을 촬영한 사진이고, 도 4의 (e)는 3차 여과 공정을 촬영한 사진이다.
백금 나노 콜로이드 용액 준비
5.25ppm 농도의 백금 나노 입자를 갖는 백금 나노 콜로이드 용액을 준비하였다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 준비된 백금 나노 콜로이드 용액을 촬영한 사진 및 SEM 사진이다.
기능성 시트 제조
상술된 실험 예에 따라 제조된 아연 산화물 코어 입자 분말을 백금 나노 콜로이드 용액에 분산 및 교반하여, 백금 나노 입자가 아연 산화물 코어 입자에 부착된 복합 촉매를 제조하였다.
상기 복합 촉매를 증류수에 혼합하고 원단에 코팅한 후, 60℃에서 30분, 100℃에서 30분, 120℃에서 1시간 건조하여, 상기 복합 촉매가 부착된 원단(기능성 시트)를 제조하였다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 암모니아 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 복합 촉매를 갖는 기능성 시트(sample) 및 복합 촉매가 없는 원단(blank)을 이용하여 암모니아 제거 효과를 측정하였다.
도 6 및 [표 1]에서 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 아연 산화물 코어 입자에 백금 나노 입자가 부착된 복합 촉매를 갖는 기능성 시트가, 암모니아 가스를 효율적으로 제거하는 것을 확인할 수 있다.
| 시간(min) | Blank (μmol/ml) |
Sample (μmol/ml) |
| 0 | 50 | 50 |
| 30 | 35 | 16 |
| 60 | 30 | 14.15 |
| 90 | 30 | 14.15 |
| 120 | 29.6 | 14.15 |
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 트리메틸아민 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 복합 촉매를 갖는 기능성 시트(sample) 및 복합 촉매가 없는 원단(blank)을 이용하여 트리메틸아민 제거 효과를 측정하였다.
도 7 및 [표 2]에서 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 아연 산화물 코어 입자에 백금 나노 입자가 부착된 복합 촉매를 갖는 기능성 시트가, 트리메틸아민을 효율적으로 제거하는 것을 확인할 수 있다.
| 시간(min) | Blank (μmol/ml) |
Sample (μmol/ml) |
| 0 | 50 | 50 |
| 30 | 27.3 | 18 |
| 60 | 26.2 | 17.5 |
| 90 | 25 | 17 |
| 120 | 24.5 | 16.85 |
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 황화수소 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 복합 촉매를 갖는 기능성 시트(sample) 및 복합 촉매가 없는 원단(blank)을 이용하여 황화수소 제거 효과를 측정하였다.
도 8 및 [표 3]에서 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 아연 산화물 코어 입자에 백금 나노 입자가 부착된 복합 촉매를 갖는 기능성 시트가, 황화수소를 효율적으로 제거하는 것을 확인할 수 있다.
| 시간(min) | Blank (μmol/ml) |
Sample (μmol/ml) |
| 0 | 50 | 50 |
| 30 | 9.4 | 0.23 |
| 60 | 8.2 | 0.15 |
| 90 | 7.6 | 0.13 |
| 120 | 7.15 | 0.1 |
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 톨루엔 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 복합 촉매를 갖는 기능성 시트(sample) 및 복합 촉매가 없는 원단(blank)을 이용하여 톨루엔 제거 효과를 측정하였다.
도 9 및 [표 4]에서 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 아연 산화물 코어 입자에 백금 나노 입자가 부착된 복합 촉매를 갖는 기능성 시트가, 톨루엔을 효율적으로 제거하는 것을 확인할 수 있다.
| 시간(min) | Blank (μmol/ml) |
Sample (μmol/ml) |
| 0 | 50 | 50 |
| 30 | 37.8 | 7.3 |
| 60 | 36.1 | 6.7 |
| 90 | 36.1 | 5.5 |
| 120 | 35.7 | 4.9 |
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 복합 촉매가 부착된 기능성 시트의 폼알데하이드 제거 효과를 평가한 그래프이다.
도 10을 참조하면, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 복합 촉매를 갖는 기능성 시트(sample) 및 복합 촉매가 없는 원단(blank)을 이용하여 폼알데하이드 제거 효과를 측정하였다.
도 10 및 [표 5]에서 알 수 있듯이, 시간이 경과함에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 아연 산화물 코어 입자에 백금 나노 입자가 부착된 복합 촉매를 갖는 기능성 시트가, 폼알데하이드를 효율적으로 제거하는 것을 확인할 수 있다.
| 시간(min) | Blank (μmol/ml) |
Sample (μmol/ml) |
| 0 | 50 | 50 |
| 30 | 17.1 | 10.3 |
| 60 | 16.5 | 10.2 |
| 90 | 15.7 | 9.7 |
| 120 | 15 | 8.9 |
[표 6]은 백금 나노 입자가 부착된 아연 산화물 코어 입자를 갖는 기능성 시트에서 백금 나노 입자 콜로이드 용액 내의 백금 나노 입자의 농도에 따른 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 톨루엔, 및 폼알데하이드에 대한 제거율을 평가한 것이다.
| 농도 (ppm) |
암모니아 (%) |
트리메틸아민 (%) |
황화수소 (%) |
톨루엔 (%) |
폼알데하이드 (%) |
| 3.14 | 67.7 | 56.1 | 96.3 | 72.5 | 62.5 |
| 5.25 | 71.7 | 66.3 | 99.8 | 90.2 | 82.2 |
| 6.14 | 71.8 | 66.5 | 99.8 | 90.1 | 82.5 |
| 7.48 | 71.8 | 66.8 | 99.8 | 90.5 | 82.5 |
| 8.21 | 71.8 | 66.8 | 99.8 | 90.5 | 82.5 |
[표 2]에서 알 수 있듯이, 백금 나노 입자의 농도가 증가함에 따라 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 톨루엔, 및 폼알데하이드에 대한 제거율이 향상되지만, 백금 나노 입자의 농도가 5.25ppm이 초과하는 경우, 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 톨루엔, 및 폼알데하이드에 대한 제거율이 실질적으로 포화되어, 제거율이 더 이상 향상되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
310: 코어 입자
320: 금속 나노 콜로이드 용액
322: 금속 나노 입자
320: 금속 나노 콜로이드 용액
322: 금속 나노 입자
Claims (2)
- 아연 산화물을 포함하는 코어 입자를 준비하는 단계;
금속 나노 입자를 갖는 금속 나노 콜로이드 용액을 준비하는 단계; 및
상기 코어 입자를 상기 금속 나노 콜로이드 용액에 분산 및 교반시켜, 복수의 상기 금속 나노 입자가 상기 코어 입자에 부착된 복합 촉매를 제조하는 단계를 포함하되,
상기 코어 입자를 준비하는 단계는,
아연을 포함하는 전구체 소스 용액을 준비하는 단계; 및
상기 전구체 소스 용액에 pH 조절제를 점적하여, 아연 산화물을 포함하는 상기 코어 입자를 제조하는 단계를 포함하는 친환경 복합 촉매의 제조 방법.
- 제1 항에 따른 상기 복합 촉매를 준비하는 단계;
원단을 준비하는 단계; 및
상기 복합 촉매를 상기 원단에 코팅하는 단계를 포함하되,
상기 복합 촉매를 준비하는 단계는, 용매에 상기 복합 촉매를 분산시켜 코팅 용액을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 복합 촉매가 분산된 상기 코팅 용액이 상기 원단에 코팅되는 것을 포함하는 친환경 기능성 시트의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200026068A KR20210111040A (ko) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200026068A KR20210111040A (ko) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210111040A true KR20210111040A (ko) | 2021-09-10 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200026068A KR20210111040A (ko) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 공기 청정기용 친환경 복합 촉매, 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20210111040A (ko) |
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- 2020-03-02 KR KR1020200026068A patent/KR20210111040A/ko not_active Application Discontinuation
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