KR20230158868A - 공기정화용 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터 - Google Patents

공기정화용 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터 Download PDF

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KR20230158868A
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Abstract

본 발명은 공기정화용 복합체, 이를 포함하는 필터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 공기정화용 복합체는 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 표면에 위치하고, 축광체를 포함하는 제1 코팅층; 상기 제1 코팅층 표면에 위치하고, 실리카(SiO2)를 포함하는 제2 코팅층; 및 상기 제2 코팅층 표면에 위치하고, 광촉매를 포함하는 제3 코팅층;을 포함한다.

Description

공기정화용 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 필터{COMPOSITE FOR AIR PURIFICATION, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND FILTER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 공기정화용 복합체, 공기정화용 복합체를 포함하는 필터 및 공기정화용 복합체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 축광체(long-lasting phosphors), 실리카(Silica), 광촉매(photocatalysts)를 조합한 공기정화용 복합체 및 이의 제조방법; 및 공기정화용 복합체를 적용하여 조명 시설이 있는 실내뿐만 아니라 빛이 들어오지 않는 어두운 공간 내에서도 각종 공기 오염물질(유해가스, 휘발성 유기화합물(VOCs), 바이러스, 악취 등)을 광분해 제거함으로 주변 공기질을 개선할 수 있는 고기능성 발광성 광촉매 필터에 관한 것이다.
최근 황사 등 대기오염 심화에 따라 실내공기질 개선을 위한 공기정화시스템(공기청정기, 공기정화 장치 등)에 대한 수요가 점증하고 있다. 이에, 각종 대기 오염물질, 자동차 배기가스, 휘발성 유기화합물(VOCs) 유해가스, 악취, 바이러스 등으로 오염된 실내 공기를 효과적으로 정화할 수 방법에 대한 다양한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 연구 중에 강력한 광분해 기능을 지닌 광촉매 물질을 활용하여 공기를 정화하는 기술이 큰 관심을 불러 일으켰다.
대표적인 광촉매 물질로 알려져 있는 이산화티타늄(TiO2)은 자외선을 받으면 강한 산화력을 지닌 라디칼을 생성하는데, 이러한 라디칼이 수중 또는 대기 중에 존재하는 각종 환경오염물질을 무해한 이산화탄소와 물 등으로 분해시킬 수 있다. 또한, 이산화티타늄은 빛을 받아도 자신은 변화하지 않고, 화학적으로 매우 안정하기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 한편, 광반응에 의해 생성되는 활성산소(O2-)나 수산화라디칼(·OH)은 기존의 염소(Cl2)나 오존(O3)보다 산화력이 높아 유해 바이러스 및 세균에 대한 살균과 악취에 대한 탈취 기능도 뛰어나다. 하지만, 이산화 티타늄은 단일 성분의 물질로서는 우수한 광촉매이나 큰 에너지 밴드갭을 가지기 때문에 (예를 들어, 아나타제 상의 경우, 3.2 eV 밴드갭 필요), 높은 에너지 대의 자외선(UV) 광(λ≤390 nm) 흡수에 의해서만 광분해 반응이 일어난다. 따라서, 태양광이 이산화티타늄에 조사될 경우, 태양광에 포함되어 있는 약 3~4%의 적은 양의 UV-광만 이산화티타늄에 흡수될 수 있다. 이에 따라, 상기 기술한 이산화티타늄 소재 자체를 대기오염물질 저감 장치 등에 바로 적용하기에는 많은 제약이 있다. 따라서, 광촉매 소재를 공기 정화 장치에 유용하게 활용하기 위해서는 여러가지 제약을 극복하기 위한 체계적인 연구가 필요한 실정이다.
관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2017-0026966호에서는 축광성 형광체 분말의 표면에 에폭시수지를 결합제로 사용하여 광촉매 물질 이산화티탄을 흡착시키는 방법과 원자층 증착(ALD) 기술로 이산화티탄을 축광성 형광체 분말의 표면에 증착시켜 형광체 광촉매 복합체 분말을 제공하고자 하였다. 그러나, 이를 공기정화용 광촉매 필터로 상용화할 경우, 바인더로 사용된 에폭시수지는 유기물질로서 장기간 사용 시 광촉매에서 발생된 활성산소(O2-)나 수산화라디칼(·OH)과 같은 강한 화학반응 유발하는 활성종들에 의해서 분해되어 이산화티탄 분말의 박리문제가 일어날 수 있고, 또한, 원자층증착법을 적용할 경우, 고가의 장비와 소량의 박막 증착만 가능한 제한적 코팅기술로서 대량생산의 어려움이 있을 수 있다.
또한, 축광체 광촉매를 알갱이 모양의 비드로 제조하고 이를 통기성 금속 망사 프레임에 채워 공기정화용 광촉매 필터에 적용하는 방법이 고려되었으나, 비드형 광촉매 필터는 외력(진동 등)이 가해질 경우, 비드 간에 충돌과 마찰에 의해서 광촉매 분말이 실내 공기 중으로 배출되는 문제가 있다.
공개특허 제10-2017-0026966호 (2017.03.09)
본 발명에서는 광촉매 물질, 축광체, 실리카를 혼성 복합화하여 광활성이 우수하고, 빛이 없는 어두운 환경에서도 광분해 기능을 지닌 축광-광촉매 복합체를 제조하고, 이를 필터로 사용하여 공기청정기, 공기정화장치 등과 같은 공기정화시스템 기기에 적용할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 표면에 위치하고, 축광체를 포함하는 제1 코팅층; 상기 제1 코팅층 표면에 위치하고, 실리카(SiO2)를 포함하는 제2 코팅층; 및 상기 제2 코팅층 표면에 위치하고, 광촉매를 포함하는 제3 코팅층;을 포함하는, 공기정화용 복합체를 제공한다.
또한, 상기 다공성 지지체는 금속 발포체(metal foam)일 수 있다.
또한, 상기 축광체는 CaAl2O4:(Eu,Nd) 계, SrAl2O4:(Eu,Dy) 계, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계, BaAl2O4:(Eu,Dy) 계, 및 [Ca,Sr,Ba]-Al-O 계 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 코팅층은 무기 바인더를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기바인더는 소듐실리케이트(Na2O(SiO2)n), 칼륨실리케이트(K2O(SiO2)n), 유약(glaze), 및 칼슘알루미네이트(CaO·Al2O3)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 광촉매는 이산화티타늄(TiO2), 흑연탄소질화물(g-C3N4), 및 TiO2/g-C3N4로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 TiO2/g-C3N4는 Fe, Cu, Co, Ni, 및 N 중 어느 하나 이상의 원소로 도핑(dopping)된 것을 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 상기 공기정화용 복합체를 포함하는, 필터를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, (a) 다공성 지지체를 준비하는 단계; (b) 축광 슬러리를 이용하여 상기 다공성 지지체의 표면에 축광체 코팅층을 형성하는 단계; (c) 실리카 졸(sol)을 이용하여 상기 축광체 코팅층의 표면에 실리카(SiO2) 코팅층을 형성하는 단계; 및 (d) 광촉매 졸(sol)을 이용하여 상기 실리카 코팅층의 표면에 광촉매 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서, 상기 축광 슬러리는 축광체 분말 및 무기바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 축광 슬러리를 이용하여 스프레이 코팅으로 상기 축광체 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 축광체 분말은, CaAl2O4:(Eu,Nd) 계, SrAl2O4:(Eu,Dy) 계, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계, BaAl2O4:(Eu,Dy) 계, 및 [Ca,Sr,Ba]-Al-O 계 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 무기바인더는 소듐실리케이트(Na2O(SiO2)n), 칼륨실리케이트(K2O(SiO2)n), 유약(glaze), 및 칼슘알루미네이트(CaO·Al2O3)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 축광체 코팅층을 수소 환원분위기 하에서 600~1000℃로 열처리하는 것을 추가 포함할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 실리카 졸은 Si 전구체, 알코올계 용액 및 산 용액을 혼합하여 제조되며, 상기 실리카 졸을 이용하여 딥 코팅 또는 스프레이 코팅으로 상기 실리카 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 Si 전구체는 테트라에틸오르소실리케이트 (Tetraethyl Orthosilicate; TEOS)일 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계에서, 상기 광촉매 졸은 광촉매 전구체, 알코올계 용액 및 산 용액을 혼합하여 제조되며, 상기 광촉매 졸을 이용하여 딥 코팅 또는 스프레이 코팅으로 상기 광촉매 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광촉매 전구체는 Ti 전구체, 흑연탄소질화물(g-C3N4) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 Ti 전구체는 티탄이소프로폭사이드 (Ti(OCH(CH3)2)4), 테트라부틸티타네이트 (TBOT; (C4H9O)4Ti), 테트라알콕시티탄(Ti(OCH2CH3)4), ((CH3)2CHO)2Ti(C5H7O2)2, 및 Ti(OCH3)4로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 광촉매 코팅층을 300 내지 600℃에서 2~8 시간 동안 열처리하는 것을 추가 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광촉매, 축광체, 실리카를 혼성 복합화 하여 광활성이 우수하고, 빛이 없는 어두운 환경에서도 광분해 기능을 지닌 공기정화용 복합체 및 이를 사용한 필터를 제공할 수 있으며, 나아가 공기정화시스템(예를 들어, 공기청정기, 공기정화 장치 등)에 적용할 수 있다.
보다 구체적으로, 어두운 암시야에서도 발광 가능하고 높은 광활성 기능을 지닌 축광-광촉매 혼성 복합체를 금속 발포체와 같은 다공성 지지체에 높은 밀착성을 지닌 적정 두께로 고정하여 축광-광촉매 복합체 필터를 제작함으로써 상용 공기정화장치의 필터로서 적용 가능한 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 축광체 분말을 무기바인더와 혼합하여 슬러리로 만든 다음, 이 슬러리를 적정 직경의 스프레이 노즐을 통과시켜서 금속 발포체에 수십~수백 마이크로 두께로 균일하게 코팅시킬 수 있으며, 상기 축광체 코팅막 표면에 광촉매 물질을 졸-겔 방법을 사용하여 코팅하고, 소정의 온도로 열처리하면 축광-광촉매 필터 모듈을 대량 제조할 수 있다.
본 발명의 복합체 필터에 의하면 자외선뿐만 아니라 가시광선에 의해서 상기 이산화티타늄, 흑연탄소질화물 등의 광촉매 코팅층의 활성이 가능하고, 나아가, 상기 축광체가 이미 흡수한 후에 재방출하는 빛이 상기 광촉매 코팅층의 광촉매를 활성화시키는 광원으로 작용할 수 있기 때문에 상기 광촉매 물질층에 의한 광분해 반응 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 얇은 두께의 다공성 금속 발포체(metal foam)로 된 지지체 프레임의 내외부에 상기 축광-광촉매 물질을 적절히 코팅함으로써 필요한 크기의 공기정화용 필터 모듈을 어려움 없이 쉽게 제작할 수 있다. 또한, 상기 필터 모듈 제작방법은 유연성이 높은 금속 발포체를 사용하기 때문에 공기정화기 내부에 적합한 크기 및 다양한 형상을 갖는 필터로 쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 종래 광촉매 소재의 문제점을 보완하기 위한 것으로, 다공성 금속발포 지지체 표면에 축광-광촉매 복합체를 코팅하기 위해 무기 바인더를 적용하여 광촉매 물질의 광화학 반응에 의한 광촉매 입자의 탈리를 방지하고, 스프레이(Spray) 또는 딥(Dip) 코팅 방법을 이용하여 광촉매 물질을 코팅함으로써 대량 생산이 가능하다는 이점이 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따라 제조된 공기정화용 복합체는 이산화 티타늄과 같은 광촉매, 축광체(발광 물질), 광촉매와 발광 물질을 결합시키는 실리카를 포함하는 축광-광촉매 혼성 복합체로서, UV-광 및 가시광원 하에서도 광활성이 높게 일어날 수 있고, 빛이 없는 어두운 암시야 상태에서도 축광체로부터 발광되는 빛에 의해서 광활성이 일어나기 때문에, 공기 오염물질을 광분해 제거하는 정화 기능을 지니며, 금속 발포체와 같은 다공성 지지체에 용이하게 코팅이 가능하기 때문에 상용 공기정화장치의 필터 제품으로 탑재하여 사용하기가 매우 쉽고 경제적인 기술이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에서 코팅 전 금속 발포체의 사진이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원이 있을 때(명시야)의 공기정화용 복합체의 사진(상부) 및 광원이 없을 때(암시야)의 공기정화용 복합체의 사진(하부)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체에 대한 주사전자현미경 미세구조 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 대해 자외선을 조사하였을 때의 톨루엔 분해 효율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 대해 가시광선을 조사하였을 때의 톨루엔 분해 효율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 대해 광원이 없을 때(암시야)의 톨루엔 분해 효율을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다.
덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
또한, "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 상기 하나의 구성요소들을 한정하지 않는다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하에서, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 공기정화용 복합체는, 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 표면에 위치하고, 축광체를 포함하는 제1 코팅층; 상기 제1 코팅층 표면에 위치하고, 실리카(SiO2)를 포함하는 제2 코팅층; 및 상기 제2 코팅층 표면에 위치하고, 광촉매를 포함하는 제3 코팅층;을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 공기정화용 복합체는 광촉매 코팅층, 축광체 코팅층; 및 상기 광촉매 코팅층과 광축체 코팅층을 결합시키는 실리카 코팅층을 포함하는 축광체-광촉매 혼성 복합체이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체는 다공성 지지체를 포함한다. 상기 다공성 지지체는 통기성의 금속 발포체(metal foam)일 수 있고, 예를 들어, 상기 금속으로는 Fe, Ni, Cu, Zn 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체는, 다공성 지지체 표면에 코팅된 제1 코팅층을 포함한다. 상기 제1 코팅층은 다공성 지지체 표면에 균일한 두께로 강하게 밀착된 후막 구조로서, 축광체를 포함하며, 이에 따라 빛이 없는 어두운 암시야 상태에서도 축광체에 흡수된 빛이 재방출됨으로써 광촉매 활성을 유도하여 광분해 반응 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 축광체로는 빛을 흡수하여 발광하는 특성을 지닌 장잔광성 축광물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 장잔광성 축광물질은 CaAl2O4:(Eu,Nd) 계, SrAl2O4:(Eu,Dy) 계, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계, BaAl2O4:(Eu,Dy) 계, 및 [Ca,Sr,Ba]-Al-O 계 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 분말 형태의 인광 물질일 수 있다.
또한, 제1 코팅층은, 다공성 지지체 표면에 축광체 분말을 균일한 두께로 코팅시키기 위해 무기 바인더를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 무기바인더로는 소듐실리케이트(Na2O(SiO2)n), 칼륨실리케이트(K2O(SiO2)n), 유약(glaze), 및 칼슘알루미네이트(CaO·Al2O3)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 일 실시예에서 소듐실리케이트와 유약을 1:1 부피비로 혼합한 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체는, 제1 코팅층 표면에 코팅된 제2 코팅층을 포함하며, 축광체 표면에 코팅되는 광촉매 입자의 밀착력을 증대시키는 역할을 한다. 상기 제2 코팅층은 졸-겔(sol-gel)법에 의해 결정화된 실리카(SiO2) 입자가 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체는, 제2 코팅층 표면에 나노입자 및/또는 나노박막 형태로 둘러싸도록 코팅된 제3 코팅층을 포함한다. 제3 코팅층은 광촉매를 포함하며, 이에 따라 일반적인 자외선 및/또는 가시광선뿐만 아니라, 빛이 없는 어두운 암시야 상태에서 축광체에 흡수된 후 재방출되는 빛 또한 광촉매 활성을 위한 광원으로 작용될 수 있다.
상기 광촉매로는 태양광과 같은 빛을 흡수하면 광활성이 일어나고 각종 유기물이나 유해가스 물질을 광분해 시키는 특성을 지닌 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 광촉매는 이산화티타늄(TiO2), 흑연탄소질화물(g-C3N4), 및 이들의 혼성물질인 TiO2/g-C3N4로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로, 상기 TiO2/g-C3N4는 Fe, Cu, Co, Ni, 및 N 중 어느 하나 이상의 원소로 도핑(dopping)된 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제3 코팅층은 졸-겔(sol-gel)법에 의해 결정화된 아나타제(Anatase) 상의 TiO2를 포함하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 공기정화용 복합체의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 공기정화용 복합체의 제조방법은, (a) 다공성 지지체를 준비하는 단계; (b) 축광 슬러리를 이용하여 상기 다공성 지지체의 표면에 축광체 코팅층을 형성하는 단계; (c) 실리카 졸(sol)을 이용하여 상기 축광체 코팅층의 표면에 실리카(SiO2) 코팅층을 형성하는 단계; 및 (d) 광촉매 졸(sol)을 이용하여 상기 실리카 코팅층의 표면에 광촉매 코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 공기정화용 복합체의 제조방법은, 상기 공기정화용 복합체에 대하여 기술된 내용을 모두 적용할 수 있으며, 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, (a) 다공성 지지체를 준비한다.
(a) 단계에서, 다공성 지지체는 금속 발포체(metal foam)일 수 있고, 예를 들어, 상기 금속으로는 Fe, Ni, Cu, Zn 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이어서, (b) 축광 슬러리를 이용하여 상기 다공성 지지체의 표면에 축광체 코팅층을 형성한다.
일 실시예에 따르면, (b) 단계에서, 상기 축광 슬러리는 축광체 분말 및 무기바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 축광 슬러리를 이용하여 스프레이 코팅으로 상기 축광체 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 축광 슬러리를 적정 직경의 스프레이 노즐을 통과시켜서 스프레이 분사와 같은 방법으로 다공성 지지체에 수십~수백 마이크로 두께로 축광체를 균일하게 코팅시킬 수 있고, 축광체 코팅 후 드라이 오븐에서 건조하는 것을 포함할 수 있다.
축광체 분말은, 빛을 흡수하여 발광하는 특성을 지닌 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들어, CaAl2O4:(Eu,Nd) 계, SrAl2O4:(Eu,Dy) 계, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계, BaAl2O4:(Eu,Dy) 계, 및 [Ca,Sr,Ba]-Al-O 계 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계 화합물이 사용될 수 있다.
예를 들어, 무기바인더는 소듐실리케이트(Na2O(SiO2)n), 칼륨실리케이트(K2O(SiO2)n), 유약(glaze), 및 칼슘알루미네이트(CaO·Al2O3)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으며, Na2O(SiO2)n 또는 K2O(SiO2)n와 유약을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, (b) 단계는, 다공성 지지체 표면에 코팅된 축광체가 단단하게 응결되고 높은 휘도로 발광하도록 하기 위해, 상기 축광체 코팅층을 수소 환원분위기 하에서 약 600~1000℃로 열처리(소성)하는 것을 추가 포함할 수 있다.
한편, 상술한 설명에도 불구하고 축광 슬러리의 제조 방법 및 이의 코팅방법은 상술한 실시예들에 반드시 한정되는 것은 아니다. 상기 축광 코팅막 형태를 가지는 요건을 만족하는 한, 다른 다양한 방법들이 적용될 수 있다.
이어서, (c) 실리카 졸(sol)을 이용하여 상기 축광체 코팅층의 표면에 실리카(SiO2) 코팅층을 형성한다.
일 실시예에 따르면, (c) 단계에서, 실리카 졸은 Si 전구체, 알코올계 용액 및 산 용액을 혼합하여 가수분해에 의해 제조되며, 실리카 졸을 이용하여 딥(dip) 코팅 또는 스프레이(spray) 코팅으로 상기 실리카 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, Si 전구체로는 테트라에틸오르소실리케이트 (Tetraethyl Orthosilicate; TEOS)일 수 있고, 알코올계 용액으로 메탄올, 에탄올, 프로판올 등이 있을 수 있으며, 산 용액으로는 염산, 질산 등이 있을 수 있다.
또한, 상기 가수분해 반응은 2~4 시간 동안 자기 교반 하에 이루어질 수 있고, 소량의 첨가제 (예를 들어, Pluronic P123)가 더 포함될 수 있다.
일 실시예에서, (c) 단계는, 딥(dip) 코팅 또는 스프레이(spray) 코팅에 의해 형성된 실리카(SiO2) 코팅층을 80 내지 120℃에서, 바람직하게는 약 100℃에서 건조시킨 후, 300 내지 600℃에서, 바람직하게는 약 450℃에서 2~5 시간 동안 열처리하여 실리카 입자를 결정화시키는 것을 더 포함할 수 있다.
이어서, 실리카 코팅층의 표면에 광촉매 코팅층을 형성하는 단계는, 졸-겔 법, 수열공정법, 화학기상증착법(CVD) 중 적어도 하나를 적용하여 수행될 수 있으나, (d) 광촉매 졸(sol)을 이용하여 상기 실리카 코팅층의 표면에 광촉매 코팅층을 형성하는 졸-겔 법으로 수행되는 것이 바람직하다. 이때, 광촉매 코팅층은 상기 축광체-실리카 이중 코팅층 표면을 나노입자 및 나노박막 형태로 둘러싸도록 코팅될 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계에서, 상기 광촉매 졸은 광촉매 전구체, 알코올계 용액 및 산 용액을 혼합하여 가수분해에 의해 제조되며, 상기 광촉매 졸을 이용하여 딥 코팅 또는 스프레이 코팅으로 상기 광촉매 코팅층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 광촉매 졸 제조 시, 산 용액의 양을 조절하여 광촉매 코팅층의 두께를 제어할 수 있다.
상기 광촉매 전구체는 Ti 전구체, 흑연탄소질화물(g-C3N4) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 Ti 전구체는 이산화티타늄 막을 코팅시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 티탄이소프로폭사이드 (Ti(OCH(CH3)2)4), 테트라부틸티타네이트 (TBOT; (C4H9O)4Ti), 테트라알콕시티탄(Ti(OCH2CH3)4), ((CH3)2CHO)2Ti(C5H7O2)2, 및 Ti(OCH3)4로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, (d) 단계에서, 광촉매 코팅층을 300 내지 600℃에서, 바람직하게는 약 300 내지 500℃에서 2~8 시간 동안 열처리하는 것을 추가 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리에 의해 코팅된 Ti-졸이 광촉매 특성을 지닌 아나타제 상(anatase phase) TiO2로 결정화될 수 있다.
도 2a에서는 코팅 전 금속 발포체를, 도 2b에서는 상술한 방법에 의해 제조된 공기정화용 복합체의 사진(명시야 및 암시야 환경)을 보여주고 있다. 광촉매-축광체 물질이 코팅된 금속 발포체는 외부에서 조사되는 자외선 또는 가시광선에 의해 표면의 광촉매 물질의 광활성이 일어나고 대기 중의 유해가스와 유기물과 같은 오염물질을 분해시킬 수 있는 높은 반응성의 라디칼(하이드록시기 이온, 활성산소종 등)을 생성한다. 한편, 코팅층의 구성요소 중 하나인 축광체가 외부에서 조사되는 태양광과 같은 빛에 의해 광여기(excitation)되고, 탈여기(de-excitation)가 일어나면서 빛을 발광하며, 이 빛에 의해 표면에 있는 광촉매 물질이 광활성화(photo-activation) 된다. 따라서, 이 과정에서 오염물질의 추가적인 광분해 반응이 발생할 수 있다. 이러한 추가적인 광분해 반응에 의해, 본 발명에 따른 공기정화용 복합체는 광촉매의 광분해 반응 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 한편, 상기 공기정화용 복합체는 통기성이 좋기 때문에 부품의 사양에 따라 다양한 모양의 프레임에 용이하게 탑재하여 공기정화용 필터로서 사용할 수 있다.
또한, 졸겔법을 이용한 코팅으로 공기정화용 복합체를 제조하여 공기정화시스템용 필터 모듈을 대량 제조할 수 있다.
본 발명의 공기정화용 복합체에 의하면 자외선 뿐만 아니라 가시광선에 의해서 상기 이산화티타늄, 흑연탄소질화물 광촉매 물질층의 활성이 가능하고, 외부에서 조사되는 자외선 또는 가시광선 뿐만 아니라 상기 축광체가 이미 흡수한 후에 재 방출하는 빛이 상기 광촉매 불질층의 광촉매를 활성화시키는 광원으로 작용할 수 있기 때문에 상기 광촉매 물질층에 의한 광분해 반응 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
축광체(long-lasting phosphors), 실리카(Silica), 광촉매(photocatalysts) 물질을 조합한 축광 광촉매 소재를 제조하고, 이 소재를 사용하여 조명 시설이 있는 실내뿐만 아니라 빛이 들어오지 않는 어두운 공간 내에서도 각종 공기 오염물질, 예를 들어, 유해가스, 휘발성 유기화합물(VOCs), 바이러스, 악취 등을 광분해 제거함으로 주변 공기질을 개선할 수 있는 기능을 지닌 고기능성 발광성 광촉매 필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 필터는 상기 공기정화용 복합체를 포함한다. 본 발명에 따른 필터는, 상기 공기정화용 복합체 및 이의 제조방법에 대하여 기술된 내용을 모두 적용할 수 있으며, 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 축광체(long-lasting phosphors), 실리카(Silica), 광촉매(photocatalysts) 물질을 조합한 공기정화용 복합체를 포함하는 필터는 자외선(UV) 및 가시광선 하에서도 광촉매 활성이 높게 일어날 수 있고, 빛이 없는 어두운 암시야 상태에서는 축광체로부터 발광되는 빛에 의해서 광촉매 활성이 일어날 수 있다. 이에, 조명 시설이 있는 실내뿐만 아니라 빛이 들어오지 않는 어두운 공간 내에서도 공기 오염물질, 예를 들어, 유해가스, 휘발성 유기화합물(VOCs), 바이러스, 악취 등을 광분해하여 제거하는 정화 기능을 가지므로 광분해 효율이 우수하다. 또한, 상용 공기정화시스템의 필터 제품으로 탑재하여 사용하기에도 용이한 이점을 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 얇은 두께의 금속 발포체(metal foam)로인 다공성 지지체 프레임의 내외부에 축광체 및 광촉매를 적절히 코팅함으로써 필요한 크기의 공기정화용 필터 모듈을 어려움 없이 쉽게 제작할 수 있다. 또한, 상기 필터 모듈 제작방법은 유연성이 높은 금속 발포체를 사용하기 때문에 공기정화기 내부에 적합한 크기 및 다양한 형상을 갖는 필터로 쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예: TiO 2 -SiO 2 -Sr 4 Al 14 O 25 :(Eu,Dy)/Fe-Ni 복합체의 제조
축광 슬러리를 제조하여 다공성 Fe-Ni 금속 발포체(45mm×45mm)에 코팅시키고, 실리카 졸을 제조하여 축광체 코팅층 표면에 실리카를 코팅하고, 광촉매 졸을 제조하여 실리카 코팅층 표면에 광촉매를 코팅한 후, 열처리하여 축광체-광촉매가 코팅된 TiO2-SiO2-Sr4Al14O25:(Eu,Dy)/Fe-Ni 복합체 샘플을 제조하였다.
구체적으로, Fe-Ni 금속 발포체에 축광체를 코팅하기 위해, 소듐실리케이트 용액(Sodium silicate solution, Na2O(SiO2)n)과 유약(glaze)을 1:1 부피비로 혼합한 용액에 Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 축광체 분말을 1:10 중량비로 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 스프레이 분사로 금속 발포체에 코팅시킨 후, 드라이 오븐에서 100℃로 건조시키고, 수소 환원분위기에서 600℃로 열처리하였다.
이어서, 상기 축광체 코팅층에 실리카를 코팅하기 위해, Si 전구체로 TEOS (Tetraethyl orthosilicate)를 사용하여 에탄올, HCl 및 탈이온수와 자기 교반 하에 가수분해시켜, Si-졸을 제조하였다. 이때, TEOS:에탄올:H2O:HCl의 몰비는 1:3:11.05:0.5이었다. 상기 Si-졸 용액을 축광체 코팅층 표면에 분무 코팅하고, 100℃에서 건조시킨 후, SiO2 결정화가 일어나도록 450℃에서 4 시간 동안 열처리하였다.
이어서, 상기 실리카 코팅층 표면에 졸-겔 방법을 사용하여 이산화티타늄 광촉매 코팅층을 형성하였다. 상기 이산화티타늄을 코팅하기 위한 티타늄 졸(Ti-sol)은 티타늄테트라이소프로폭사이드(TTIP) 용액을 에탄올, 질산 용액, 증류수와 혼합하고 교반하여 제조하였다. TTIP:에탄올:증류수:질산:에탄올을 약 1:20:1:0.35:1의 몰비(molar ratio)로 충분히 혼합한 후, 24시간 동안 상온에서 유지하여 우유와 같은 점성을 지닌 Ti-졸이 생성되도록 하였다. Ti-졸을 스프레이 분사기에 채워 상기 SiO2-축광체가 코팅된 금속 발포체 표면에 분사하여 코팅하고 건조시킨 후, 약 450℃에서 열처리하여 이산화티타늄 결정 입자가 생성되도록 하였다.
도 3은 본 실시예에서 제조된 TiO2-SiO2-Sr4Al14O25:(Eu,Dy)/Fe-Ni 복합체의 광촉매(TiO2)-실리카(SiO2)-축광체(Sr4Al14O25:Eu,Dy) 코팅층 표면을 채취하여 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진으로서, 고배율로 관찰된 미세구조 사진(우측)에 나타난 바와 같이 SiO2-축광체 코팅층 표면에 나노크기의 초미세한 이산화티타늄 입자들이 고르게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
비교예: TiO 2 -SiO 2 /Fe-Ni 복합체의 제조
비교예로서 축광체를 코팅하지 않은 것을 제외하고, 상기 실시예와 동일한 방법으로 TiO2-SiO2/Fe-Ni 복합체 샘플을 제조하였다.
구체적으로, 다공성 지지체인 Fe-Ni 금속 발포체(45mm×45mm)의 내외면에 상기 실시예와 동일한 조건으로 제조된 실리카 졸과 이산화티타늄 졸 용액으로 각각 코팅시킨 후, 열처리하여 치밀하게 일정 두께(약 수십~수백 nm)의 이산화 티타늄 막이 코팅된 시편을 제조하였다.
상기 비교예 샘플은 공기정화용 광촉매 필터로서 사용되는 종래의 기술과 유사한 방법 중 하나일 수 있다.
실험예: 광분해 반응 평가
광원은 자외선 영역을 차단하기 위하여 UV 필터를 부착한 백열전구(100 W-white light lamp, 410 nm 이상의 파장을 가지는 가시광선 방출)와 280~360 nm 파장대의 자외선 LED 램프를 각각 사용하였다. 광분해 실험은 톨루엔 분자 농도를 분석할 수 있는 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography, GC) 기기를 구비한 측정시스템에서 진행하였다. 광반응이 일어나는 반응 챔버로서 테플론 가스 백을 사용하였고, 챔버 바닥에 광촉매 필터 샘플을 넣고 톨루엔 가스를 10 ppm 주입하였다. 톨루엔 가스 분석 부에서는 광분해 반응이 진행되는 시간대 별로 반응 챔버로부터 톨루엔 가스를 시린지(syringe)로 채취하여 GC 분석기기에 주입하고, 가스 크로마토그램을 측정하여 톨루엔 가스의 농도 변화를 확인하였다.
(1) 자외선에 대한 광분해 성능 비교
도 4는 본 발명에 따른 실시예 샘플 [광촉매(TiO2)-실리카(SiO2)-축광체(Sr4Al14O25:(Eu,Dy))를 코팅한 Fe-Ni 금속 발포체 필터]와 비교예 샘플[광촉매(TiO2)-실리카(SiO2)를 코팅한 Fe-Ni 금속 발포체 필터]에 대해서 자외선 광을 조사하였을 때, 각각 톨루엔 가스의 광분해율을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 두 시료는 자외선을 조사하는 경우 초기에 광분해 반응이 비교적 빠르게 진행되었고, 시간이 경과되면서 감소하는 경향이 나타났다. 또한, 실시예가 비교예보다 광분해 반응 속도가 현저히 빠르고, 비교예의 경우 120분이 경과되어도 약 80%의 톨루엔 가스만이 광분해 되었지만, 실시예의 경우에는 95% 이상의 톨루엔 가스가 광분해 되었다.
(2) 가시광선에 대한 광분해 성능 비교
도 5는 실시예 샘플과 비교예 샘플에 대해서 가시광을 조사하였을 때, 톨루엔 가스의 광분해율을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 가시광선은 상술한 자외선 필터가 설치된 백색광 램프를 이용하여 조사되었다.
도 5를 참조하면, 톨루엔 가스 농도는 실시예 샘플의 경우에 전체 반응시간에 따라 빠르게 감소되었으나, 비교예 샘플의 경우는 전체적으로 느리게 감소되었다. 평가시작 60분 후에 톨루엔 가스는 실시예 샘플의 경우에 10% 미만 잔류되었으나, 비교예 샘플의 경우는 60% 이상 잔류되었다. 이를 통해서 비교예 샘플 대비 실시예 샘플의 광촉매 반응이 매우 활발하게 진행되었다.
본 광분해 반응 실험 결과를 통해, 본 발명에 따른 실시예 샘플은 자외선뿐만 아니라 가시광선을 조사하는 경우에도 광분해 반응이 매우 빠르게 일어남을 확인하였다.
이와 같은 현상이 일어나는 이유에 관해서는 반드시 어느 특정한 이론에 의해 완전하게 해석되는 것은 아니지만, 대체로 다음과 같은 원인으로 해석될 수 있다. 광촉매-실리카-축광체 복합체가 가시광원에 의한 광반응을 일으키는 메커니즘은 서로 다른 산화물 광역 반도체 사이의 이종접합(hetero-junction)에 의해 광 흡수파장의 확대현상으로 설명이 가능하다. TiO2-Sr4Al14O25 복합체의 경우, TiO2 (Eg= 3.2 eV, anatase)와 Sr4Al14O25의 계면에서 중간상인 SrTiO3 (Eg= 3.2 eV, perovskite)가 생성될 수 있고, TiO2와 SrTiO3 간 이종접합 계면에서 에너지 밴드의 구부림(bending) 현상이 발생될 수 있다. 즉, 접합 계면에서 이종재료의 서로 다른 페르미 준위가 동일하게 되어 TiO2의 에너지밴드가 업힐(up-hill) 굽힘(bending)되면서 가시광선(λ>420 nm)에 의해서도 광활성화가 가능하게 되고, 이러한 계면에서의 에너지밴드 구부림 현상에 의해 TiO2-Sr4Al14O25 복합체가 가시광원 하에서도 활발한 광분해 반응을 일으키는 원인이 될 수 있다.
(3) 암시야 조건에서의 광분해 성능 비교
도 6은 실시예 샘플과 비교예 샘플에 대해서, 광원이 없는 어두운 암시야 조건일 때, 각각 톨루엔 가스의 광분해율을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 실험에서는 실시예 및 비교예 샘플에 대해 광원 스위치를 켜고(Light-on: 명(明)) 가시광원을 5분간 조사한 후에 광원 스위치를 끄고(Light-off) 광원이 차단된 암(暗)시야 상태에서 각각 25분 동안 톨루엔 가스의 광분해 반응을 측정하고, 다시 광원 스위치를 15분 동안 켠 후에 광원 스위치 끄기를 반복하면서 톨루엔 가스의 광분해 반응을 경과 시간에 따른 톨루엔 농도변화 관계로 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 초기 광원을 조사한 5분 동안에는 양 샘플 모두 활발한 광촉매 반응을 보였다. 하지만, 광원 스위치를 끈 암시야 조건에서 비교예 샘플은 톨루엔 가스의 농도변화가 거의 일어나지 않았으나, 실시예 시료의 경우는 톨루엔 가스 농도가 지속적으로 감소하여 45분 후에 약 90% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 이를 통해서 비교예 대비 실시예 샘플이 암시야 조건 역시 광촉매 반응이 매우 활발하게 진행되었음을 알 수 있다.
이러한 암시야 조건에서의 광분해 반응은 축광체 물질로부터 발광된 빛에 의해서 이산화티타늄 광촉매 물질의 광활성이 일어난 것으로 판단된다. 즉, 톨루엔 가스의 광분해 반응 실험 결과를 통해, 본 발명에 따른 실시예[TiO2- SiO2-Sr4Al14O25:(Eu,Dy)를 코팅한 Fe-Ni 금속 발포체 필터]는 외부에서 공급되는 광원 뿐만 아니라, 내부의 축광성 형광물질로부터 발광되는 빛에 의해서 이산화티타늄의 광활성이 일어나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예의 복합체는 빛이 들어오지 않는 그늘진 곳이나 어두운 암시야에서도 높은 광분해 효과를 얻을 수 있는 우수한 장점이 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 다공성 지지체;
    상기 다공성 지지체 표면에 위치하고, 축광체를 포함하는 제1 코팅층;
    상기 제1 코팅층 표면에 위치하고, 실리카(SiO2)를 포함하는 제2 코팅층; 및
    상기 제2 코팅층 표면에 위치하고, 광촉매를 포함하는 제3 코팅층;을 포함하는, 공기정화용 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 지지체는 금속 발포체(metal foam)인, 공기정화용 복합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축광체는 CaAl2O4:(Eu,Nd) 계, SrAl2O4:(Eu,Dy) 계, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계, BaAl2O4:(Eu,Dy) 계, 및 [Ca,Sr,Ba]-Al-O 계 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 공기정화용 복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코팅층은 무기 바인더를 더 포함하는, 공기정화용 복합체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무기바인더는 소듐실리케이트(Na2O(SiO2)n), 칼륨실리케이트(K2O(SiO2)n), 유약(glaze), 및 칼슘알루미네이트(CaO·Al2O3)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 공기정화용 복합체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매는 이산화티타늄(TiO2), 흑연탄소질화물(g-C3N4), 및 TiO2/g-C3N4로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 공기정화용 복합체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 TiO2/g-C3N4는 Fe, Cu, Co, Ni, 및 N 중 어느 하나 이상의 원소로 도핑(dopping)된 것을 포함하는, 공기정화용 복합체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 공기정화용 복합체를 포함하는, 필터.
  9. (a) 다공성 지지체를 준비하는 단계;
    (b) 축광 슬러리를 이용하여 상기 다공성 지지체의 표면에 축광체 코팅층을 형성하는 단계;
    (c) 실리카 졸(sol)을 이용하여 상기 축광체 코팅층의 표면에 실리카(SiO2) 코팅층을 형성하는 단계; 및
    (d) 광촉매 졸(sol)을 이용하여 상기 실리카 코팅층의 표면에 광촉매 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 축광 슬러리는 축광체 분말 및 무기바인더를 혼합하여 제조되며,
    상기 축광 슬러리를 이용하여 스프레이 코팅으로 상기 축광체 코팅층을 형성하는 것을 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 축광체 분말은, CaAl2O4:(Eu,Nd) 계, SrAl2O4:(Eu,Dy) 계, Sr4Al14O25:(Eu,Dy) 계, BaAl2O4:(Eu,Dy) 계, 및 [Ca,Sr,Ba]-Al-O 계 화합물로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 무기바인더는 소듐실리케이트(Na2O(SiO2)n), 칼륨실리케이트(K2O(SiO2)n), 유약(glaze), 및 칼슘알루미네이트(CaO·Al2O3)로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 축광체 코팅층을 수소 환원분위기 하에서 600~1000℃로 열처리하는 것을 추가 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 실리카 졸은 Si 전구체, 알코올계 용액 및 산 용액을 혼합하여 제조되며,
    상기 실리카 졸을 이용하여 딥 코팅 또는 스프레이 코팅으로 상기 실리카 코팅층을 형성하는 것을 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 Si 전구체는 테트라에틸오르소실리케이트 (Tetraethyl Orthosilicate; TEOS)인, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 광촉매 졸은 광촉매 전구체, 알코올계 용액 및 산 용액을 혼합하여 제조되며,
    상기 광촉매 졸을 이용하여 딥 코팅 또는 스프레이 코팅으로 상기 광촉매 코팅층을 형성하는 것을 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광촉매 전구체는 Ti 전구체, 흑연탄소질화물(g-C3N4) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 Ti 전구체는 Ti(OCH(CH3)2)4, (C4H9O)4Ti, Ti(OCH2CH3)4, ((CH3)2CHO)2Ti(C5H7O2)2, 및 Ti(OCH3)4로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 공기정화용 복합체의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 광촉매 코팅층을 300 내지 600℃에서 2~8 시간 동안 열처리하는 것을 추가 포함하는, 공기정화용 복합체의 제조방법.
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