KR101265781B1 - 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 - Google Patents
결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101265781B1 KR101265781B1 KR1020110005803A KR20110005803A KR101265781B1 KR 101265781 B1 KR101265781 B1 KR 101265781B1 KR 1020110005803 A KR1020110005803 A KR 1020110005803A KR 20110005803 A KR20110005803 A KR 20110005803A KR 101265781 B1 KR101265781 B1 KR 101265781B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- crystalline
- crystalline titanium
- amorphous
- weight
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 456
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 218
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- -1 polyoxyethylene stearate Polymers 0.000 claims description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 7
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 claims description 3
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 3
- 235000019820 disodium diphosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- GYQBBRRVRKFJRG-UHFFFAOYSA-L disodium pyrophosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])(=O)OP(O)([O-])=O GYQBBRRVRKFJRG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229940038485 disodium pyrophosphate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 3
- HFHDHCJBZVLPGP-UHFFFAOYSA-N schardinger α-dextrin Chemical compound O1C(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(O)C2O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC2C(O)C(O)C1OC2CO HFHDHCJBZVLPGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZMAPKOCENOWQRE-UHFFFAOYSA-N diethoxy(diethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(CC)OCC ZMAPKOCENOWQRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract description 2
- 150000003608 titanium Chemical group 0.000 abstract description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 8
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004908 Emulsion polymer Substances 0.000 description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005822 acrylic binder Polymers 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- XGZNHFPFJRZBBT-UHFFFAOYSA-N ethanol;titanium Chemical compound [Ti].CCO.CCO.CCO.CCO XGZNHFPFJRZBBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) ethoxide Substances [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010082 LiAlH Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZRGHKUNLAYDTC-UHFFFAOYSA-N ethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[SiH2]C ZZRGHKUNLAYDTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평균입경이 1 내지 100nm 범위인 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄 표면상에 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위의 비정질 이산화티타늄층을 형성한 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제에 관한 것으로, 본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매는 결정질 이산화티타늄의 표면이 비정질로 개질이 되어 결정질이 갖는 광응답형 촉매 활성 뿐 아니라 비정질의 높은 비표면적에 의한 초기 물리적 흡착을 극대화 할 수 있고, 친수성, 항균, 유기물제거 기능 등을 초기에 극대화 할 수 있다.
Description
본 발명은 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평균입경이 1 내지 100nm 범위이고 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄 표면상에 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위의 비정질 이산화티타늄층을 형성한 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제에 관한 것이다.
광촉매와 관련하여 초기 태양 에너지의 전환 및 저장에 관련된 분야들로부터 발전하여, 최근에는 물의 정수, 폐수처리, 냉장고나 차량 내부와 같은 각종 공간의 탈취 등 광촉매 존재하에 자외선 등의 빛을 조사함으로써 다양한 종류의 유기 화합물을 분해하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
광촉매에 대한 연구는 1972년 일본의 후지시마(Fujishima)와 혼다(Honda)가 TiO2 단결정 전극에 빛을 조사시켰을 때 물이 수소와 산소로 분해되는 것을 보고하면서부터 급격히 발전하였다. 이산화티타늄은 현재까지 연구된 광촉매 중에서 제조하기 쉽고 안정하며 가장 많이 사용되는 광촉매이다. 이산화티타늄은 광촉매로서 기능하기 위해 아나타제형(anatase type) 또는 루타일/아나타제 복합형 등의 결정성을 가져야하는데, 광촉매 활성을 나타내는 아나타제 결정의 이산화티타늄은 띠 간격 (band gap) 에너지가 3.2 eV로서, 약 380 nm 이하의 단파장의 자외선에 대하여 광촉매 활성을 갖는다. 자연의 태양광 조건에서는 이러한 단파장의 자외선은 전체의 약 4%에 지나지 않으므로 그 절대적인 양이 작다. 따라서, 최근에는 결정질 이산화티타늄에 전이금속이나 귀금속 등을 도핑하여 가시광 영역까지 광활성을 확장한 이산화티타늄 복합체가 개발되기도 하는데, 특히, 전이 금속 이온, 란타나이드계 (lanthanide series) 금속 이온, 또는 귀금속 이온 등을 이산화티타늄에 도핑시키는 연구들이 보고된 바 있다. 이산화티타늄 격자 내에 핑된 다양한 금속이온은 전자의 포획 자리 (trap site)로서 작용하여 전자-정공 재결합을 지연시키며, 띠 간격 에너지를 낮추어 광촉매 활성에 필요한 빛을 가시선 영역까지 확대하는 역할을 한다.
그러나, 결정질 이산화티타늄은 광응답에 따른 활성은 우수하지만 친수성이 높지 않을 뿐 아니라, 초기흡착력이 낮고 또한 빛을 충분히 받은 후에 광응답 활성 및 친수성이 나타나기 때문에 초기 효과를 극대화 시키려는 노력이 필요하다. 또한, 결정질 이산화티타늄은 유기재료와의 혼합시 광촉매 활성으로 인한 유기재료의 분해 및 열화를 촉진시키는 문제가 있어 유기재료와 상용성에 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 이산화티타늄 광촉매에 비해 초기 흡착력 및 친수성을 더 높이고, 유기재료와의 혼합시 광반응을 방지할 수 있도록 한 이산화티타늄 광촉매 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅액을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 평균입경이 1 내지 100nm 범위이고 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄 표면상에 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위의 비정질 이산화티타늄층을 형성한 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매를 제공한다.
또한, 본 발명은 ⅰ)평균입경이 1 내지 100nm 범위이고 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄을 수계 매질에 분산시켜 결정질 이산화티타늄 분산액을 제조하는 단계, ⅱ)상기 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 비정질 이산화티타늄이 10 내지 50중량% 범위로 형성되도록 비정질 이산화티타늄 전구체를 상기 결정질 이산화티타늄 분산액에 혼합, 분산 및 숙성하여 상기 결정질 이산화티타늄 또는 금속도핑된 결정질 이산화티타늄상에 비정질 이산화티타늄층을 형성하는 단계 및 ⅲ)이온교환막을 이용하여 pH 3 내지 5가 될 때까지 투석하여 콜로이드를 수득하는 단계를 포함한 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수계 매질이 물 또는 C1 내지 C6의 저급알콜인 것을 특징으로 하는 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 비정질 이산화티타늄 전구체가 사염화티탄, 티타늄이소프로폭사이드 및 테트라에틸오쏘티타네이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 0.1 내지 10 중량%와, 바인더 0.01 내지 5 중량%와, 분산제 0.03 내지 4 중량%와, 평균입경이 1 내지 100nm 범위인 은 나노입자 0.02 내지 1 중량% 및 용매로서의 C1 내지 C6의 저급알콜 80 내지 95중량%로 이루어진 친수성 코팅액을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 분산제가 폴리아크릴레이트, 1-비닐 피롤리돈, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트, 이디티에이(EDTA), 폴리 에스테르계 폴리 실록산, 시트릭산, 시클로덱스트린 및 디소디움피로포스페이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친수성 코팅액을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 바인더가 테트라에틸오쏘실리케이트 또는 메틸에톡시실란인 것을 특징으로 하는 친수성 코팅액을 제공한다.
본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매는 비정질 이산화티타늄으로 표면개질이 되어 있어 초기 물리적 흡착을 극대화 할 수 있고 친수성을 높일 수 있어, 이를 도료화 하여 코팅하는 경우 친수성 부여 및 유해균 및 유해물질을 초기부터 효율적으로 제거할 수 있으며, 유기재료와의 혼합시에도 유기재료와 결정질 이산화티타늄과의 직접 접촉을 방지할 수 있어 유기재료의 분해, 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매의 구조를 설명하기 위한 모형도
도 2는 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 트리클로로에틸렌 제거율을 비교 도시한 그래프
도 3은 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 블랙라이트블루(BLB) 광원 하에서 트리클로로에틸렌 분해율을 비교 도시한 그래프
도 4는 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 벤젠 제거를 비교 도시한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 암모니아 제거를 비교 도시한 그래프
도 6은 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 암실에서 시간에 따른 물과의 접촉각을 비교 도시한 그래프
도 2는 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 트리클로로에틸렌 제거율을 비교 도시한 그래프
도 3은 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 블랙라이트블루(BLB) 광원 하에서 트리클로로에틸렌 분해율을 비교 도시한 그래프
도 4는 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 벤젠 제거를 비교 도시한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 암모니아 제거를 비교 도시한 그래프
도 6은 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매와 결정질 이산화티타늄의 암실에서 시간에 따른 물과의 접촉각을 비교 도시한 그래프
이하에서 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매의 구조를 설명하기 위한 모형도이다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매는 평균입경이 1 내지 100nm 범위인 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄 표면상에 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위의 비정질 이산화티타늄층을 형성한 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서 '결정질 이산화티티늄'의 용어는 아나타제상을 필수적으로 포함하는 순수한 결정질 이산화티타늄 또는 순수한 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 의미하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 명세서 중 두 가지 의미 중 어느 쪽을 의미하는 것인지 구분을 할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매의 구조를 설명하기 위한 모형도이다. 본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매에 있어서, 비정질 이산화티타늄은 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위로 형성된다. 상기 비정질 이산화티타늄의 중량이 상기 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 50중량%를 초과하게 되면 입자들의 응집으로 초미세 입자크기로 담지되기 어렵고, 반면 비정질 이산화티타늄 전구체가 상기 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10중량% 미만이면 코어/쉘 구조의 형성이 충분치 않게 되기 때문이다. 본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매는 쉘 부분인 비정질 이산화티타늄의 높은 친수성과 넓은 표면적으로 인해 항균, 유해물질제거 코팅제에 사용하여 초기 흡착 성능 및 친수성을 극대화시켜서 빛을 받기 전 초기상태에서도 성능을 나타내며, 아크릴 등 유기바인더와 혼합하여 경화하여도 광촉매 외측의 다공성 비정질 이산화티타늄의 블록킹 역할로 결정질 이산화티타늄과 아크릴 바인더등이 직접 접촉하지 않아 광응답형 촉매 활성에 의해 아크릴 바인더를 열화시키지 않고 장기간 막을 유지하며 활성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매는 ⅰ)평균입경이 1 내지 100nm 범위인 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄을 수계 매질에 분산시켜 결정질 이산화티타늄 분산액을 제조하는 단계, ⅱ)상기 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 비정질 이산화티타늄이 10 내지 50중량% 범위로 형성되도록 비정질 이산화티타늄 전구체를 상기 결정질 이산화티타늄 분산액에 혼합, 분산 및 숙성하여 상기 결정질 이산화티타늄 또는 금속도핑된 결정질 이산화티타늄상에 비정질 이산화티타늄층을 형성하는 단계 및 ⅲ)이온교환막을 이용하여 pH 3 내지 5가 될 때까지 투석하여 콜로이드를 수득하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 콜로이드 상태의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매는 건조 및 필요에 따라 분쇄 과정을 통해 분말 형태로 제조할 수 있음은 당연하다.
상기 수계 매질은 물 또는 C1 내지 C6의 저급알콜인 것이 바람직하다.
상기 비정질 이산화티타늄 전구체는 수계매질에 용해가 가능한 것이면 되고, 그 바람직한 예로는 사염화티탄, 티타늄이소프로폭사이드 및 테트라에틸오쏘티타네이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 비정질 이산화티타늄 전구제로부터 비정질 이산화티타늄을 제조하는 상세한 과정 및 반응에 필요한 조건과 부대 사항은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 모두 알 수 있는 것이므로 본 명세서에서 더 이상의 상세한 설명은 하지 않기로 한다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 평균입경이 1 내지 100nm 범위인 아나타제상을 필수적으로 포함하는 결정질 이산화티타늄 1 내지 30 중량% , 비정질 이산화티타늄 전구체로서 사염화티탄(TiCl4) 0.1 내지 10 중량% 및 나머지 양의 증류수가 되도록 한다. 이때 비정질 이산화티타늄 전구체가 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위의 비정질 이산화티타늄이 형성되도록 하여야 한다. 그리고 온도는 일정하게 유지하면서 1 시간 교반한 후, 초음파 진동기로 5 내지 30분간 분산을 시킨다. 분산된 코팅액을 70 내지 100℃ 에서 2시간 동안 숙성시키고 실온에서 식힌 후에, 콜로이드의 이온 강도(ionic strength)를 감소시킴으로써 용액의 안정성을 증가시키기 위하여 pH 3 내지 5가 될 때까지 일정시간 동안 투석하여 콜로이드 상태의 결정질을 갖는 이산화티타늄에 비정질(아모펄스) 이산화티나늄을 담지한 광촉매 졸을 제조한다.
상기 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅액은 상기 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 0.1 내지 10 중량%와, 바인더 0.01 내지 5 중량%, 분산제 0.03 내지 4 중량%와, 평균입경이 1 내지 100nm 범위인 은 나노입자 0.02 내지 1 중량% 및 용매로서의 C1 내지 C6의 저급알콜 80 내지 95중량를 포함한다.
상기 바인더는 본 발명의 친수성 코팅액이 도포되는 기재와 이산화티타늄 및 이산화티타늄 입자간 결합시키는 역할을 하며, 무기 바인더인 테트라에틸오쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate), 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디에톡시디메틸실란 및 디에톡시디에틸실란으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 친수성 코팅제는 특별히 부착력과 투명성을 조절하기 위한 추가적인 첨가제를 필요로 하지는 않으나 기재의 표면처리 상태, 구조적인 특징에 따라서 폴리에테르계 폴리실록산, 폴리아크릴계 폴리 실록산, 폴리 디메틸실록산 등의 실록산 계열 물질을 0.05 내지는 0.1 중량 %로 첨가해 줌으로써 건조속도 및 퍼짐성(wetting), 레벨링을 조절하여 코팅상태를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 친수성 코팅액에 있어서, 용매는 특별히 제한되는 것은 아니나 초기 TiO2 입자들이 가수분해에 의해서 성장 및 응집되는 현상을 최소화하고 도포시 건조속도를 빠르게 하도록 하기 위하여 C1 내지 C6의 저급알콜이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 에탄올이 바람직하고, 그 사용량은 전체 친수성 코팅액 조성물 중량 기준으로 80 내지 95중량%를 사용하는 것이 좋다.
상기 분산제는 입자를 분산하여 입자간 응집이 일어나지 않도록 하는 것으로 본 발명에서 특별히 제한되는 것은 아니나, 수용성 아크릴계 에멀젼 폴리머, 1-비닐 피롤리돈, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트, 이디티에이(EDTA), 시트릭산, 시클로덱스트린 및 디소디움피로포스페이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 수용성 아크릴계 에멀젼 폴리머와 1-비닐 피롤리돈을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 코팅액 조성물 중량 기준으로 0.03 내지 4중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5중량%를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 친수성 코팅액에 있어서, 상기 은 나노입자는 1 내지 100nm 범위의 평균입경을 갖는 나노입자 상태의 은을 용액에 첨가하거나 또는 코팅액 제조시 은이온을 상기 입경 범위로 환원시켜 제조할 수 있다. 은 이온을 환원시키기 위한 환원제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 환원제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 히드라진(N2H4), 수소화붕소나트륨(NaBH4), LiAlH4를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 코팅액 조성물 중량 기준으로 0.01 내지 0.1중량%, 바람직하게는 0.02 내지 0.05중량%를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 친수성 코팅제는 친수, 탈취 및 항균, 유기물 분해를 위해 실내/외 건축자재, 예를 들면 필름, 벽지, 나무, 유리, 섬유 등 인테리어소재와 공기정화용 필터 소재, 예를 들면, 부직포, 종이, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 우레탄폼 등에 적용할 수 있다. 특히, 유리에 적용하는 경우에도 사용한다. 이러한 인테리어 소재 및 공기정화용 필터소재에 본 발명의 코팅제를 도포하는 방법은 해당코팅 분야에서 통상적으로 사용되는 기술, 예들 들면 스프레이 코팅, 롤 코팅, 딥 코팅, 그라비아 코팅 등의 기술을 이용하여 코팅하고 상온 및 열경화에 의해 건조시켜 수행한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1(결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 제조)
평균입경이 21nm 범위인 아나타제/루타일상의 결정질 이산화티타늄(P25, 데구사, 독일) 5 중량%, 비정질 이산화티타늄 전구체로서 사염화티탄(TiCl4) 2 중량% 및 나머지 양의 증류수가 되도록 하였다. 용매로서 1℃ 증류수에 아나타제 결정을 갖는 이산화티타늄을 초음파 및 마그네틱교반기로 30분간 교반시키고 사염화티탄(TiCl4)을 미터링펌프를 이용하여 한방울씩 천천히 첨가하였다. 첨가하는 동안 온도는 1℃일정하게 유지하였으며 첨가후 1 시간 교반과 초음파 진동기로 30분간 추가 분산을 시켰다. 분산된 코팅액을 70℃ 에서 1시간 동안 숙성시키고 실온에서 식힌 후에, 스펙트라/포 멤브레인(Spectra/Por Membrane; MWCO:6-8000)을 사용하여 pH 2가 될 때까지 일정시간 동안 투석하여 콜로이드 상태의 결정질을 갖는 이산화티타늄에 비정질(아모펄스) 이산화티나늄을 담지한 콜로이드 광응답형 촉매졸을 제조하였고 로타리이베이퍼레이트를 사용사여 분말을 회수하였다.
실시예 2(결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅액 제조)
결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅액은 실시예 1의 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매분말을 3 중량%를 에틸알콜용매에 초음파 및 마그네틱교반기로 1시간 분산시키고, 테트라에틸오쏘실리케이트를 0.1중량%, 분산제로서 1-비닐 피롤리돈 0.05중량%와, 0.02중량%의 질산은, 0.01중량%의 하이드라진 환원제를 순서대로 첨가하여 코팅액을 제조하였다.
실시예 3(초기 흡착력 비교)
초기 유기오염물질 흡착활성을 확인하기 위하여 830ppm농도의 기상 트리클로로에틸렌 (Trichloro ethylene, TCE) 분해로 확인하였고 트리클로로에틸렌의 농도는 FT-IR spectometer를 사용하여 측정하였다. 반응기로는 130cm3의 cylindrical Pyrex glass를 사용하였고 반응기 내부 아래쪽 샘플홀더(1.5x2cm)에 광응답형 촉매분말 0.4g을 균일하게 펼쳐 놓았다. 광응답형 분말이 VOC군으로 유독한 TCE를 흡착시키는 실험을 실시하였으며, 비정질 이산화티타늄을 담지하기 전도 동일 조건하에서 비교실험을 수행하여 그 결과를 도 2에 나타냈다. 도 2의 결정질 이산화티타늄은 광응답형 촉매로 가장 널리 사용되고 있는 데구사 P25 제품으로 입자크기가 20nm 이고 비표면적이 50m2/g인 이산화티타늄이다. 상기 결정질 이산화티타늄에 비정질 이산화티타늄을 담지시키면 비정질질로 담지된 결정질 이산화티타늄의 비표면적은 320m2/g으로 크게 증가하여 유기오염물질인 트리클로로에틸렌의 초기 흡착성능을 증가시키는 것을 확인할 수 있다.
실시예 4(광활성 비교)
도 3은 실시예 3 에서와 동일한 조건에서 빛을 조사하면서 트리클로로에틸렌의 광화학 반응에 의한 분해로 활성을 비교 하였다. 광원으로는 BLB (20W)램프를 사용하였다. 그 결과 광화학반응이 우수한 결정질 이산화티타늄에 비정질을 담지했을 때 광화학반응 속도가 크게 감소 없이 90%이상의 동등 수준을 나타냄을 확인할 수 있었다.
실시예 5(초기 흡착력 비교)
실시예 3 에서와 동일한 조건에서 오염 대상물질을 벤젠으로 바꾸어 다른 휘발성유기화합물(VOC)에 서도 실시예 3의 결과와 유사한 경향이 나타나는지를 확인하였다. 그 결과 도 4와 같이 비정질 이산화티타늄을 담지한 경우 초기 흡착량이 증가함을 확인 할 수 있었다.
실시예 6(초기 흡착력 비교)
실시예 3 에서와 동일한 조건에서 오염 대상물질을 극성오염물질인 암모니아로 바꾸어 악취물질에서도 실시예 3의 결과와 유사한 경향이 나타나는지를 확인하였다. 그 결과 극성 악취물질인 암모니아 에서는 도 5와 같이 비정질 이산화티타늄을 담지한 경우 초기 흡착량이 유사함을 확인 할 수 있었다.
실시예 7
실시예 2에서 제조된 친수성 코팅액을 유리판에 담금법으로 코팅하여 빛이 없는 암실에 보관하면서 시간에 따른 친수성을 물과의 접촉각을 측정하였다. 비교 대상으로는 결정질 이산화티타늄과 비교하였다. 그 결과 본 발명에 따른 친수성 코팅액의 경우 초기 친수성이 5도 이하로 유지되는 기간이 증가됨을 확인 하였다.
실시예 8
상기 실시예 2에서 제조한 친수성 코팅액의 항균성을 테스트하기 위하여 유리기판에 담금법으로 코팅 및 건조 후 한국화학시험연구원(KOREA TESTING & RESEARCH INSTITUTE FOR CHEMICAL INDUSTRY)에 의뢰하여 Shake flask method로 항균력을 테스트하였다.
그 결과를 하기 표 1로 나타냈다.
| 시험항목 | 단위 | 시료구분 | 결과치 | 시험방법 |
| 항균력시험 (E.coli(O-157)) |
대조시편(CFU/mL) 시험시편(CFU/mL) 감소율(%) |
1.3ㅧ106 8.7×102 99.9 |
KS M 0146:2003 KS M 0146:2003 KS M 0146:2003 |
|
| 항균력시험 (S. aureus) |
대조시편(CFU/mL) 시험시편(CFU/mL) 감소율(%) |
1.0×106 <10 99.9 이상 |
KS M 0146:2003 KS M 0146:2003 KS M 0146:2003 |
표 1에 나타낸 바와 같이, 대조시료 및 시험시료에 균주를 접종한 후 24시간 경과된 시점에서 균체량의 감소율은 대장균(Escherichia coli ATCC 43895) 및 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538) 모두에서 99.9% 이상이었다.
앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사양을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
Claims (7)
- 삭제
- ⅰ)평균입경이 1 내지 100nm 범위이고 아나타제상을 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄을 수계 매질에 분산시켜 결정질 이산화티타늄 분산액을 제조하는 단계,
ⅱ)상기 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 비정질 이산화티타늄이 10 내지 50중량% 범위로 형성되도록 비정질 이산화티타늄 전구체를 결정질 이산화티티늄 분산액에 혼합, 분산 및 숙성하여 상기 결정질 이산화티타늄 또는 금속도핑된 결정질 이산화티타늄상에 비정질 이산화티타늄층을 형성하는 단계 및
ⅲ)이온교환막을 이용하여 pH 3 내지 5가 될 때까지 투석하여 콜로이드를 수득하는 단계를 포함한 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 수계 매질은 물 또는 C1 내지 C6의 저급알콜인 것을 특징으로 하는 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 비정질 이산화티타늄 전구체는 TiCl4, Ti(iPr)4 및 Ti(OEt)4로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 제조방법. - 평균입경이 1 내지 100nm 범위이고 아나타제상을 포함하는 결정질 이산화티타늄 또는 상기 결정질 이산화티타늄에 금속성분을 도핑한 금속도핑된 결정질 이산화티타늄 표면상에 결정질 이산화티타늄의 중량을 기준으로 10 내지 50중량% 범위의 비정질 이산화티타늄층을 형성한 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매 0.1 내지 10 중량%와, 바인더 0.01 내지 5 중량%와, 분산제 0.03 내지 4 중량%와, 평균입경이 1 내지 100nm 범위인 은 나노입자 0.02 내지 1 중량% 및 용매로서의 C1 내지 C6의 저급알콜 80 내지 95중량%를 포함하는 친수성 코팅액.
- 제 5항에 있어서,
상기 분산제는 폴리아크릴레이트, 1-비닐 피롤리돈, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트, 이디티에이(EDTA), 폴리 에스테르계 폴리 실록산, 시트릭산, 시클로덱스트린 및 디소디움피로포스페이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친수성 코팅액. - 제 5항에 있어서,
상기 바인더는 테트라에틸오쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate), 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디에톡시디메틸실란 및 디에톡시디에틸실란으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친수성 코팅액.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110005803A KR101265781B1 (ko) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110005803A KR101265781B1 (ko) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120084438A KR20120084438A (ko) | 2012-07-30 |
| KR101265781B1 true KR101265781B1 (ko) | 2013-06-07 |
Family
ID=46715353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110005803A KR101265781B1 (ko) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101265781B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017200328A1 (ko) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | 성균관대학교산학협력단 | 비결정질 TiO2 물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 광촉매 |
| KR102630080B1 (ko) * | 2022-12-23 | 2024-01-29 | 한국건설기술연구원 | 광촉매 졸 또는 분말을 적용한 세균 또는 바이러스 제거 성능의 코팅제 및 이의 제조 방법 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101328657B1 (ko) * | 2012-12-07 | 2013-11-14 | 김윤환 | 새집증후군 제거용 나노산소 촉매제 |
| KR101247161B1 (ko) * | 2012-12-07 | 2013-03-25 | 김윤환 | 새집증후군 제거용 나노산소 촉매제 제조방법 |
| KR101247162B1 (ko) * | 2012-12-20 | 2013-03-25 | 김윤환 | 정전기 방지 ｃｎｔ를 함유한 새집증후군 제거용 나노산소 촉매제 제조방법 |
| WO2014118372A1 (en) * | 2013-02-02 | 2014-08-07 | Joma International A/S | An aqueous dispersion comprising tio2 particles |
| WO2014118371A1 (en) | 2013-02-03 | 2014-08-07 | Joma International A/S | A catalytic substrate surface containing particles |
| KR101481991B1 (ko) * | 2013-05-23 | 2015-01-14 | 주식회사 랩죤 | 광활성 나노복합소재, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 다기능성 코팅제 |
| KR101665434B1 (ko) * | 2015-12-30 | 2016-10-12 | 금오공과대학교 산학협력단 | 가시광반응 물질이 도핑된 이산화티타늄 코팅층을 갖는 조명등의 제조방법 |
| US11795329B2 (en) * | 2019-11-12 | 2023-10-24 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Black titanium dioxide LiDAR reflecting particles and vehicles comprising the same |
| KR102397638B1 (ko) * | 2021-01-13 | 2022-05-13 | 세진하이텍(주) | 다기능 판넬 |
| KR102629810B1 (ko) * | 2023-10-11 | 2024-01-30 | 주식회사 세화 | 안티포그 특성 및 지속성이 우수한 광투과성 제품용 용액 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073585A (ja) | 2001-06-19 | 2003-03-12 | Hitachi Chem Co Ltd | チタニア膜形成用液体、チタニア膜の形成法、チタニア膜及び光触媒性部材 |
| KR20060085466A (ko) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | 삼성전자주식회사 | 코어쉘 구조의 금속 산화물을 포함하는 광흡수층 및 이를구비한 태양전지 |
| JP2006223939A (ja) | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Bunkyo:Kk | 空気清浄フィルタ、空気清浄フィルタの製造方法、空気清浄フィルタを用いた空気清浄機 |
| KR100805305B1 (ko) | 2005-04-06 | 2008-02-20 | 전북대학교산학협력단 | 고결정 및 고활성 타이타니아 나노튜브의 제조 |
-
2011
- 2011-01-20 KR KR1020110005803A patent/KR101265781B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073585A (ja) | 2001-06-19 | 2003-03-12 | Hitachi Chem Co Ltd | チタニア膜形成用液体、チタニア膜の形成法、チタニア膜及び光触媒性部材 |
| KR20060085466A (ko) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | 삼성전자주식회사 | 코어쉘 구조의 금속 산화물을 포함하는 광흡수층 및 이를구비한 태양전지 |
| JP2006223939A (ja) | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Bunkyo:Kk | 空気清浄フィルタ、空気清浄フィルタの製造方法、空気清浄フィルタを用いた空気清浄機 |
| KR100805305B1 (ko) | 2005-04-06 | 2008-02-20 | 전북대학교산학협력단 | 고결정 및 고활성 타이타니아 나노튜브의 제조 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017200328A1 (ko) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | 성균관대학교산학협력단 | 비결정질 TiO2 물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 광촉매 |
| KR102630080B1 (ko) * | 2022-12-23 | 2024-01-29 | 한국건설기술연구원 | 광촉매 졸 또는 분말을 적용한 세균 또는 바이러스 제거 성능의 코팅제 및 이의 제조 방법 |
| WO2024136294A1 (ko) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 한국건설기술연구원 | 광촉매 졸 또는 분말을 적용한 세균 또는 바이러스 제거 성능의 코팅제 및 이의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120084438A (ko) | 2012-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101265781B1 (ko) | 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 | |
| Wang et al. | Bioinspired synthesis of photocatalytic nanocomposite membranes based on synergy of Au-TiO2 and polydopamine for degradation of tetracycline under visible light | |
| Li et al. | Enhanced visible-light-induced photocatalytic disinfection of E. coli by carbon-sensitized nitrogen-doped titanium oxide | |
| Koli et al. | Visible light photo-induced antibacterial activity of TiO2-MWCNTs nanocomposites with varying the contents of MWCNTs | |
| Zhou et al. | Effects of Fe-doping on the photocatalytic activity of mesoporous TiO2 powders prepared by an ultrasonic method | |
| Wu et al. | Visible-light-induced photocatalytic inactivation of bacteria by composite photocatalysts of palladium oxide and nitrogen-doped titanium oxide | |
| US7521394B2 (en) | Nanoparticles containing titanium oxide | |
| Sayılkan et al. | Photocatalytic performance of Sn-doped TiO2 nanostructured thin films for photocatalytic degradation of malachite green dye under UV and VIS-lights | |
| US10668458B2 (en) | Photocatalyst having high visible-light activity | |
| US9242873B2 (en) | Co-doped titanium oxide foam and water disinfection device | |
| Baeissa | Photocatalytic degradation of methylene blue dye under visible light irradiation using In/ZnO nanocomposite | |
| Katsumata et al. | Synthesis of amphiphilic brookite nanoparticles with high photocatalytic performance for wide range of application | |
| Tiejun et al. | Photocatalytic performance of TiO2 catalysts modified by H3PW12O40, ZrO2 and CeO2 | |
| CN107522169A (zh) | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 | |
| Bogatu et al. | Ultrasound assisted sol-gel TiO2 powders and thin films for photocatalytic removal of toxic pollutants | |
| Marino et al. | Photocatalytic activity and synthesis procedures of TiO2 nanoparticles for potential applications in membranes | |
| Sanitnon et al. | Synergistic effects of zirconium and silver co-dopants in TiO 2 nanoparticles for photocatalytic degradation of an organic dye and antibacterial activity | |
| Amorim et al. | Antifungal and photocatalytic activity of smart paint containing porous microspheres of TiO2 | |
| Padmanabhan et al. | Diatomite/silver phosphate composite for efficient degradation of organic dyes under solar radiation | |
| Kumar et al. | Review and Perspective on Rational Design and Interface Engineering of g-C3N4/ZnO: From Type-II to Step-Scheme Heterojunctions for Photocatalytic Applications | |
| CN102553623B (zh) | 一种具有光催化性能的多孔电气石板的制备方法 | |
| Alem et al. | The effect of silver doping on photocatalytic properties of titania multilayer membranes | |
| KR101209106B1 (ko) | 코어쉘 구조의 이산화티탄 나노복합체 및 그 제조방법 | |
| Hoang et al. | Antibacterial activities of gel-derived Ag-TiO 2-SiO 2 nanomaterials under different light irradiation. | |
| CN108659711B (zh) | 一种硅钛气凝胶吸附与光催化内墙涂料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160519 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170308 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180305 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190625 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200309 Year of fee payment: 8 |