일반기술

3차원 미세셀 광촉매 필터

21 세기의 과학기술에는, 지구 환경과 조화를 이룬, 안전하고 안심 할 수 있는 질이 높은 생활을 가능하게 하는 기술이 요구 되고 있다. 이러한 상황에서 지구 환경 문제는 인류에게 부과 된 해결 과제 중 긴급 과제라고 할 수 있다. 산화 티탄으로 대표 되는 반도체를 이용한 광 촉매 반응은 환경 정화의 유력한 기술이다. 산업기술 종합 연구소(産總硏)는 20년 전부터 이 기술 개발에 임하였으며, 많은 성과를 이뤘다.1970년대, 빛에 의해 활성화 한 산화 티탄에 의해 물이 분해되는 현상이 보고되었다(Nature1972). 이 현상은 「혼다·후지시마 효과」라고 불리고 있다. 이 현상을 기초로 산화 티탄의 코팅막이나 복합 재료 등이 개발되어 물 처리 기술 및 오염 방지 기술에 응용되기 시작했다. 광 촉매는, 빛의 에너지에 의해 활동하는 촉매라고 할 수 있다. 이 광 촉매는 빛을 흡수해 에너지의 높은 상태가 되어, 그 에너지를 반응 대상이 되는 물질에게 부여해 화학반응을 일으켜, 각종의 정화 작용을 한다.1990년대, 산화 티탄 광 촉매가 질소산화물의 분해 정화에 적용 가능하다 라고 하는 것이 국제회의에서 보고되었다. 산업기술종합연구소는 빛 촉매의 환경 정화 재료에의 이용 및 상품화를 가속화함과 함께 산화 티탄 막 표면을 多孔質화 한 코팅이나 인회석과 복합한 다기능 복합재료 등도 개발해 왔다. 최근에는, 가시광 응답형 광 촉매의 개발도 진행하고 있다.광 촉매에는 금속 錯體, 반도체 등이 이용되지만, 그 중에서 광 촉매 반도체의 산화 티탄(TiO2)은 물에 분해되지 않고, 또한 저가로 내구성/對마모성이 뛰어나며, 자원 측면에서도 풍부하여 입수하기 쉬운 유리한 조건 등으로 인해 현재 가장 많이 사용되고 있는 촉매이다. 산화 티탄의 결정 중에서 아나타제가 광 촉매로서 가장 많이 사용되고 있다.산화 티탄에 빛을 투여 했을 때에 생기는 강력한 산화력을 이용하면, 독성이 매우 높은 다이옥신을 포함해 거의 모든 유기물질을 물이나 탄산 가스로 분해할 수가 있다. 이 광 촉매 작용을 이용함으로써, 탈취, 항균 및 곰팡이 방지, 배기가스의 정화, 오염 방지, 셀프 클리닝, 물 처리 등 환경 분야에의 폭 넓은 응용이 가능하다.(1) 산화 티탄 필름 광 촉매용 코팅액산화 티탄은 통상 분말이므로 취급이나 회수하는 데에 어려움이 있다. 공기 정화 재료 등의 실용화를 진행시키기에는, 산화 티탄 광 촉매를 기본 재료로 고정화하는 것이 필요하다. 이 때문에, 산화 티탄 필름 광 촉매 코팅액을 개발했다. 더욱이, 산화 티탄 필름 사태를 多孔質로 해 유독 물질의 흡착성을 높일 수가 있는 용액도 개발했다.(2) 인회석피복산화티탄 광촉매 인회석피복산화티탄광촉매는, 뼈나 이빨의 성분으로서 알려져 있는 인회석과 광촉매를 합체 시킨 재료이다. 세균이나 유해 물질을 인회석이 흡착해, 빛이 닿으면 산화 티탄의 광촉매 작용에 의해 흡착 물질을 분해한다. 또한 산화 티탄은 섬유나 수지에 직접 접하게 되면 광촉매 작용에 의해 그것들을 분해하지만, 인회석이 중간층으로서 존재하기 때문에, 고분자 재료에 직접 혼합 혹은 코팅 할 수가 있다. 이 재료는, 물이나 대기 정화, 오염방지, 표백, 세정에 사용할 수가 있으며, 또한 섬유, 수지, 플라스틱, 목재, 종이 등의 유기계 기재에 응용할 수가 있다.(3) 가시광응답형 광 촉매 산화 티탄 광촉매의 결점은, 태양광에 포함된 자외선에만 반응한다는 것이다. 이러한 점을 해결 하기 위해, 산화 티탄을 기본으로 하고 플라즈마 처리 기술 등을 이용하여, 파장 300-600nm의 자외선이나 가시광에서도 반응 할 수 있는 가시광 응답형 광 촉매를 개발했다. 이 촉매는, 실내 뿐만 아니라 실외에서도 높은 성능을 발휘할 수가 있다.