실내 조명에서 작동하는 가시 광선 반응성 텅스텐 산화 바카라 주소 개발

바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")에너지 기술 연구 부서[연구 부서 이사 Hasegawa Hiroo] 태양 에너지 변환 그룹 디렉터 Sugihara Hideki Research Group, Sayama Kazuhiro 최고 연구원, Arai Keno AIST 특수 연구원 및 기타 연구원들도 실외 및 자동차와 같은 다양한 가시 및 형광 조명 조건에 있으며 UV 광고가 낮습니다휘발성 유기 화합물 (VOC)완전 산화 분해충분히 활성으로가시 광선 응답 성텅스텐 산화물 (WO₃)바카라 주소완전한 산화 분해는 유기물이 완전히 산화되고 이산화탄소 (CO₂)로 분해되어 물이 무해하게 만들어야합니다 VOC로서, 그것은 또한 포름 알데히드, 아세트 알데히드, 포름산, 아세트산 및 분해하기 어려운 물질로 알려진 톨루엔과 같은 다른 방향족 화합물과 같은 방향족 화합물로 성공적으로 분해되었다

이 바카라 주소는 wo₃우수한 반도체 바카라 주소는 팔라듐 (PD) 및 구리 (Cu) 화합물을 포함합니다조정를 개발하고 추가함으로써 달성되었습니다 wo₃단순히 파우더와 반죽하면 활동이 크게 향상됩니다 가시 광선 조명에 의해 아세트 알데히드의 분해를 비교할 때, 산화 티타늄 (TIO₂)와 비교하여 PD Cocatalyst가 추가 된 WO₃시스템 바카라 주소는 7 배 이상의 산화 분해 활성을 나타냈다

페인트, 접착제, 건축 자재 및 병든 빌딩 블록을 유발하는 물질, 공기 정수기의 해상 및 적용을 유발하는 유기 용매의 분해와 같은 저조절의 존재와 같은 다양한 방식으로 사용될 수 있습니다

이 기술의 세부 사항은 2008 년 7 월 16 일 도쿄 대학 (코바바)에서 열리는 제 8 차 바카라 주소 연구 토론에서 발표 될 것입니다

사진 : 유리 기판에 코팅 된 텅스텐 산화 바카라 주소

현재 tio₂를 사용한 바카라 주소 다양한 분야에서 실용적으로 사용되었습니다 예를 들어, 적용은 공기 청정기, 에어컨, 블라인드, 월페이퍼, 외벽 재료 및 안티 포포 기능이있는 창 유리, 항균 기능을 갖춘 차 도어 미러, 항 박테리아 기능이있는 병원 타일 및 초수성 특성을 사용한 외벽 냉각 기술에 광범위하게 적용되고 있습니다 하지만 tio₂자외선 광선을 흡수하고 사용할 수 있다는 단점이 있습니다

햇빛은 자외선의 3% (에너지 등가) 만 포함하고 형광 및 백열 전구는 소량의 자외선만을 함유하고 있습니다 최근의 홈 윈도우 유리 (보안 유리 및 에코 글라스)와 자동차 앞 유리도 대부분의 UV 광선을 차단합니다 따라서 UV 광선이 낮은 실내 및 차량 환경에서도 가시 광선으로 효율적으로 작동 할 수있는 광 촉매는 유기 물질, 다양한 VOC 및 병든 건물 증후군 및 화학적 과민증을 유발하는 악화 물질을 분해하고 제거 할 수 있기를 희망합니다

지금까지 AIST는 수소를 생산하기 위해 빛으로 물을 분해하는 가시 광선 반응성 바카라 주소를 개발해 왔으며, 가시광을 사용하여 수소와 산소로 물을 완전히 분해하는 바카라 주소 시스템을 개발 한 세계 최초의 기록을 가지고 있습니다 (발표를 누르십시오 2001 년 12 월 6 일) 백금 지원 WO₃반도체 바카라 주소와 함께 사용 된 물 분해를위한 WO₃반도체가 사용되었지만 유해 물질을 분해하는 데 사용됩니다₃를 사용하는 예는 거의 없습니다 그게 wo₃이것은 약간의 활동만으로도 산화 적으로 분해 될 수 없기 때문입니다 하지만 wo₃가시 광선을 최대 460 nm까지 흡수 할 수있는 것과 같은 많은 장점이 있으며, 이러한 장점을 활용할 수 있다면 유해 물질의 실질적인 산화 분해를 달성 할 것이라는 믿음으로 연구가 수행되었습니다

이 연구는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직 (NEDO)의 "플라스틱 사회 구축 광 촉매 산업 생성 프로젝트"(2007 년부터 시작)에서 도쿄 대학과의 공동 구현의 결과입니다

　wo₃백금 (PT), 팔라듐 (PD) 및 구리 (Cu)의 화합물만이 유기 물질의 산화 적 분해의 활성을 향상 시켰을 때, 분말 (PT), 구리 (Cu)의 화합물만으로 분말 (지지)에 첨가 된 다양한 코 촉매를 갖는 바카라 주소의 완전한 산화 활성 PT는 매우 비싸기 때문에 실질적인 사용을 위해 저렴한 PD 및 Cu 코 캣als를 조사했습니다 그림 1은 이번에 개발 된 WO₃체계적인 바카라 주소 인 PD 또는 구리 (CUO) 미세 입자 분말은 박격포에 사용됩니다₃파우더와 반죽하는 간단한 방법으로 생성 할 수 있습니다

그림 1 : (a) PD-WO3 바카라 주소 분말

(b) Cuo-WO3 바카라 주소 분말

도 2는 다양한 바카라 주소가 아세트 알데히드를 분해하기 위해 가시광으로 조사 될 때 완전한 산화에 의해 생성 된 Co를 보여준다₂수량의 변화를 나타냅니다 아세트 알데히드는 바카라 주소 활성을 비교하는 데 사용되는 전형적인 VOC입니다 tio₂11922_12006₃가시 광선 응답 TIO₂(vis-tio₂); CO₂의 양의 변화 결과 완전히 산화하기 어려운 것으로 나타났습니다 이는 산화 반응 과정에서 중간체 인 아세트산, 포름산 및 포름 알데히드의 단계에서 멈추고 추가 분해가 어렵 기 때문에 진행하기가 어렵 기 때문입니다₃상기의 아세트산, 포름산 및 포름 알데히드의 축적도 확인되었다 중간체가 축적되면 활동이 감소하고 촉매가 악화 될뿐만 아니라 중간체가 오염이 퍼지게 될 수 있습니다 생성 된 CO는 분해되는 유기물의 감소 일뿐 만 아니라₂촉매의 성능은 증가 된 양에서 완전히 산화 적으로 분해 될 수 있는지 (= 완전히 무해 함)에 따라 평가되어야합니다

tio₂반응의 후반부에서 시스템 광 촉매의 활성은 상당히 감소했으며, 이는 반응 중간체가 촉매의 기능을 축적하고 억제하기 때문에 생각된다 한편, WO₃바카라 주소 (PD-WO₃)는 높은 활성을 유지하고 즉시 모든 아세트 알데히드의 산화 적 분해로 이어졌다 CO₂생성 속도로 PD-WO₃is vis-tio₂보다 약 7 배 더 활성화됩니다 반응의 후반부에서 활동의 차이는 훨씬 더 커졌습니다 또한, WO₃바카라 주소 (cuo-wo₃)에 대한 pd-wo₃12676_12702보다 낮은 활동 | 그러나 반응의 절반에서 CO₂발생률에 따라 평가 될 때의 Vis-TIO₂보다 약 3 배 더 활성화되었습니다

그림 2 : 아세트 알데히드 분해로 인한 CO2발생량 변경

UV 광선을 차단하는 의사-일광으로 조사됩니다 아세트 알데히드 (도입 양 : 약 16μmol)가 완전히 산화 될 때, 약 32μmol의 CO2발생합니다 tio2: 상업적으로 이용 가능한 UV- 반응 TIO2바카라 주소, vis-tio2: 기업 샘플에 대한 가시 광선 응답 TIO2

다음으로, 대표적인 반응 중간체 중 하나 인 아세트산의 산화 분해를 비교 하였다 (도 3) PD-WO₃바카라 주소 활동은 vis-tio₂보다 극적으로 높았으며, 완전한 산화 분해가 급격히 달성되었습니다 또한, 병든 건축 증후군의 상이한 반응 중간체 및 원인 물질 인 포름 알데히드도 포름 알데히드를 치료하는데 사용된다₃그리고 cuo-wo₃바카라 주소는 거의 완전한 산화 분해를 허용했습니다

그림 3 : 아세트산 분해로 인한 CO2발생량 변경

UV 광선을 차단하는 의사-일광으로 조사됩니다 아세트산 (도입 양 : 약 2μmol)이 완전히 산화 될 때, 대략 4μmol의 CO2발생합니다

우리는 또한 저농도에서 분포 실험에서 촉매의 활성을 평가했으며, 이는 실제로 사용 조건에 가깝습니다 (표 1) 이 실험에서, 바카라 주소 필름이 조명기구의 후드에 부착 될 것이라고 가정하는 아크릴 형광 램프를 광원으로 사용 하였다 Cocatalyst가 추가되지 않음 WO₃ya vis-tio₂완전한 산화 속도는 100%미만이며, 완전히 산화 될 수 없으며 중간체는 많은 양으로 축적되거나 소산됩니다 아세트 알데히드의 제거 속도는 또한 100%미만이며, 아세트 알데히드의 대부분이 촉매에 반응 할 수없고 분포 시스템을 종료한다는 것을 알 수 있습니다 한편, PD-WO₃를 사용하여 완전한 산화 속도는 100%이고 제거 속도는 100%이며, 모두 유입되는 아세트 알데히드는 CO₂즉, 분포 실험에서도 PD-WO₃is-tio₂성능보다 높았습니다 또한 Cuo-wo₃그러나 형광등 조사 및 낮은 농도 (2 ppm) 하에서 분포 시스템의 완전한 산화 및 제거 속도는 약 100%였다

표 1 : 흐름 반응 시스템에서 아세트 알데히드 분해 결과

측정 조건 : 형광 조명 (아크릴 윈도우 보드 포함) 아세트 알데히드 농도 : 5ppm 유량 : 50ml/min 촉매 영역 : 59cm2 *1 아세트 알데히드 전환 제거율은 순환 가스 및 아세트 알데히드 제거 속도의 아세트 알데히드 농도 및 유량으로부터 계산 된 전환율 *2 제거 된 아세트 알데히드의 농도에 비해 생성 된 이산화탄소 농도의 탄소 비율 *3 완전 산화 된 아세트 알데히드 (아세트 알데히드의 관점에서)의 농도로부터 결정된 완전한 산화 속도

고도로 분충성이 있고 대표적인 방향족 VOC 인 Toluene은 PD-WO₃에 의한 산화 분해 결과 그림에 나와 있습니다 4 톨루엔은 페인트와 접착제의 희석제로 사용되는 VOC입니다 Cocatalyst가 추가되지 않음 WO₃활동은 낮고 CO는 반응의 중간에 있습니다₂발생량이 감소했습니다 이는 반응 중간체가 촉매 표면에 축적되어 바카라 주소의 활성이 감소하기 때문이다 한편, 그것은 PD Cocatalyst (PD-WO₃) 및 그 활동이 크게 향상되었고 CO₂의 양에서 가능하다고 생각됩니다 또한 바카라 주소 활성이 반복 된 반응에 의해 거의 완전히 분해된다는 것이 확인되었다

그림 4 : 톨루엔 분해 반응으로 인한 CO2생성 된 양의 변경

자외선 광선을 차단하기 위해 의사-일광을 조사합니다 전처리를 사용할 수 있습니다 안정성은 두 번 반복하여 확인되었습니다 톨루엔 (도입 양 : 약 003 μmol)이 완전히 산화 될 때 CO 7 배2발생합니다

위에서 설명한대로, 적절한 공동 촉매를 가진 WO₃가시 광 응답 광 촉매가있는 Tio₂시스템 광 촉매보다 효율이 더 큰 많은 유해한 유기 물질의 산화 분해 (완전히 분해) wo₃매우 안정적이며 유해한 요소가 없습니다 또한, 반죽 방법을 사용하는 생산 방법은 간단하고 대량 합성하기 쉽습니다 이것은 실제 수준에 가까운 특성을 가진 반도체 바카라 주소라고 말할 수 있습니다

실질적인 사용에 대한 과제는 (1) 촉매 비용을 줄이기위한 기술과 (2) 활동을 줄이지 않고 제품에 실질적인 강점을 가진 필름을 입금하는 기술 확립입니다 (1), tio₂보다 높기 때문에 초기 목표는 부가가치가 높은 응용 프로그램을 실용화하는 것입니다 예를 들어, 조명기구 후드, 고성능 공기 청정기 및 자동차 사용 우리는 빛을 효율적으로 흡수하고 사용 된 촉매의 양을 감소시키는 빛 제한 기술의 고려를 촉진하고 있습니다 PD 코 캣alyts는 구리 화합물보다 비싸기 때문에, 우리는 코 캣als의 양을 더욱 감소시키는 것을 고려하고있다 PD-WO₃고성능 공기 청정기 필터, 정화 페인트 상점이며 Cuo-Wo는 저렴하며 항균 효과가있을 것으로 예상됩니다₃병원 타일, 일반 가구, 월페이퍼, 블라인드 등의 조명기구에 적합한 응용 프로그램에 사용될 수 있습니다 필름 형성 기술 (2)과 관련하여 연구 그룹이 보유한 박막 생산 기술을 활용하여 장기 신뢰성 향상을 포함한 연구를 계속할 것입니다

◆ 휘발성 유기 화합물 (vocs)

voc (휘발성 유기 화합물)라고도하는이 책은 실온과 정상 압력에서 공기에서 쉽게 휘발되는 유기 화합물의 일반적인 용어입니다 WHO 분류는 끓는점이 50-260 ° C 인 유기 화합물을 보여줍니다 포름 알데히드는 가정에서 실내 대기 오염 (아픈 건물 증후군)을위한 원인 물질로 알려져 있으며, 합판, 벽지 접착제 및 가구가 포함됩니다 아세트 알데히드는 실험적으로 평가하기 어려운 포름 알데히드의 대체물로 바카라 주소 활성을 비교하는 데 사용되는 가장 대표적인 VOC이며, 담배와 같은 악화 물질로도 알려져 있습니다 일반적으로, 아세트 알데히드 분해는 포름 알데히드 분해보다 더 어렵다 톨루엔은 접착제 및 페인트를위한 용매 및 희석제로 사용되며, 내부 재료와 같은 적용을위한 접착제 및 페인트로부터 소산 될 수있다[참조로 돌아 가기]

◆ 완전한 산화 분해

유기물은 궁극적으로 가장 안정적인 CO₂, 그러나 산화력이 충분하지 않으면 산화 과정에있는 물질이 중간체로 형성되어 축적 될 수 있습니다 중간체는 포름산 및 아세트산을 포함한다 또한, 이산화 티타늄 바카라 주소를 사용한 톨루엔 분해의 경우, 중간체는 착색 된 주목 할 수있는 중간체를 중합하고 축적하여 촉매가 갈색으로 변할 가능성이있다 준 안정성 중간체의 큰 축적은 촉매의 분해로 이어진다 반응 할 유기 물질의 탄소 원자의 양이 완전히 산화 적으로 분해되지 않고 CO의 양이 생성되는 경우₂의 총 탄소 수 일치하지 않습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 눈에 띄는 빛 응답 성

가시 광선은 파장 범위에서 400nm (380nm)에서 800nm까지 가볍습니다 전형적인 바카라 주소 인 이산화 티타늄은 가시 광선 영역의 짧은 파장보다 짧은 파장을 갖는 광장을 사용하는 자외선 광 응답 광 촉매이며, 따라서, 티타늄 디 옥스 사이드의 흡수보다 더 긴 파장을 사용하는 광 촉매는 일반적으로 광 촉매를 활용할 수있는 광 촉매가 일반적으로 포화 적 대조적으로 볼 수있는 것으로 간주됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 바카라 주소

바카라 주소는 광 흡수에 의해 흥분되고 산화 및 환원 반응을 유발하는 촉매 물질입니다 이기종 반도체 바카라 주소 및 균질 염료 바카라 주소가 있지만,이 프레젠테이션은 전자입니다 반도체 촉매는 전도 밴드 및 원자가 밴드가 금지 된 밴드에 의해 분리되는 밴드 구조를 갖는다 밴드 갭보다 큰 에너지를 갖는 광은 전도 밴드의 원자가 밴드에서 전자를 흥분시키고, 전도 밴드의 전자 및 원자가 밴드의 원자가 밴드의 구멍이 생성된다 전도 밴드에서 여기는 전자는 원자가 밴드의 전자보다 훨씬 강한 환원 전력을 가지며, 어둠 속에서는 발생하지 않는 환원 반응을 유발할 수 있습니다 유사하게, 구멍은 또한 강한 산화 반응을 겪고있다 유기 물질 분해의 경우, 유기물은 구멍에 의해 산화되고 궁극적으로 CO₂한편, 전도 밴드에서 여기는 전자는 산소를 감소시키고 결국 물이 생성된다[참조로 돌아 가기]

◆ Co-Catalyst

반도체 분말로지지 될 수 있거나 반응 시스템에 추가되어 활동을 개발하거나 개선 할 수있는 물질 지지 된 공동 감염 체에는 금속, 산화물, 비산화물 등이 포함됩니다 코 캣alyts의 역할은 활성 부위로서 작용하고, 전하 축적을 통한 다중 전자 반응 촉진 및 전하 분리를 촉진하는 것과 같은 다릅니다 책 발표의 WO₃의 경우, PD 및 PT와 같은 금속의 코카 화질은 산소 감소를 촉진하는 CuO와 같은 구리 화합물이 기능하는 것으로 여겨진다 구리 화합물로서 Cubi₂O₄[참조로 돌아 가기]