(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒支持体および触媒支持体表面に噴射されたオゾン分解ナノ触媒を含む触媒フィルターであって、オゾン分解ナノ触媒は、酸化マンガン‐チタニア触媒であり、前記触媒フィルターにおける単位面積あたりのオゾン分解ナノ触媒の重量は、２００ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２である、触媒フィルター。
【請求項２】
オゾン分解ナノ触媒は、触媒支持体表面にスプレーコーティングされたものである、請求項１に記載の触媒フィルター。
【請求項３】
オゾン分解ナノ触媒は、触媒支持体表面に噴射されて薄膜層を形成するものである、請求項１に記載の触媒フィルター。
【請求項４】
触媒支持体は、綿織物、カーボンペーパー、カーボン段ボール紙（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ  ｔｙｐｅ  ｃａｒｂｏｎ  ｐａｐｅｒ）、カーボンクロス（ｃａｒｂｏｎ  ｃｌｏｔｈ）、カーボンフェルト（ｃａｒｂｏｎ  ｆｅｌｔ）、繊維素材織物紙、セルロースパルプ紙、不織布、ハニカムペーパーフィルターおよびコーディエライトで構成された群から選択された一つ以上である、請求項１に記載の触媒フィルター。
【請求項５】
酸化マンガン‐チタニア触媒は、チタニア粒子に酸化マンガンが担持された触媒であって、比表面積が２００ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇである、請求項１に記載の触媒フィルター。
【請求項６】
オゾン分解ナノ触媒は、触媒フィルターの重量を基準として、１５重量％〜３０重量％である、請求項１に記載の触媒フィルター。
【請求項７】
オゾン分解ナノ触媒を触媒支持体表面上に噴射させる噴射ステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒フィルターの製造方法。
【請求項８】
噴射は、スプレーコーティング方式である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
噴射ステップの後に、オゾン分解ナノ触媒を触媒支持体表面上に均一に広げる分配ステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
分配ステップは、圧縮空気を利用してオゾン分解ナノ触媒を触媒支持体表面上に均一に広げるステップである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
噴射ステップの後に、触媒支持体を乾燥させる乾燥ステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
乾燥ステップは、４０〜７０℃の温度で、２〜１０時間遂行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
乾燥ステップの後に、異物質を除去するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
異物質を除去するステップは、圧縮空気を触媒支持体に吹き込んで遂行するものである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、触媒支持体の一側表面に、オゾン分解ナノ触媒の噴射ステップ、分配ステップ、および乾燥ステップを遂行した後、触媒支持体の反対側表面に、オゾン分解ナノ触媒の噴射ステップ、分配ステップ、および乾燥ステップを遂行するものである、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
一側表面の乾燥ステップは３〜５時間遂行し、反対側表面の乾燥ステップは７〜９時間遂行するものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
噴射ステップの前に、オゾン分解ナノ触媒を含むコーティングスラリーを製造するステップをさらに含み、噴射ステップは、前記コーティングスラリーを触媒支持体に噴射するものである、請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
コーティングスラリーを製造するステップは、ａ）蒸留水にメチルセルロースを添加して、３０〜５０℃で１時間〜３時間攪拌し、ｂ）ａ）のスラリーにベントナイトを添加して、３０〜５０℃で１時間〜３時間攪拌し、ｃ）ｂ）のスラリーにオゾン分解ナノ触媒を添加して、３０〜５０℃で１時間〜３時間攪拌することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
コーティングスラリーは、コーティングスラリーの総重量を基準として、オゾン分解ナノ触媒１５〜２０ｗｔ％、ベントナイト８〜１２ｗｔ％、メチルセルロース１〜２ｗｔ％および水６５〜７５ｗｔ％の比率で混合されたものである、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ナノ金属触媒を含む触媒フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルターの製造において、高温条件で作動するようにする素材として選択されていた既存のセラミックフィルター素材は、高価な製品価格のため、空気清浄用としては経済性を担保しにくいという短所があった。これを克服するために、既存のフィルターの場合、紙類、綿織物類などのフィルター素材に、有機または無機抗菌剤を表面コーティングして使用している。しかし、紙類のフィルターを生産する際に、抗菌剤のコーティング量が過多になると、フィルターの物性や色に影響を及ぼすため商品性が低下し、抗菌剤の安定性が足りないため効果を得ることに難しさがある。また、コーティングされた物質が化学結合して、沈殿、凝集または酸化する現象が発生することにより、性能が低下するという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＫＲ３３６９６３  Ｂ１
【特許文献２】ＫＲ１１５４９０３  Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
合成したナノ粒子をフィルターメディアに担持して製造する従来の担持触媒製造法は、粒子の凝集（固まり）、バインダーの被覆現象が起こるため、元の物質であるナノ触媒粒子の比表面積に比べて担持触媒の比表面積が大きく低下するという問題点があった。また、ナノ粒子の表面分散度を高めることが難しく、ナノ触媒粒子が大量に所要されるため、触媒コーティングフィルターの商業化と大量生産に大きな障害となっている。
【０００５】
前記のような問題点を解決するために、本明細書は、ナノ金属触媒を含む触媒フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、一側面において、触媒支持体および触媒支持体表面に噴射されたナノ金属触媒を含む触媒フィルターを提供する。また、本発明は、一側面において、スラリー状態、バインダーの種類、温度、製造時間などの製造方法を多様に異ならせて、空気清浄用として非常に優れた揮発性有機化合物分解活性を示す触媒フィルターを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一側面による触媒フィルターは、触媒粒子を担体自体に成形、製造して多量の触媒が所要される既存の特許技術と異なり、粒子状の触媒を使用して製造した触媒スラリーを利用し、触媒性能を示す少量のナノ金属触媒を触媒支持体表面に噴射したものである。このような本発明の一側面による触媒フィルターは、スラリー状態、バインダーの種類、温度、製造時間などの製造方法が既存の特許と異なり、低温において活性を示し、経済性に優れた空気清浄用触媒フィルターに該当する。
【０００８】
したがって、本発明の一側面による触媒フィルターは、触媒フィルター自体の比表面積がナノ触媒粒子の比表面積に比べて低下しないという効果を示し、このような効果により、室内空気中における超低濃度のガス状汚染物質を除去および分解するのに効果的である。また、本発明の一側面による触媒フィルターを空気清浄関連分野に適用する場合、高い市場競争力を示すものと予想される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】触媒支持体表面上に噴射されるナノ金属触媒を含むコーティングスラリーを製造する過程を示した模式図である。矢印の方向に従ってナノ金属触媒を含むコーティングスラリーが製造される。
【図２ａ】製造されたコーティングスラリーを使用して、スプレーコーティング方法と低温乾燥方式を通じて触媒フィルターを製造する過程を示した模式図である。図２ａは、触媒支持体の一つであるカーボン段ボール紙フィルターにコーティングスラリーを噴射する様子を示した図である。
【図２ｂ】図２ｂは、コーティングスラリーが噴射された触媒支持体を乾燥する様子を示した図である。
【図３】製造された触媒フィルターの耐久性を確認した結果を示す図であって、既存のディップコーティング方法によって製造されたフィルターと、本発明の一側面による触媒フィルターの外形を示した写真である。
【図４】製造されたカーボン段ボール紙フィルターの表面を、光学および走査電子顕微鏡を利用して観察した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、一側面において、触媒支持体および触媒支持体表面に噴射されたナノ金属触媒を含む触媒フィルターに関する。
【００１１】
本発明の一側面において、ナノ金属触媒は、触媒支持体表面にスプレーコーティングされたものであってよい。
【００１２】
本発明の一側面において、ナノ金属触媒は、触媒支持体表面に噴射されて薄膜層を形成するものであってよい。
【００１３】
本発明の一側面において、触媒支持体は、紙類、綿織物類、セラミック類であってよい。
【００１４】
本発明の一側面において、触媒支持体は、カーボンペーパー、カーボン段ボール紙（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ  ｔｙｐｅ  ｃａｒｂｏｎ  ｐａｐｅｒ）、カーボンクロス（ｃａｒｂｏｎ  ｃｌｏｔｈ）、カーボンフェルト（ｃａｒｂｏｎ  ｆｅｌｔ）、繊維素材織物紙、セルロースパルプ紙、不織布、ハニカムペーパーフィルターおよびコーディエライトで構成された群から選択された一つ以上であってよい。
【００１５】
本発明の一側面において、ナノ金属触媒は、白金またはパラジウムの貴金属触媒；または、銅、マンガン、鉄、バナジウム、モリブデン、コバルト、ニッケルおよび亜鉛のうち一つ以上を、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のうち一つ以上に含浸させた遷移金属触媒であってよい。
【００１６】
本発明の一側面において、ナノ金属触媒は、酸化マンガン‐チタニア触媒またはバナジア‐チタニア触媒であってよい。
【００１７】
本発明の一側面において、ナノ金属触媒は、化学的気相凝縮法で製造されたものであってよい。このような化学的気相凝縮法の場合、大韓民国特許出願１０‐２０１２‐００７６６７５号、１０‐２０１２‐００７４７８６号、および１０‐２０１２‐００５４２５４号に記載されており、本明細書においては、このような特許出願の内容を参照として含む。
【００１８】
本発明の一側面において、酸化マンガン‐チタニア触媒は、チタニア粒子に酸化マンガンが担持された触媒であって、比表面積が２００ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇであってよい。
【００１９】
本発明の一側面において、ナノ金属触媒は、触媒フィルターの重量を基準として、１５重量％〜３０重量％であってよい。具体的に、ナノ金属触媒は、触媒フィルターの重量を基準として、５重量％以上、１０重量％以上、１５重量％以上、１７重量％以上、１９重量％以上、２０重量％以上、２１重量％以上、２５重量％以上、３０重量％以上、３５重量％以上、もしくは４０重量％以上であるか、または、５０重量％以下、４５重量％以下、４０重量％以下、３５重量％以下、３０重量％以下、２５重量％以下、２３重量％以下、２１重量％以下、２０重量％以下、１９重量％以下、１７重量％以下、１５重量％以下、１０重量％以下、もしくは５重量％以下であってよいが、これらに制限されるものではない。
【００２０】
本発明の一側面において、前記触媒フィルターにおける単位面積あたりのナノ金属触媒の重量は、３００ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２であってよい。具体的に、触媒フィルターにおける単位面積あたりのナノ金属触媒の重量は、２００ｇ／ｍ２以上、２５０ｇ／ｍ２以上、３００ｇ／ｍ２以上、３５０ｇ／ｍ２以上、３７０ｇ／ｍ２以上、３８０ｇ／ｍ２以上、３９０ｇ／ｍ２以上、４００ｇ／ｍ２以上、４２０ｇ／ｍ２以上、４５０ｇ／ｍ２以上、５００ｇ／ｍ２以上、もしくは６００ｇ／ｍ２以上であるか、または、６００ｇ／ｍ２以下、５００ｇ／ｍ２以下、４５０ｇ／ｍ２以下、４２０ｇ／ｍ２以下、４００ｇ／ｍ２以下、３９０ｇ／ｍ２以下、３８０ｇ／ｍ２以下、３７０ｇ／ｍ２以下、３５０ｇ／ｍ２以下、３００ｇ／ｍ２以下、２５０ｇ／ｍ２以下、または２００ｇ／ｍ２以下であってよい。こうした触媒フィルターの単位面積あたりのナノ金属触媒の重量は、触媒フィルターの単位面積あたりのコーティング率または触媒フィルターの単位面積あたりのナノ金属触媒の比率と相互交換的に使用されてよい。
【００２１】
本発明は、一側面において、本発明の一側面による触媒フィルターを製造する方法として、ナノ金属触媒を触媒支持体表面上に噴射させる噴射ステップを含む、触媒フィルターの製造方法に関するものであってよい。
【００２２】
本発明の一側面において、噴射は、スプレーコーティング方式であってよい。
【００２３】
本発明の一側面において、前記方法は、噴射ステップの後に、ナノ金属触媒を触媒支持体表面上に均一に広げる分配ステップをさらに含んでよい。
【００２４】
本発明の一側面において、分配ステップは、圧縮空気を利用してナノ金属触媒を触媒支持体表面上に均一に広げるステップであってよい。
【００２５】
本発明の一側面において、前記方法は、噴射ステップの後に、触媒支持体を乾燥させる乾燥ステップをさらに含んでよい。具体的に、本発明の一側面において、乾燥ステップは、噴射ステップおよび分配ステップの後に遂行されるものであってよい。
【００２６】
本発明の一側面において、乾燥ステップは、４０〜７０℃の温度で、２〜１０時間遂行されてよい。具体的に、乾燥ステップの温度は、３０℃以上、３５℃以上、４０℃以上、５０℃以上、６０℃以上、７０℃以上、もしくは８０℃以上であるか、または、８０℃以下、７０℃以下、６５℃以下、６０℃以下、５５℃以下、５０℃以下、４５℃以下、４０℃以下、３５℃以下、もしくは３０℃以下であってよい。また、具体的に、乾燥ステップの遂行時間は、２時間以上、３時間以上、４時間以上、５時間以上、６時間以上、７時間以上、８時間以上、９時間以上、もしくは１０時間以上であるか、または、１０時間以下、９時間以下、８時間以下、７時間以下、６時間以下、５時間以下、４時間以下、３時間以下、もしくは２時間以下であってよい。
【００２７】
本発明の一側面において、前記方法は、触媒支持体の一側表面に、ナノ金属触媒の噴射ステップ、分配ステップ、および乾燥ステップを遂行した後、触媒支持体の反対側表面に、ナノ金属触媒の噴射ステップ、分配ステップ、および乾燥ステップを遂行するものであってよい。具体的に、本発明の一側面において、一側表面に対する乾燥ステップは、３〜５時間遂行し、反対側表面の乾燥ステップは、７〜９時間遂行してよい。
【００２８】
本発明の一側面において、前記方法は、乾燥ステップの後に、異物質を除去するステップをさらに含んでよい。
【００２９】
本発明の一側面において、異物質を除去するステップは、圧縮空気を触媒支持体に吹き込んで遂行するものであってよい。
【００３０】
本発明の一側面において、前記方法は、噴射ステップの前に、ナノ金属触媒を含むコーティングスラリーを製造するステップをさらに含み、噴射ステップは、前記コーティングスラリーを触媒支持体に噴射するものであってよい。
【００３１】
本発明の一側面において、コーティングスラリーを製造するステップは、ａ）蒸留水にメチルセルロースを添加して、３０〜５０℃で１時間〜３時間攪拌し、ｂ）ａ）のスラリーにベントナイトを添加して、３０〜５０℃で１時間〜３時間攪拌し、ｃ）ｂ）のスラリーにナノ金属触媒を添加して、３０〜５０℃で１時間〜３時間攪拌することを含むものであってよい。本発明の一側面において、コーティングスラリーは、コーティングスラリーの総重量を基準として、ナノ金属触媒１５〜２０ｗｔ％、ベントナイト８〜１２ｗｔ％、メチルセルロース１〜２ｗｔ％および水６５〜７５ｗｔ％の比率で混合され、または製造されたものであってよい。
【００３２】
以下において、実施例、比較例および実験例を記載しつつ、本発明をさらに具体的に説明する。以下の例に示される材料、試薬、費用、操作などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適切に変更してよい。したがって、本発明の範囲は、以下に示す具体例により制限されるものではない。
【実施例】
【００３３】
［実施例１］ナノ金属触媒が噴射されたカーボン段ボール紙フィルターの作製
（１）ナノ金属触媒粉末の作製
本実施例において使用されるチタニア粒子および酸化マンガンは、大韓民国特許出願１０‐２０１２‐００７６６７５号の［実施例１］または大韓民国特許出願１０‐２０１２‐００５４２５４号の［実施例］の部分に記載された内容によって作製された。
具体的に、チタニウムテトラ‐イソ‐プロポキシド（ＴＴＩＰ；Ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａ‐ｉｓｏ‐ｐｒｏｐｏｘｉｄｅ、Ｔｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］４）溶液に、酢酸マンガン（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ  ａｃｅｔａｔｅ、Ｍｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２）を、前駆体全体重量を基準として５．０重量％となるように添加した。そして、前記前駆体混合物をオイルバスに浸漬されたバブラーに投入し、バブラーの温度を９５℃に維持して気化させた。次に、気化した前駆体混合物を、アルゴン（Ａｒ）ガスを利用して、電気炉のアルミナチューブ（Ａｌｕｍｉｎａ  ｔｕｂｅ）に移送されるようにした。これと共に、圧縮空気をアルミナチューブに供給した。
このとき、アルゴン（Ａｒ）ガスは０．７Ｌ／ｍｉｎ、圧縮空気は７．０Ｌ／ｍｉｎの流量でアルミナチューブに注入し、アルミナチューブ内の温度を９００℃に維持して、チタニア（ＴｉＯ２）の表面に二酸化マンガン（ＭｎＯ２）がコーティングされたコア‐シェル構造の酸化マンガン‐チタニア触媒を気相合成した。その後、作製された触媒を、冷却水が流れる二重管形態の捕集器で５０℃に冷却させて、２時間間隔で触媒粒子を捕集、回収した。
【００３４】
（２）コーティングスラリーの作製
触媒支持体にナノ金属触媒を噴射させるために、このような触媒を含むコーティングスラリーを、図１に示した順序どおりに作製した。コーティングスラリーは、前記ナノ金属触媒の重量を基準に重量比を設定して作製した。このようなコーティングスラリーは、金属触媒１５〜２０ｗｔ％、ベントナイト８〜１２ｗｔ％、メチルセルロース１〜２ｗｔ％および水６５〜７５ｗｔ％の混合比率で作製されてよい。
具体的に、純粋な蒸留水１００Ｌにメチルセルロースを２ｇ添加し、４０℃で２時間ほど撹拌して、蒸留水にメチルセルロースを十分に混ぜた。そのように作られたスラリーが十分に混ざった後に、ベントナイト１５ｇを、凝集が起こらないように少量ずつ添加し、同一温度（４０℃）で２時間ほど撹拌して粘度を調節した。このように作製されたスラリーに、（１）で作製された酸化マンガン‐チタニア触媒２５ｇを添加し、同一温度（４０℃）で混ぜられるまで２時間ほど攪拌してコーティングスラリーを作製した。
【００３５】
（３）カーボン段ボール紙触媒支持体へのコーティングスラリーの噴射
（２）において作製されたコーティングスラリーを、図２に示したところのように、スプレー噴射方式で、図３のような形態のカーボン段ボール紙（（株）ＮＧＥテック）の表面に噴射させた。このようにカーボン段ボール紙の表面に噴射させたコーティングスラリーを、圧縮空気を利用して、塊状部分がないように均一に広げた。その後、カーボン段ボール紙を６０℃の乾燥機に入れ、４時間乾燥させた。乾燥したカーボン段ボール紙の裏面に、同様にコーティングスラリーを噴射させ、圧縮空気を利用して、塊状部分がないように均一に広げた後、６０℃の乾燥機に入れ、８時間乾燥させた。このように両面がナノ金属触媒を含む薄膜層でコーティングされたカーボン段ボール紙に、圧縮空気を吹き込んで異物質を除去し、図３のような形態の、ナノ金属触媒が噴射されたカーボン段ボール紙フィルター触媒を収得した。
【００３６】
［比較例１］ディップコーティング方式によるカーボン段ボール紙フィルターの作製
（２）において作製されたコーティングスラリーを利用して、既存の方式に従って、ディップコーティング方法でカーボン段ボール紙触媒フィルターを作製した。
具体的に、図３のようなカーボン段ボール紙を準備し、コーティングスラリーに１０分ほど浸漬させた。１０分経過後、触媒スラリーからカーボン段ボール紙を取り出して、段ボール孔（ｃｅｌｌ）に入っている触媒スラリーを、圧縮空気などを利用して、触媒粒子がすべて飛散することなく、かつ段ボールの孔（ｃｅｌｌ）は確保されるように吹き込んで、触媒スラリーが均一にカーボン段ボール紙に付着するようにした。当該作業が完了し、触媒スラリーが均一にカーボン段ボール紙に分布した状態になると、乾燥炉（Ｄｒｙｅｒ）を利用して、６０℃の温度で２時間乾燥させた。その後、乾燥したカーボン段ボール紙に対して、前記方法を３回さらに繰り返した。その後、触媒スラリーが付着したカーボン段ボール紙を、乾燥炉（Ｄｒｙｅｒ）を利用して、一晩（１０時間以上）の間、６０℃の内部空気温度で維持しながら乾燥させた。その後、乾燥炉から取り出した、触媒が付着したカーボン段ボール紙を、焼成器を利用して、６０℃の温度（昇温１０℃／ｍｉｎ．）で３時間、空気が流れる雰囲気で焼成した。
【００３７】
［比較例２］ディップコーティング方式によるコーディエライトフィルターの作製
（２）において作製されたコーティングスラリーを利用して、既存の方式に従って、ディップコーティング方法でコーディエライトフィルターを作製した。
ハニカム（Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）形態のコーディエライト支持体は、触媒スラリーを利用して触媒を付着する前に、蒸留水で希釈された硝酸水溶液を使用して表面を洗浄する前処理を行った。使用した希釈された硝酸水溶液は、硝酸（Ｎｉｔｒｉｃ  Ａｃｉｄ，６９．０〜７０．０％）を使用し、蒸留水１Ｌ基準で硝酸を２００ｍＬ入れて作製した。前記硝酸水溶液は、水温を１００℃に維持した。ハニカム形状のコーディエライト支持体を、前記硝酸水溶液にすべての部分が浸かるまで浸漬して、２時間放置しておいた。その後、水溶液から取り出したハニカム形状のコーディエライトは、蒸留水を利用して表面をきれいに洗い流した後、乾燥炉（Ｄｒｙｅｒ）を利用して、１００℃の温度で７時間乾燥を行った。
【００３８】
前記方法で硝酸水溶液による前処理を終えたハニカム形状のコーディエライト支持体（ハニカム支持体と表記する）を、前記実施例１において作製されたコーティングスラリーに１０分ほど浸漬させた。１０分経過後、触媒スラリーからハニカム支持体を取り出して、支持体孔（ｃｅｌｌ）に入っている触媒スラリーを、圧縮空気などを利用して、触媒粒子がすべて飛散することなく、かつ支持体孔（ｃｅｌｌ）は確保されるように吹き込んで、触媒スラリーが均一にハニカム支持体に付着するようにした。当該作業が完了し、触媒スラリーが均一にハニカム支持体に分布した状態になると、乾燥炉（Ｄｒｙｅｒ）を利用して、１００℃の温度で２時間乾燥させた。その後、乾燥したハニカム支持体に対して、前記方法を３回さらに繰り返した。その後、触媒スラリーが付着したハニカム支持体を、乾燥炉（Ｄｒｙｅｒ）を利用して、一晩（１０時間以上）の間、１００℃の内部空気温度で維持しながら乾燥させた。その後、乾燥炉から取り出した、触媒が付着されたハニカム支持体を、焼成機を利用して、３００℃の温度（昇温１０℃／ｍｉｎ．）で３時間、空気が流れる雰囲気で焼成した。
【００３９】
［試験例１］異なる方法で作製されたカーボン段ボール紙フィルターの耐久性評価
本発明の一側面によりナノ金属触媒が分散されたカーボン段ボール紙フィルターである実施例１と、ディップコーティング方法で作製されたカーボン段ボール紙フィルターである比較例１の耐久性を評価した。具体的に、実施例と比較例に記載された方法によって作製されたカーボン段ボール紙フィルターが、コーティングおよび作製された後に、その外形がどのように変形するのかを基準として耐久性を評価し、このような結果を図３に示した。
【００４０】
図３によると、本発明の一側面によるスプレーコーティング方法で作製したカーボン段ボール紙の場合、カーボン段ボール紙間の接着物質が、耐久性が低下することなく、フィルターを作製した後にも、段ボールが互いに離れず円形を維持することを確認することができるが、これと異なり、既存技術であるディップコーティング方法で作製されたカーボン段ボール紙の場合、作製後に接着物質の接着耐久性が低下して、フィルターの外形構造が自然に破壊されることを確認することができる。
したがって、本発明の一側面による触媒フィルターは、フィルター外形の耐久性を維持させつつ、揮発性有機化合物を分解することができる優れた効果を有する。
【００４１】
［試験例２］異なる方法で作製されたフィルターのオゾン分解率の測定
実施例１および比較例１、２の触媒フィルターのオゾン分解率を測定した。具体的に、オゾンを反応器（直径４ｃｍの円柱形状）内部に流し入れ、反応器後端にそれぞれの触媒フィルターを配置させて反応器前後端の濃度を測定することにより、分解率を測定した。オゾン濃度は、１０ｐｐｍの条件に設定し、触媒フィルターの大きさは、外径４ｃｍの円形状、厚さは１ｃｍの大きさのものを利用し、流量は、１．２５ＬＰＭの条件で、空間速度６，０００ｈ−１で実験を行った。ディップコーティング方式によって作製されたカーボン段ボール紙フィルターである比較例１の場合、試験例１から分かるように、作製後に外形が変形するため、これについてはオゾン分解率を測定することができず、このような結果を下記表１に示した。
【００４２】
【表１】
0006431879.tif 000002
【００４３】
前記表１の結果によると、本発明の一側面によるカーボン段ボール紙（実施例１）の場合、従来のディップコーティング方法で作製されたコーディエライトフィルター（比較例２）と比較して、類似した水準のオゾン分解率を示すことを確認することができた。カーボン段ボール紙をディップコーティング方法で作製したフィルター（比較例１）の場合、フィルター外形の変化によりオゾン分解率を測定することができなかった。したがって、本発明の一側面によるフィルターは、ディップコーティングによってナノ金属触媒を担持させるものと比較して、同一水準のオゾン分解率を示し、このことから、揮発性有機化合物を分解することのできる優れた効果を有しつつも、低温において簡単かつ容易に触媒フィルターを生産することができるため、従来技術に比べて経済的である。
【００４４】
［試験例３］カーボン段ボール紙の顕微鏡観察結果
実施例１において作製されたカーボン段ボール紙触媒フィルターについて、光学顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ，ＢＸ５１‐Ｐ）および走査電子顕微鏡（Ｈｉｔａｃｈｉ，Ｓ‐４１００）を利用してその表面を観察し、このような結果を図４に示した。
【００４５】
図４において、左側の写真は、光学顕微鏡で触媒フィルターの表面を観察したものであり、右側の写真は、左側の写真において点線で表示された部分を走査電子顕微鏡で観察した写真に該当する。こうした写真によると、ナノ金属触媒が段ボールの表面に均一に噴射されていることから、本発明の一側面による触媒フィルターは、ナノ金属触媒を高い分散性で含むことを確認することができる。したがって、本発明の一側面による触媒フィルターは、低温において容易に製造されるものであって、高い比表面積を維持しつつ、かつオゾン分解率に優れたものに該当する。
【００４６】
［試験例４］カーボン段ボール紙の物理的特徴実験の結果
実施例１に従って作製された触媒フィルターの物理的特性を調べるために、次のような実験を遂行した。
作製された実施例１の触媒の直径、重量を測定した。触媒フィルターの直径は４ｃｍで、面積は１２．５６ｃｍ２である。コーティング前のフィルター素材自体の重量は１．８７ｇ、コーティング後のフィルターの重量は２．３５ｇであって、コーティングされた触媒の重量は０．４８ｇであった。これによると、フィルターの重量を基準として、触媒の重量は約２０ｗｔ％に該当するということが分かる。
また、単位面積あたりのコーティング率を計算してみると、３８２．１６ｇ／ｍ２という数値が得られた。
【図１】
0006431879.tif 000003
【図２ａ】
0006431879.tif 000004
【図２ｂ】
0006431879.tif 000005
【図３】
0006431879.tif 000006
【図４】
0006431879.tif 000007