KR101842491B1 - 촉매 코팅 멤브레인 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멤브레인 표면에 무전해귀금속촉매도금층이 형성된 촉매 코팅 멤브레인(Catalyst Coated Membrane: CCM)과, 이러한 촉매 코팅 멤브레인의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인은, 멤브레인; 상기 멤브레인 표면에 파라듐 시드가 흡착된 파라듐시드흡착층; 및 상기 파라듐시드흡착층 상부에 형성된 무전해귀금속촉매도금층;을 포함할 수 있다.

Description

촉매 코팅 멤브레인 및 이의 제조방법{CATALYST COATED MEMBRANE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 촉매 코팅 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 멤브레인 표면에 무전해귀금속촉매도금층이 형성된 촉매 코팅 멤브레인(Catalyst Coated Membrane: CCM)과, 이러한 촉매 코팅 멤브레인의 제조방법에 관한 것이다.
기후변화와 그 대책에 대한 전 지구적 관심이 날로 높아지는 가운데 수처리, 기체분리, 수소연료전지, 에너지절감 기술과 관련 산업이 미래 그린에너지를 선도할 것으로 기대를 모으고 있다.
특히 이들 분야는 공통적으로 물질의 분리가 핵심기술이어서 다양한 기능성의 분리 특성을 가진 고분자를 응용한 다기능성 고분자 멤브레인 소재가 세계시장을 타깃으로 하는 미래 원천소재로 각광받고 있다.
촉매 코팅 멤브레인(Catalyst Coated Membrane: CCM)은 위와 같은 멤브레인 소재의 표면에 귀금속 즉, 백금 금속류인 주기율표의 전이 Ⅷ족의 귀금속인 백금, 로듐, 이리듐, 루테늄, 파라듐 등을 코팅시켜 형성한 것으로서, 정수기용 필터, 연료전지 등에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 그 적용범위가 점점 확대되고 있다.
이러한 촉매 코팅 멤브레인의 제조방법으로는 촉매 기능을 하는 귀금속 화합물을 스프레이 코팅, 인쇄, 스퍼터링 등의 방법으로 멤브레인 표면에 증착하는 방법이 이용된다.
그러나 위와 같은 방법으로 제조된 촉매 코팅 멤브레인은 멤브레인 표면에 증착된 귀금속 코팅막이 벗겨지거나 부스러지는 등의 문제가 발생한다.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국공개특허공보 제10-2012-0080091호의 "연료전지용 촉매 코팅된 멤브레인"에 개시된 바와 같이, 귀금속 화합물에 바인더 물질 등을 혼합하여 멤브레인 표면에 증착하고 있다.
그러나 위와 같이 귀금속 촉매 물질에 바인더 물질을 혼합하여 스프레이 코팅, 인쇄, 스퍼터링 등의 방법으로 멤브레인 표면에 증착하게 되면, 멤브레인 표면에 코팅된 물질에는 귀금속 촉매 물질뿐만 아니라 바인더 물질 등이 혼합된 상태이기 때문에, 촉매 코팅 멤브레인의 성능이 약화될 수 밖에 없는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 멤브레인 표면에 귀금속촉매 물질만으로 이루어진 무전해귀금속촉매도금층이 형성된 촉매 코팅 멤브레인과, 이러한 촉매 코팅 멤브레인을 제조할 수 있는 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인은, 멤브레인; 상기 멤브레인 표면에 파라듐 시드가 흡착된 파라듐시드흡착층; 및 상기 파라듐시드흡착층 상부에 형성된 무전해귀금속촉매도금층;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인은, 상기 멤브레인 표면에는 상기 흡착된 파라듐 시드를 잡아주는 포켓이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인은, 상기 포켓은 상기 파라듐시드흡착층 형성시 상기 멤브레인이 침지되는 수용액의 온도차에 의한 상기 멤브레인 표면에 형성된 요철의 팽창과 수축에 의해 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인은, 상기 무전해귀금속촉매도금층은 상기 파라듐시드흡착층 상부에 무전해도금된 백금 금속류로만 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 제조방법은, 멤브레인 표면을 샌딩 처리하는 표면조도 형성 단계; 상기 샌딩 처리된 멤브레인을 세척하는 세척 단계; 상기 세척된 멤브레인을 염산수용액 또는 황산수용액에 침지시키는 프리딥 단계; 상기 프리딥 단계 이후, 상기 멤브레인을 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액에 침지시켜 상기 멤브레인 표면에 파라듐시드흡착층을 형성하는 파라듐시드흡착층 형성 단계; 및 상기 파라듐시드흡착층이 형성된 멤브레인을 무전해귀금속도금액에 침지시켜 상기 파라듐시드흡착층 상부에 무전해귀금속촉매도금층을 형성하는 무전해귀금속촉매도금층 형성 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 제조방법은, 상기 프리딥 단계에서의 염산수용액 또는 황산수용액의 온도는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계에서의 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액의 온도보다 높을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 제조방법은, 상기 염산수용액 또는 황산수용액의 온도는 50 ~ 90℃이고, 상기 염산파라듐수용액 또는 상기 황산파라듐수용액의 온도는 상온일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 제조방법은, 상기 세척단계는, 상기 샌딩처리된 멤브레인을 물속에 침지시킨 상태에서 초음파를 발생시켜 상기 멤브레인에 묻은 샌딩사를 제거하는 초음파 세척 단계; 상기 초음파 세척된 멤브레인을 물속에 침지시켜 세척하는 수세 단계; 상기 수세 단계 이후, 상기 멤브레인을 세척액에 침지시켜 상기 멤브레인 표면에 묻은 유분을 제거하는 침적 탈지 단계; 및 상기 침적 탈지 단계 이후, 상기 침적 탈지된 멤브레인을 물속에 침지시켜 세척하는 수세 단계;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 촉매 코팅 멤브레인 및 이의 제조방법에 의하면, 멤브레인 표면에 귀금속촉매 물질만으로 이루어진 무전해귀금속촉매도금층을 형성할 수 있어서, 귀금속촉매 물질이 바인더물질과 혼합된 상태로 멤브레인 표면에 코팅되는 종래의 촉매 코팅 멤브레인과 비교하여, 촉매 코팅 멤브레인의 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 및 이의 제조방법에 의하면, 무전해귀금속촉매도금층을 형성하기 위한 파라듐 시드를 멤브레인 표면에 견고하게 흡착시킬 수 있어서, 멤브레인 표면에 형성된 귀금속촉매 코팅의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 및 이의 제조방법에 의하면, 종래의 고가장비를 이용한 증착 방법과 달리 저비용으로 대량생산이 가능한 무전해도금 방식을 이용하여 멤브레인 표면에 귀금속촉매 물질만으로 이루어진 무전해귀금속촉매도금층을 견고하게 코팅할 수 있어서, 전체적인 제조원가를 절감할 수 있으며, 촉매 코팅 멤브레인의 성능을 향상시킬 수 있으며, 나아가 귀금속촉매 코팅의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인의 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인의 표면을 확대한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인을 나타내는 사진이고,
도 4는 종래의 촉매 코팅 멤브레인을 나타내는 사진이고,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 6은 샌딩처리 된 멤브레인의 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 7은 프리딥 후 멤브레인의 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 8은 파라듐시드흡착층 형성 초기의 멤브레인 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 9는 파라듐시드흡착층 형성이 진행되는 과정의 멤브레인 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 10은 파라듐시드흡착층 형성이 완료된 상태의 멤브레인 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
또한, 첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인의 표면을 확대한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인(Catalyst Coated Membrane: CCM)(10)은 멤브레인(membrane)(20), 상기 멤브레인(20) 표면에 파라듐(Pd) 시드(seed)(34)가 흡착된 파라듐시드흡착층(30), 상기 파라듐시드흡착층(30) 상부에 형성된 무전해귀금속촉매도금층(40)을 포함한다.
상기 무전해귀금속촉매도금층(40)은 상기 파라듐시드흡착층(30) 상부에 무전해도금된 귀금속촉매 물질만으로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 촉매 코팅 멤브레인(10)은 무전해도금을 이용하여 멤브레인(20) 표면에 귀금속촉매 물질만을 코팅시킨 것으로서, 종래의 촉매 코팅 멤브레인이 귀금속촉매 물질이 바인더물질과 혼합된 상태로 멤브레인 표면에 코팅된 것과 비교하여, 촉매 코팅 멤브레인의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 멤브레인(20)은 폴리머(polymer)의 소재로 이루어진 폴리머 멤브레인일 수 있다.
상기 귀금속촉매 물질은 백금 금속류 즉, 주기율표의 전이 Ⅷ족의 귀금속인 백금(Pt), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 파라듐(Pd) 등일 수 있으며, 본 발명에 있어서 상기 귀금속촉매 물질은 상기 백금 금속류 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 파라듐시드흡착층(30)과 상기 무전해귀금속촉매도금층(40)은 멤브레인(20)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
상기 멤브레인(20) 표면에는 상기 흡착된 파라듐 시드(34)를 잡아주는 포켓(25)이 형성될 수 있다.
상기 파라듐 시드(34)가 약한 결합력으로 멤브레인(20) 표면에 흡착하게 되면, 상기 파라듐시드흡착층(30) 상부에 형성된 무전해귀금속촉매도금층(40)의 코팅 내구성이 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인(10)은 멤브레인(10) 표면에 형성된 귀금속촉매 코팅의 내구성을 향상시키기 위하여, 상기 멤브레인(20) 표면에 상기 흡착된 파라듐 시드(34)를 잡아주는 포켓(25)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 포켓(25)은 상기 파라듐시드흡착층(30) 형성시 상기 멤브레인(20)이 침지되는 수용액의 온도차에 의한 상기 멤브레인(20)의 표면에 형성된 요철의 팽창과 수축에 의해 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인을 나타내는 사진이고, 도 4는 종래의 촉매 코팅 멤브레인을 나타내는 사진이다.
또한, 도 3 및 도 4에서 보이는 촉매 코팅 멤브레인은 모두 귀금속촉매 물질로서 백금을 사용한 예이다.
먼저, 도 3에서 보이는 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인(10)의 표면은 귀금속촉매 물질인 백금으로만 코팅된 상태로서, 표면 색깔이 백금의 고유색을 띠는 것을 알 수 있다.
반면, 도 4에서 보이는 종래의 촉매 코팅 멤브레인(듀퐁 N117 membrane)의 표면은 귀금속촉매 물질인 백금에 바인더 물질이 혼합되어 코팅된 상태로서, 표면 색깔이 백금의 고유색을 띠는 것이 아니라 대략 검은색을 띠는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 촉매 코팅 멤브레인(10)은 촉매 기능을 수행하는 귀금속촉매 물질만이 멤브레인(20) 표면에 코팅된 것으로, 촉매 코팅 멤브레인의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인의 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 6은 샌딩처리 된 멤브레인의 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 제조방법은, 표면조도(surface roughness) 형성 단계(S10), 세척 단계(S20), 프리딥(pre-deep) 단계(S30), 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40), 무전해귀금속촉매도금층 형성 단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 표면조도 형성 단계(S10)는 멤브레인(20) 표면에 파라듐 시드가 흡착할 공간을 형성하기 위해 상기 멤브레인(20) 표면을 샌딩(sand spray) 처리하는 단계이다.
상기 샌딩 처리는 멤브레인(20) 표면에 금강사, 글라스파우더 또는 그 혼합물을 분사함으로써 수행될 수 있다.
그러면, 도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 샌딩 처리된 멤브레인(20)의 표면에는 파라듐 시드가 흡착할 공간인 요철(21)이 형성됨에 따라 멤브레인(20) 표면에 파라듐시드흡착층(30)을 형성할 수 있으며, 그리고 이와 같이 멤브레인(20) 표면에 파라듐시드흡착층(30)을 형성할 수 있게 되면, 무전해도금으로 상기 파라듐시드흡착층(30) 상부에 무전해귀금속촉매도금층(40)을 형성할 수 있다.
상기 세척 단계(S20)는 물과 세척액 등을 이용하여 멤브레인(20) 표면에 묻어 있는 샌딩 가루 등과 같은 오염물을 제거하는 단계이다.
상기 프리딥 단계(S30)는 상기 세척된 멤브레인(20)을 염산수용액 또는 황산수용액에 침지시키는 단계이다.
상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)는 상기 프리딥 단계(S30) 이후, 상기 멤브레인(20)을 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액에 침지시켜 상기 요철이 형성된 멤브레인(20) 표면에 파라듐시드흡착층(30)을 형성하는 단계이다.
여기서, 상기 프리딥 단계(S30)는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)에서 사용되는 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액의 농도가 상기 세척된 멤브레인(20)에 묻은 물에 의해 묽어지는 것을 방지하기 위한 단계이다.
예를 들어, 상기 프리딥 단계(S30)는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)에서 염산파라듐수용액이 사용되는 경우에는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40) 전에 미리 상기 세척된 멤브레인(20)을 염산수용액에 침지시켜 상기 세척된 멤브레인(20)에 묻은 물을 제거함으로써, 상기 염산파라듐수용액의 농도가 묽어지는 것을 방지할 수 있다.
또는, 상기 프리딥 단계(S30)는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)에서 황산파라듐수용액이 사용되는 경우에는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40) 전에 미리 상기 세척된 멤브레인(20)을 황산수용액에 침지시켜 상기 세척된 멤브레인(20)에 묻은 물을 제거함으로써, 상기 황산파라듐수용액의 농도가 묽어지는 것을 방지할 수 있다.
상기 무전해귀금속촉매도금층 형성 단계(S50)는 상기 파라듐시드흡착층(30)이 형성된 멤브레인(20)을 무전해귀금속도금액에 침지시킴으로써 상기 파라듐시드흡착층(30) 상부에 무전해귀금속촉매도금층(40)을 형성하는 단계이다.
또한, 상기 세척단계(S20)는 상기 샌딩처리된 멤브레인(20)을 물속에 침지시킨 상태에서 초음파를 발생시켜 상기 멤브레인(20)에 묻은 샌딩 가루를 제거하는 초음파 세척 단계(S21)와, 상기 초음파 세척된 멤브레인(20)을 물속에 침지시켜 세척하는 수세 단계(S23)와, 상기 수세 단계(S23) 이후, 상기 멤브레인(20)을 가성소다 등과 같은 세척액에 침지시켜 상기 멤브레인(20) 표면에 묻은 유분을 제거하는 침적탈지 단계(S25)와, 상기 침적탈지 단계(S25) 이후, 상기 멤브레인(20)을 물속에 침지시켜 세척하는 수세 단계(S27)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 프리딥 단계(S30)에서의 염산수용액 또는 황산수용액의 온도는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)에서의 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액의 온도보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상기 염산수용액(또는, 황산수용액)의 온도는 대략 50 ~ 90℃이고, 상기 염산파라듐수용액(또는, 황산파라듐수용액)의 온도는 상온(常溫, ordinary temperature)일 수 있다.
그러면, 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)에서의 파라듐시드흡착층(30) 형성시, 상기 멤브레인(20)이 침지되는 수용액 즉, 염산수용액(또는, 황산수용액)과 염산파라듐수용액(또는, 황산파라듐수용액)의 온도차에 의한 상기 멤브레인(20) 표면에 형성된 요철(21)의 팽창과 수축에 의해, 상기 멤브레인(20) 표면에는 상기 흡착된 파라듐 시드(34)를 잡아주는 포켓(25)이 형성될 수 있다.
여기서, 상온(常溫, ordinary temperature)은 일상생활에서의 보통 온도로서, 우리나라의 경우 여름철에는 대략 30℃, 겨울철에는 대략 15℃를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서 상온은 대략 15 ~ 30℃를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 다만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며, 가열과 냉각을 가하지 않은 일상생활에서의 보통 온도이면 모두 본 발명에 따른 상온의 범위에 포함될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 포켓(25) 형성 과정을 설명하면, 다음과 같다.
도 7은 프리딥 후 멤브레인의 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 8은 파라듐시드흡착층 형성 초기의 멤브레인 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 9는 파라듐시드흡착층 형성이 진행되는 과정의 멤브레인 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 10은 파라듐시드흡착층 형성이 완료된 상태의 멤브레인 표면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 7에서 보이는 바와 같이, 멤브레인(20)이 상기 프리딥 단계(S30)에서 상온보다 높은 대략 50 ~ 90℃인 염산수용액(또는, 황산수용액)에 침지되면, 상기 멤브레인(20)이 팽창됨에 따라 상기 멤브레인(20) 표면에 형성된 요철(21)도 함께 팽창될 수 있다.
이후, 상기 요철(21)이 팽창된 상태의 멤브레인(20)이 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계(S40)에서 상기 염산수용액(또는, 황산수용액)의 온도보다 낮은 대략 상온인 염산파라듐수용액(또는, 상기 황산파라듐수용액)에 침지되면, 도 8에서 보이는 바와 같이, 상기 파라듐시드흡착층(30) 형성 초기에는 상기 팽창된 요철(21)의 하단부터 파라듐 시드(35)가 흡착된다.
이후, 도 9에서 보이는 바와 같이, 상기 팽창된 멤브레인(20)은 소정의 시간이 경과하면서 상기 염산수용액(또는, 황산수용액)과 상기 염산파라듐수용액(또는, 상기 황산파라듐수용액)의 온도차에 의해 다시 수축하게 됨에 따라 상기 팽창된 요철(21)도 함께 수축하게 되는데, 이때 상기 팽창된 요철(21)의 하단(22)은 상기 팽창된 요철(21)의 하단(22)에 흡착된 파라듐 시드(35)에 의해 수축이 원활하게 진행되지 않는 반면, 상기 팽창된 요철(21) 사이의 마루(23)는 상기 팽창된 요철(21)의 하단(22)보다 더 원활하게 수축이 진행하게 되고, 그에 따라 상기 멤브레인(20) 표면에는 상기 팽창된 요철(21)의 하단(22)에 흡착된 파라듐 시드(35)를 잡아주는 포켓(25)이 형성될 수 있게 된다.
이후, 도 10에서 보이는 바와 같이, 상기 파라듐시드흡착층(30) 형성이 완료되면, 상기 포켓(25)이 잡아주고 있는 상기 팽창된 요철(21)의 하단(22)에 흡착된 파라듐 시드(35) 상부에 파라듐 시드(37)가 흡착되면서, 상기 형성이 완료된 파라듐시드흡착층(30)은 상기 포켓(25)에 의해 매우 견고한 상태로 상기 멤브레인(10) 표면에 흡착될 수 있게 된다.
이후, 상기 파라듐시드흡착층(30)이 형성된 멤브레인(20)을 무전해귀금속도금액에 침지시키면(S50), 도 2에서 보이는 바와 같이, 상기 무전해귀금속촉매도금층(40)이 상기 포켓(25)에 의해 멤브레인(10) 표면에 매우 견고하게 흡착된 파라듐시드흡착층(30) 상부에 형성됨에 따라, 상기 무전해귀금속촉매도금층(40)은 상기 멤브레인(10) 표면에 매우 견고한 상태로 형성될 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 촉매 코팅 멤브레인 제조방법에 의하면, 종래의 고가장비를 이용한 증착 방법과 달리 저비용으로 대량생산이 가능한 무전해도금 방식을 이용하여 멤브레인(20) 표면에 귀금속촉매 물질만으로 이루어진 무전해귀금속촉매도금층(30)을 견고하게 코팅할 수 있어서, 전체적인 제조원가를 절감할 수 있으며, 촉매 코팅 멤브레인의 성능을 향상시킬 수 있으며, 나아가 귀금속촉매 코팅의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 멤브레인 표면에 무전해귀금속촉매도금층이 형성된 촉매 코팅 멤브레인(Catalyst Coated Membrane: CCM)과, 이러한 촉매 코팅 멤브레인의 제조방법에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
10 : 촉매 코팅 멤브레인(Catalyst Coated Membrane: CCM)
20 : 멤브레인 30 : 파라듐시드흡착층
40 : 무전해귀금속촉매도금층

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 멤브레인 표면을 샌딩 처리하는 표면조도 형성 단계;
    상기 샌딩 처리된 멤브레인을 세척하는 세척 단계;
    상기 세척된 멤브레인을 염산수용액 또는 황산수용액에 침지시키는 프리딥 단계;
    상기 프리딥 단계 이후, 상기 멤브레인을 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액에 침지시켜 상기 멤브레인 표면에 파라듐시드흡착층을 형성하는 파라듐시드흡착층 형성 단계; 및
    상기 파라듐시드흡착층이 형성된 멤브레인을 무전해귀금속도금액에 침지시켜 상기 파라듐시드흡착층 상부에 무전해귀금속촉매도금층을 형성하는 무전해귀금속촉매도금층 형성 단계;를 포함하고,
    상기 프리딥 단계에서의 염산수용액 또는 황산수용액의 온도는 상기 파라듐시드흡착층 형성 단계에서의 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 촉매 코팅 멤브레인 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 염산수용액 또는 상기 황산수용액의 온도는 50 ~ 90℃이고, 상기 염산파라듐수용액 또는 상기 황산파라듐수용액의 온도는 상온인 것을 특징으로 하는 촉매 코팅 멤브레인 제조방법.
  8. 멤브레인 표면을 샌딩 처리하는 표면조도 형성 단계;
    상기 샌딩 처리된 멤브레인을 세척하는 세척 단계;
    상기 세척된 멤브레인을 염산수용액 또는 황산수용액에 침지시키는 프리딥 단계;
    상기 프리딥 단계 이후, 상기 멤브레인을 염산파라듐수용액 또는 황산파라듐수용액에 침지시켜 상기 멤브레인 표면에 파라듐시드흡착층을 형성하는 파라듐시드흡착층 형성 단계; 및
    상기 파라듐시드흡착층이 형성된 멤브레인을 무전해귀금속도금액에 침지시켜 상기 파라듐시드흡착층 상부에 무전해귀금속촉매도금층을 형성하는 무전해귀금속촉매도금층 형성 단계;를 포함하고,
    상기 세척 단계는,
    상기 샌딩처리된 멤브레인을 물속에 침지시킨 상태에서 초음파를 발생시켜 상기 멤브레인에 묻은 샌딩가루를 제거하는 초음파 세척 단계;
    상기 초음파 세척된 멤브레인을 물속에 침지시켜 세척하는 수세 단계;
    상기 수세 단계 이후, 상기 멤브레인을 세척액에 침지시켜 상기 멤브레인 표면에 묻은 유분을 제거하는 침적 탈지 단계; 및
    상기 침적 탈지 단계 이후, 상기 침적 탈지된 멤브레인을 물속에 침지시켜 세척하는 수세 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 코팅 멤브레인 제조방법.
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US20040237780A1 (en) * 2003-03-21 2004-12-02 Worcester Polytechnic Institute Method for fabricating composite gas separation modules
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JP2015502253A (ja) 2011-12-20 2015-01-22 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 複合金属ガス分離膜を作製する方法

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