이종 접합 구조를 갖는 TiO2/WO3 이중 박막의 광유기 친수 특성 (Photoinduced Hydrophilicity of Heterogeneous TiO2/WO3 Double Layer Films)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 28권 / 11호 / 715 ~ 720페이지
· 저자명 : 오지용, 이창현, 이병로, 김화민

초록

TiO2는 효과적인 광촉매 물질로 알려져 있다. TiO2에 자외선을 조사하면, 전자와 정공 쌍이 생성되고, 이들은 각각 표면에 흡착물의 산화를 줄인다. 그리고 O2나 OH와 같은 라디칼 (radical)을 생성시킨다. 이들 라디칼은 대부분의 유기화합물들을 해리할 수 있기 때문에 물과 공기 정화에 응용하기 위한 광범위한 연구들이 수행되고 있다. 특히, TiO2의 UV광 조사에 의한 접촉각 0°의 초친수 표면 생성에 대한 연구들이 진행되고 있다. 이 현상들은 이미 자가 세정 외장타일과 김 서림 방지 거울과 같은 다양한 산업적인 제품에 응용되고 있다. 그러나 표면의 젖음성 변환 (wettability conversion)에는 태양과 같은 큰 세기의 UV광이 요구되기 때문에 현재는 야외 (outdoor)에서만 응용되고 있는 실정이다. 하지만 최근에는 TiO2 광촉매의 활성화를 개선하기 위한 많은 연구들이 수행되고 있다. 특히, 광촉매 작용의 효율은 이종의 접합 반도체 시스템에서 크게 개선되는 것으로 알려져 있다. 이는, 광 생성된 전하 운반자들의 재결합(recombination)이 다른 두 반도체 입자들 사이에서 광 생성 전하들의 전이(transfer)에 의해 억제되기 때문이다. CdS/TiO2, TiO2/SnO2, WO3/WS2, TiO2/ZnO, TiO2/WO3와 같은 많은 이종 접합 반도체 시스템들이 연구되고 있다. 본 연구에서는 TiO2 표면의 광유기(photoinduced) 친수성 반응을 향상시키기 위해서, 보통의 고주파 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 TiO2/WO3와 같은 이종의 이중 층 (heterogeneous double layers)의 박막을 제작하였으며, 이들의 광유기 친수 성질을 조사하였다. 이들 두 박막 사이에서의 전하 전이(charge transfer) 과정과 TiO2 표면의 친수 변환에 대한 WO3층의 가시 광 여기에 의한 효과들을 논의할 것이다. 또한 이중층의 구조를 갖는 TiO2/WO3 박막이 형광등과 같은 실내 불빛에 의해서도 고도의 친수성을 생성할 수 있음을 보고하고자 한다.

영어초록

The photoinduced hydrophilicity of TiO2/WO3 double layer films was fabricated by using a conventional rf-magnetron sputtering method. The photoinduced hydrophilic reaction of the TiO2 surface was enhanced by the presence of WO3 under the TiO2 layer by irradiation of a 10 W cylindrical fluorescent light bulb. However, when the TiO2 and WO3 layers were separated by an insulating layer, the surface did not appeared high hydrophilic, under the same light bulb. The enhanced photoinduced hydrophilic reaction can be explained by the charge transfer between TiO2 and WO3 layers. It was also demonstrated that visible light passing through the TiO2 layer could excite WO3. Thus, visible light can be used for the hydrophilic reaction in the present TiO2/WO3 system.

참고자료

· 없음