TiO2 기반의 광촉매 합성에서 아세트산 촉매제의 효과 (Effect of Acetic Acid Catalyst in Synthesis of TiO2 Based Photo Catalyst)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 25권 / 2호 / 27 ~ 34페이지
· 저자명 : 이희라, 김기출

초록

이산화티탄 나노입자는 자외선 영역에서 높은 광촉매 활성도를 갖고 있는 화학적으로 안정하고, 독성이 없는 저가의 소재이다. 본 연구에서는 졸-겔 공정과 수열처리 공정을 접목하여 졸-겔 공정의 축합반응 촉매제인 아세트산의 첨가량을 변화시키면서 TiO2 나노입자와 TiO2@GO 나노복합체를 합성하였다. 합성된 TiO2 나노입자와TiO2@GO 나노복합체의 광촉매 활성도를 가시광선 영역과 자외선 영역에서 메틸렌 블루 용액의 광분해 실험으로조사하였다. 그 결과, 아세트산이 첨가되지 않았을 때에는 아나타제 결정상과 루틸 결정상이 혼합된 TiO2 나노입자가 합성되었지만 아세트산이 첨가되면 순수한 아나타제 결정상의 TiO2 나노입자가 합성되었다. 또한 아세트산의 첨가량이 증가할수록 자외선 영역에서 TiO2 나노입자 및 가시광선 영역에서 TiO2@GO 나노복합체에 대한 메틸렌 블루 용액의 광분해가 증가하였다. 이것은 아세트산의 첨가에 따라 결정성이 향상되고, 합성되는 TiO2 나노입자의 크기가 작아져서 비표면적이 증가하여 광촉매 활성도가 향상된 것에 기인한다. 아나타제 TiO2@GO 나노복합체는 가시광선 영역 및 자외선 영역에서 높은 광촉매 활성도가 필요한 분야에 적용될 수 있을 것으로 전망된다.

영어초록

Titanium dioxide nanoparticles (NPs) are low-cost materials with chemical stability, nontoxicity, and high photocatalytic activity in the ultraviolet range. In this study, TiO2 NPs and TiO2@GO nanocomposites(NCs) were synthesized using a hybridized sol-gel and hydrothermal process, adding different quantities of acetic acid to catalyze a condensation reaction in the sol-gel process. The photocatalytic activity of the TiO2 NPs and TiO2@GO NCs was investigated in the visible light and ultraviolet (UV) range with the photodegradation of a methylene blue (MB) solution. As a result, mixed anatase and rutile TiO2 NPs were synthesized without acetic acid, whereas pure anatase TiO2 NPs were synthesized after adding acetic acid. The photodegradation of a MB solution using TiO2 NPs in the UV range and TiO2@GO NCs in the visible light range increased as the acetic acid quantity was increased.
This result was attributed to the enhanced crystallinity and increased photocatalytic activity due to the larger specific surface area of the decreasing TiO2 NPs size after adding acetic acid. The anatase TiO2@GO nanocomposites can be applied in fields requiring high photocatalytic activity in visible light and ultraviolet range.

참고자료

· 없음