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광촉매 효과 향상을 위한 이산화티타늄 합성 (실리카도핑)

*재*
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최초 등록일
2020.12.27
최종 저작일
2017.06
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소개글

"광촉매 효과 향상을 위한 이산화티타늄 합성 (실리카도핑)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론

2. 이론적 배경
2.1. 광촉매 반응
2.2. 이산화티타늄(TiO)
2.3. 졸-겔(Sol-Gel)법
2.4. 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)
2.5. Micro Raman Spectrometer
2.5. 자외선/가시광선 분광광도계(UV-Vis Spectrophotometer)

3. 실험
3.1. 실험기구 및 시약
3.1.1. 실험기구
3.1.2. 시약
3.2. 실험방법
3.2.1. 전체적인 개략도
3.2.2. 실험방법
3.3. 분석결과
3.3.1. FE-SEM 분석
3.3.2. Raman 분석
3.3.3. UV-Vis분석

4 토론
4.1 토론

5. 결론

6. 참고문헌

본문내용

광촉매 반응에 대한 최근 연구 동향은 크게 물을 분해하여 수소와 산소를 생성시킴으로써 차세대 청청에너지를 얻고자 하는 에너지 측면과 화학반응을 촉진시켜 물질을 합성하거나 물이나 공기 중의 유기화합물을 산화 분해시키는 환경적 측면 두가지로 나눌수 있다. 특히 두 번째는 최근 산업기술의 발달과 함께 사용되고 있는 유기 화합물로 인해 대기, 수질, 토양, 해양 등에서 발생하고 있는 심각한 환경문제를 해결할 수 있는 열쇠로 보인다. 광촉매 재료로 사용되는 대표적인 물질로는 TiO(anatase), TiO(rutile), ZnO, Cds, ZrO, SnO, VO, WO 등과 perovskite결정 구조인 복합금속 산화물 SrTiO 등이 있으며 반응 조건과 활성 정도를 비교하였을 때 광촉매 활성도가 가장 좋은 물질은 TiO이다.
대표적인 광촉매 물질인 TiO는 저렴한 비용과 높은 광안정성, 낮은 독성, 높은 내화화학성 그리고 3.0 ~ 3.2 eV의 넓은 밴드갭을 갖고 있기 때문에 광촉매, 광감응제, 광전극 등으로 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 TiO는 밴드갭 에너지가 약 3.2 eV로 비교적 크기 때문에 태양광의 약 5% 정도인 자외선 부근이 빛(파장, <380nm) 만이 광촉매 반응에 이용된다는 점과 입자형태로서 비표면적이 낮고 액상반응 후 분리하기 힘들며, 반응 시 입자들간의 뭉침 현상으로 광활성 효율을 떨어트리는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 TiO를 SiO와 합성하여 이성분계 산화물을 제작함으로써 TiO가 지닌 3.2 eV의 밴드갭 에너지를 줄임으로써 가시광선 영역의 흡수를 향상시킬 수 있다.
일반적으로 전기방사법은 용매에 용융 및 합성이 가능한 모든 고분자 재료라면 쉽게 나노섬유를 제작할 수 있으며, 유연성 및 높은 비표면적 때문에 여과용 필터나 전도성 광섬유뿐만 아니라 생화학방어의복분야, 의약분야 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있다.

참고 자료

Kwang-Il Choi,. Fabrication and Photocatalytic Activity of TiO2 Nanofibers Dispered with Silica Nanoparticles(2014)
Kim, J. H., “Photocatalysts for Hydrogen Production from Solar Water Splitting, ” Clean Technology, 19(3), 191-200(2013).
Watthanaarun, J., Pavarajarn, V. and Supaphol, P, “Titanium (IV) Oxide Nanofibers by Combined Sol-gel and Electrospinning Techniques: Preliminary Report on Effects of Preparation Conditions and Secondary Metal Dopant, ” Sci. Technol. Adv. Mater., 6(3-4), 240-245(2005).
Hou, Z., Li, X., Li, C., Dai, Y., Ma, P. A., Zhang, X., Kang, X., Cheng, Z. and Lin, J, “Electrospun Upconversion Composite Fibers as Dual Drugs Delivery System with Individual Release Properties, ” Langmuir., 29(30), 9473-9482(2013).
Joo, J. B., Zhang, Q., Dahl, M., Lee, I., Goebl, J., Zaera, F. and Yin, Y., “Control of the Nanoscale Crystallinity in Mesoporous TiO2 Shells for Enhanced Photocatalytic Activity, ” Energy Environ. Sci., 5, 6321-6327(2012).
Lou, Z., Li, F., Deng, J., Wang, L. and Zhang, T., “Branch-like Hierarchical Heterostructure (α-Fe2O3/TiO2): A Novel Sensing Material for Trimethylamine Gas Sensor,” ACS applied materials & interfaces, 5(23), 12310-12316(2013).
Ai, G., Sun, W. T., Zhang, Y. L. and Peng, L. M., “Nanoparticle and Nanorod TiO2 Composite Photoelectrodes with Improved Performance, ” Chem. Commun., 47, 6608-6610(2011).
Choi, K. I., Ho Lee, S., Park, J. Y., Choi, D. Y., Hwang, C. H., Lee, I. H. and Hwa, C. M., “Fabrication and Characterization of Hollow TiO2 Fibers by Microemulsion Electrospinning for Photocatalytic Reactions,” Mater. Lett., 112, 113-116(2013).

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