[광촉매]광촉매

소개

2)TiO2 광촉매

광촉매의 원료로 사용이 가능한 반도체의 성격을 가지고 있는 물질은 CdS, CdSe, ZnO, TiO2등 여러 가지가 있지만 그 중에서도 TiO2가 가장 많이 사용된다.
TiO2가 가장 많이 사용된 이유는 빛에 의한 부식성이 없고 생물학적 화학적으로 무해하여 인체에 영향을 주지 않을뿐더러 광촉매의 용매로 사용되는 산, 염기, 유기용매에 대해 안정적이며 경제적인 측면에서도 저렴하기 때문이다. TiO2는 집의 도로나 화장품의 백색안료로나 자동차 도로, 플라스틱, 잉크, 종이 등에도 사용되고 무해성과 안정성이 입증되어 식품에도 포함되어 사용되고 있다. 자원적으로도 매우 풍부하고 내구성, 내마모성이 좋아 시공 후 오랫동안 사용되어야 하는 광촉매의 원료로 매우 적합하다.

목차

1. 실험목적
2.이론적 배경
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 고 찰

본문내용

3)TiO2광촉매 반응의 원리

반도체 에너지 밴드는 가전자대(Valence band), 전도대(Conduction band) 및 이들 사이에 금지대(Band gap)가 존대한다.
TiO2의 경우에 금지대의 에너지 gap이 3.2eV로 이 이상의 에너지를 흡수한 가전자대의 전자는 여기(Exciting)되어 전도대로 이동하게 되어 이동이 자유롭게 된다.
전자가 여기 할 때 가전자대에는 정공(hole)이 되고 역시 이동은 자유롭게 된다. 따라서 자외선(UV)을 조사하게 되면 여기상태, 즉 활성 상태가 된다.

TiO2의 경우 정공의 산화력이 보다 강력하기 때문에 주로 수산기라디칼(OH radical)이 유기물질을 산화시켜 탄산가스(CO2)와 물(H2O)로 산화 분해한다. 또한 균이 사멸하지 않는 약한 자외선 광량에서도 항균력을 나타낸다. 다음 그림은 이러한 TiO2반응 경로를 나타낸다.

수산라디칼의 산화력은 다른 산화제의 산화력을 비교 했을때 매우 월등하며 높은 산화, 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, 휘발성 유기 화합물(VOCs) 및 각종 악취물질을 효과적으로 분해하며, 축산폐수, 오수, 공장 폐수의 BOD, 색도 및 난분해성 오염물질, 환경 호르몬등을 완벽히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 병원성 대장균, 황색포도구균, O-157등 각종 병원균과 박테리아를 99%이상 살균하는 등 모든 대상물질을 산화 시키는 능력을 갖고 있다.

●광촉매의 반응 메카니즘
Direct photolysis
RX + hν → RX* → product
Electron-Hole generation
TiO2 + hν → TiO2+ h+ + e-
Oxidation & Reduction
O2 + e- → O2-
RX + h+ → RX+
OH radical generation
2O2-+ 2H2O → 2OH + 2OH-+ O2
h++ H2O → OH + H+
h++ OH- → OH

참고자료

· ● http://www.envidoctor.com
· ● www.kisti.re.kr
· ● www.kosen21.org
· ● http://www.threebond.co.jp/en/technical/technicalnews/pdf/tech62.pdf
· ● http://www.cru-z.com/arc-e/contents/04.html
· ● http://irrmawww.epfl.ch/~cangiani/data/tesi.pdf