화학공학소재연구정보센터
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.13, No.3, 216-223, May, 2002
마이크로에멀젼에서 제조된 나노크기의 이산화티탄에 의한 p-니트로페놀의 광분해 반응
A Photocatalytic Degradation of p-Nitrophenol over Nanosized Titanium Dioxide Prepared in Microemulsion
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초록
음이온의 AOT (sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate) 계면활성제를 사용하여 나노크기의 TiO2를 제조하였으며, TEM, XRD, BET, UV-DRS, TGA-DTA 등을 사용하여 마이크로에멀젼을 이용한 나노입자 제조시 W0 (H2O/AOT)비, R (H2O/TTIP)비에 따른 입자의 크기 및 결정성 등 물리적 성질을 조사하였다. 또한 제조된 TiO2 나노입자의 광촉매적 특성을 알아보기 위해 회분식 반응장치를 이용하여 p-니트로페놀의 광분해반응의 활성을 조사하였다. 제조된 TiO2 나노입자는 소성온도 300~600 ℃의 범위에서 anatase 구조가 형성되었으며, 소성온도 700 ℃에서 anatase 구조에서 rutile 구조로 전이되기 시작하였다. 입자크기는 Wo 비 및 R 비가 증가함에 따라 증가하였으나, Wo 비가 더 큰 영향을 나타내었다. 한편 p-니트로페놀의 광분해반응에서 반응성은 표면적과 결정크기보다는 입자 결정성의 영향을 많이 받았다. 또한 500 ℃에서 소성된 TiO2 촉매가 순수한 anatase 구조를 가지며 가장 높은 p-니트로페놀 분해활성을 보여주었다.
Nanosized titania sol has been produced by the controllled hydrolysis of titanium tetraisopropoxide(TTIP) in sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate(AOT) reverse micelles. The physical properties, such as crystallite size and crystallinity according to R and Wo ratios have been investigated by TEM, XRD, BET, UV-DRS, TGA and DTA. In addition, the photocatalytic degradation of p-nitrophenol has been studied in a batch reactor in the presence of UV light to compare the photocatalytic activity of prepared nanosized titania. It has shown that the anatase structure appeared in the 300~600 ℃ calcination temperature range, and the conversion of anatase into rutile started above 700 ℃. The crystallite size increased with increased R and Wo ratios, but Wo ratio showed a stronger effect on the crystallite size than R ratio. In the photocatalytic degradation of p-nitrophenol, the photocatalytic activity was mainly determined by the crystallinity of titania. In addition, the titania calcined at 500 ℃ resulted in the pure anatase structure that had the highest activity of the photocatalytic degradation of p-nitrophenol.
  1. Suryanyana C, Froes FH, Metall. Trans., 23A, 1071 (1992)
  2. Alivisatos AP, MRS Bull., Aug., 23 (1995)
  3. Chang WI, Kang SW, Lee KR, J. Korean Ceram. Soc., 35, 594 (1998)
  4. Arriagada FJ, Osseo-Asare K, Colloids Surf., 69, 105 (1992) 
  5. Beck C, Hartl W, Hempelmann R, J. Mater. Res., 13, 3174 (1998)
  6. Herrig H, Hempelmann R, Mater. Lett., 27, 287 (1996) 
  7. Palmisano L, Augugliaro V, Schiavello M, Sclafani A, J. Mol. Catal., 56, 284 (1989) 
  8. Moran PD, Bartlett JR, Bowmaker GA, Woolfrey JL, Cooney RP, J. Sol-Gel Sci. Technol., 15, 251 (1999) 
  9. Cullity BD, Elements of X-Ray Diffraction. Adison-Wesley, Reading, MA (1978)
  10. Reddy KM, Reddy CVG, Manorama SV, J. Solid State Chem., 158, 180 (2001) 
  11. Hirai T, Sato H, Komasawa I, Ind. Eng. Chem. Res., 32, 3014 (1993) 
  12. Fendler JH, Chem. Rev., 87, 877 (1987) 
  13. Wolf K, Yazdani A, Yates P, J. Air Waste Manage. Assoc., 41, 1055 (1991)
  14. Turchi CS, Ollis DF, J. Catal., 122, 178 (1990) 
  15. Hong SS, Lee MS, Kim JH, Ahn BH, Lim KT, Lee GD, J. Ind. Eng. Chem., 8(2), 150 (2002)