| 학회 | 한국화학공학회 |
| 학술대회 | 2010년 봄 (04/22 ~ 04/23, 대구 EXCO) |
| 권호 | 16권 1호, p.863 |
| 발표분야 | 촉매 및 반응공학 |
| 제목 | TiO2-xCx 광촉매 나노입자의 합성 및 밴드갭 에너지 조절 |
| 초록 | TiO2는 현재 가장 많이 이용되고 있는 대표적인 광촉매 물질이지만, 넓은 밴드갭 (3.0 ~ 3.2 eV) 으로 인하여 태양광을 고효율의 에너지로 전환하기가 어렵다. 이를 해결하기 위해서, TiO2 격자 내에 질소, 탄소, 황과 같은 불순물을 도핑하여 가시광선 하에서 TiO2가 활성을 띄도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 탄소 도핑은 다른 원소와 비교하여 상대적으로 적은 양으로도 밴드갭 에너지를 크게 낮출 수 있다.이 연구에서는 크기와 형태가 균일한 TiO2-xCx 광촉매 나노입자를 합성하는 방법을 제시하였으며, 가시광선 조사 하에서의 광촉매 특성에 대하여 다루었다. 더불어 합성 과정 중에서 합성 pH를 변화시킴으로써 광촉매 물질의 밴드갭을 쉽게 조절할 수 있음을 밝혔다. 도핑된 탄소는 TiO2 격자 내의 산소와 치환하여 위치하였음을 구조분석 등을 통하여 확인하였으며, 이렇게 치환된 탄소는 잉여전자를 제공함으로써 광촉매의 밴드갭 에너지를 가시광선 영역으로 감소시켰다. 탄소 불순물의 양은 0~6 %로 조절 가능하였으며, 이에 따라 밴드갭 에너지는 3.2 ~ 2.3 eV로 변화시킬 수 있었다. 하지만 가시광선 하에서 광촉매 페놀 분해 실험을 시행하였을 때 2.6 eV의 밴드갭 에너지를 가진 TiO2-xCx 광촉매가 가장 좋은 성능을 나타내었으며, 이는 valence band의 에너지 수준이 광촉매 산화 반응에 영향을 끼치기 때문임을 확인할 수 있었다. |
| 저자 | 윤형진1, 이현주2, 김남동1, 이민재1, 이종협1 |
| 소속 | 1서울대, 2연세대 |
| 키워드 | TiO2; carbon doping; photo-catalysis; visible light |
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| 원문파일 | 초록 보기 |
