탄소 도핑된 타이타니아 거대기공성 구조의 제조 및 가시광 광촉매 응용
C-doped TiO2 Macroporous Structures for Visible-light Photocatalysts
- 주제(키워드) 역전오팔 , 타이타니아 , 가시광 , 광촉매
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문준혁
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000049366
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
TiO2(titania) is the best photocatalyst so far. Unfortunately, due to the mass transport limitation and photon transport limitation it is difficult to commercialization of photoreactor. Active surface area of powdery TiO2 is decreased by fixing with a organic/ inorganic binder. Also TiO2 is inactive under visible light due to the wide band gap. In this study, we had fabricated carbon-doped TiO2 inverse opals (one of the three-dimensional macroporous structures) by soft templating and PF resol coating. Inverse opal has continuous and periodically porous networks and controllable pore size, so it is easy to transport large molecules. Carbon coating enhanced thermal stability and optical properties of TiO2 inverse opals.
more초록/요약
TiO2는 광학적 및 전기적 특성, 화학적 안정성, 무독성으로 인하여 광촉매로써 널리 이용되고 있다. 최근에는 가시광 활성을 위한 도핑 및 복합소재화와 물질 전달 향상을 위한 매크로, 매조 기공 구조를 가진 광촉매 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 단분산된 고분자 입자의 자기조립을 이용한 주형을 제조하고, 입자 사이에 타이타니아 나노 입자를 주입한 후 열처리를 통해 주형을 제거하여 역전오팔 구조를 제조하였다. 역전오팔 구조 표면에 페놀-포름알데하이드 레졸 코팅을 통해 탄소 도핑된 타이타니아 다공성 소재를 제조하였다. 탄소 도핑된 타이타니아 역전오팔 소재의 표면은 고분자 주형이 제거된 빈 공간이 (111) 결정면을 가지며, 약 110 nm 크기의 내부 기공이 서로 연결된 매크로 기공 구조를 갖는다. 탄소 코팅 효과로 인한 타이타니아의 상변화 억제와 도핑 효과를 X선 회절 분석을 통해 확인하였고, 자외선 및 가시광선 분광분석법을 통해 광흡수 및 밴드갭 감소를 통한 가시광 광활성을 확인하였다. 가시광선 영역(400-700 nm)에서 메틸렌블루 분해 실험을 통해 탄소 코팅 및 표면적 증가에 따라 반응 속도 상수가 증가함을 확인하였다. 매크로 기공 구조와 메조 기공의 물질 전달에 따른 광촉매 활성을 비교하기 위하여, 점성이 다른 두 용매에서 역전오팔 구조와 나노 입자 박막을 메틸렌블루 분해 반응 속도 상수를 구하였다.
more