전기분무 방법에 의한 탄소 도핑된 다공성 나노입자 합성 및 응용
fabrication of carbon doped porous nanoparticles through electrospray and their application
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 문준혁
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055438
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
타이타니아(TiO2)는 광학적 및 전기적 성질, 화학적 안정성 그리고 무독성으로 인하여 광촉매로써 널리 이용되고 있다. 그러나 타이타니아는 높은 밴드갭 에너지(Eg~3.2 eV)로 인하여 자외선 영역에서만 광활성을 보이게 된다. 이로 인해 태양광의 일부만(약 5 %)을 이용할 수 있기 때문에 타이타니아의 흡수 파장을 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동시켜 태양광을 좀 더 효율적으로 이용하기 위한 광촉매 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 타이타니아 나노입자 물/에탄올 용액을 이용하여 만든 분산액을 일렉트로스프레이 기법을 통해 타이타니아 볼을 제조하였고, 서로 다른 농도의 페놀-포름알데하이드 레졸 코팅을 통해 탄소가 코팅 및 도핑된 타이타니아 볼을 제조하였다. 일렉트로스프레이를 통해 높은 수율의 450±50 nm 크기의 타이타니아 입자를 을 수 있었다. 탄소가 표면에 코팅된 것은 육안으로도 식별이 가능하며 정밀 분석을 위해 라만 스펙트럼분석을 수행하였다. 탄소 코팅효과로 인한 고온에서의 타이타니아의 상변화 억제효과는 X선 회절 분석과 BET분석을 통해 확인하였고, X선 광전자 분광법을 통해 타이타니아에 카본이 도핑되었음을 확인하였다. 또한 자외선 및 가시광선 분광분석법을 통해 밴드갭 감소 및 가시광선영역의 광흡수를 확인하였다. 암실에서 메틸렌블루 흡착속도 실험을 통해 탄소 코팅 양에 따라 흡착 속도가 증가함을 확인 할 수 있었고 가시광선(400-700 nm)에서 분해실험을 통해 탄소함량에 따른 광촉매의 반응속도 상수를 구하였다. 마지막으로 염료분해반응 메커니즘을 확인하기 위해 분해실험에 전자 스캐빈저인 벤조퀴논을 첨가하여 수퍼옥사이드 음이온이 메틸렌블루를 분해하는데 지배적인 역할을 한다는 것을 확인 하였다.
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