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TiO2/Ag 나노복합체에 기초한 미세불균일 광촉매에서의 금속나노입자의 역할(Role of metal nanoparticles in TiO2/Ag nanocomposite-based microhetergenous photocatalysis)

전문가 제언: □ 최근의 웰빙 선호현상의 유행과 실내 공기 질 관리법 시행으로 건축자재의 유해물질 방출 등급표시가 의무화되고 있어 건물바닥재 및 벽체에 광촉매를 첨가한 친환경적 제품 및 은의 항균작용을 이용한 다양한 제품 등이 활발하게 출시되고 있다. 바야흐로 광촉매와 은 나노복합체가 우리 일상생활에 깊숙이 침투하고 있어 이 분야의 연구개발에 더욱 박차를 가하는 동기부여가 되고 있다.

□ 일반적인 원리로서, 나노크기의 반도체와 금속은 유별난 촉매 및 광전자적 성질을 가지므로 이에 특별히 주목하여 강도 높은 연구가 수행되어왔다. 이 성질을 이용하여 응용에 적합한 나노구조물질의 설계 및 제조를 목표로 한다. 고유한 금속-반도체 산화물간의 상호작용은 향상된 촉매활성을 나타내고, 이때의 산화물은 정밀한 기능역할을 함으로서 통상적으로 간단한 담체로서의 역할과는 아주 다르다.

□ 귀금속과의 결합이 광으로 생성된 전하운반자의 신속한 재결합을 감소시켜 반도체 산화물의 광촉매능력 및 광화학적 응답을 증진하는 것을 보여주고 있다. 여러 가지 물질 중 잘 알려진 TiO2 및 은에서의 새로운 나노복합체 시스템의 실현에 아직도 미 탐구된 기회로 남아있는 실정으로서 딴 금속에 비하여 연구가 덜 되어 있다. 나노규모에서 은의 크기와 형체에 따라 광학적 성질과 촉매활성이 달라지는 특성이 있어 입자크기를 조절하여 원하는 촉매활성을 얻을 수 있다. 그러나 전통적인 방법인 물리적 혼합 또는 화학적 침전으로 크기나 입자 표면의 형태학적 특성 및 금속 클러스터의 분산을 제어하는 것은 어렵다. 이를 극복하기 위하여 여러 가지 방법이 시도되었으나, 본 논문에서는 유기물에 가용성 아나타제 TiO2 나노막대가 분산된 은 나노입자의 안정제로 작용하고 있다. 이 나노막대가 전통적인 계면활성제 분자처럼 작용하여 유기 안정제 또는 첨가제를 사용하지 않고 은 나노클러스터를 생성할 수 있는 편리한 방법이라고 생각된다. 현 단계에서 합성할 수 있는 나노소재에 관한 다양한 연구, 새로운 합성법의 개발연구, 촉매로서의 특성, 크기에 따른 물성 및 양자효과, 물질표면 및 계면의 특성, 반도체산화물/금속간의 연구 등은 나노신소재연구 단계에서 다루어야 할 중요과제라고 생각한다.

저자: Cozzoli, PD; Fanizza, E; Comparelli, R; Curri, ML; Agostiano, A; Laub, D
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