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TiO2의 광유도 반응성

전문가 제언: ○ TiO2 반도체의 띠-갭보다 더 높은 에너지의 빛을 조사시키면 VB에서 CB로 전자가 들뜨게 되어 전도성전자와 구멍이 되고 에너지-풍부한 전자-구멍 쌍을 형성하는데, 이 에너지는 전기적으로는 태양전지, 화학적으로는 광화학적 촉매작용 및 촉매 표면 그 자체를 변화시키는 데 사용될 수 있다. TiO2는 모든 응용 분야에서 가장 중요하고 가장 광범위하게 사용되는 화합물의 하나이다. TiO2의 소개, 광유도 과정, 광촉매와 메커니즘 및 광활성 물질로 TiO2의 응용연구를 광범위하고 체계적으로 고찰하여 산업적 실용화를 촉진하는 데 도움이 된다.

○ TiO2는 아주 다양한 유기물, 바이러스, 세균, 진균류 및 암세포에 대한 환경오염 제거의 광촉매로 작용하여 이들을 분해하고 무기화하여 CO2, H2O 및 무해한 무기음이온이 되게 한다. 최근 발견된 한 특수한 현상은 TiO2 표면에서 구멍들의 포획은 높은 젖음성을 갖는 “광유도 초-친수성”(PSH)은 불용성 오염물질 제거에 특히 유용하다. TiO2는 화학적 안정성, 무독성, 낮은 가격 및 다른 유리한 성질들 때문에 아주 중요하다. 입자의 크기가 5∼25nm로 감소되면 반도체 성질로부터 분자성질로 전이되며, 양자-크기인 나노-입자의 양자화효과는 입자들에서 전하운반체의 파동함수는 전체 반도체입자에 퍼지며, 표면의 화학종들과 반응하기 위해 확산이 불필요하고 1에 가까운 양자수율을 얻는다.

○ TiO2의 광유도 반응성을 이용한 광전지로 얻은 전기에너지는 청정에너지이며 물과 공기의 정화와 유기, 무기 또는 생물체 오염물질의 제거 등은 환경기술 ET에 해당되고, 나노-크기의 광촉매 응용은 NT에 속하며, 살균작용과 항-종량 활성도 응용은 BT에 대응되며, 광유도 반응성 이외의 가스탐지기와 농도 측정, 유기합성촉매 등을 포함하는 광대한 이 분야의 연구개발을 규격화와 표준화로 보편 타당화한 차원에서 진전된 제2세대 TiO2의 산업적 활용에 대한 전망과 도전은 부가가치 창출에 획기적인 결과가 기대된다.

저자: Carp, O; Huisman, CL; Reller, A
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