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칼릭스아렌이 그라프트된 TiO2 나노입자의 전하이동착체의 형성과 발광현상

전문가 제언
○ TiO2를 광촉매로 사용하거나 태양전지의 전기원으로 사용하기 위해서는 가시광역에서 광자의 흡수를 높여야 하며 이를 목적으로 하는 연구가 세계적으로 널리 활발하게 연구되고 있다. TiO2의 광자흡수를 증가시키기 위한 치환기 도입, TiO2 표면의 광증감을 위한 염료의 흡수가 시도되었는데, 염료의 광증감 방법은 흡수된 광에 의해 여기된 염료로부터 반도체 산화물의 전도대로 전자를 이동시키는 방법을 택한다.

○ 또 다른 방법으로는 유기분자를 TiO2 표면에 흡수시켜 TiO2와 흡수된 유기화합물 간에 전하이동 착체를 형성시킨 후 유기분자나 산화물입자보다 낮은 에너지의 광자를 흡수함으로서 TiO2 표면에 광증감 효과를 부여하는 방법이 있는데, 이 방법에서는 광증감이 바닥상태의 유기분자에서 분자를 여기하지 않고 직접 산화물 입자의 전도대로 전자를 공급할 수 있는 이점이 있다.

○ 페놀과 관련물질들은 TiO2의 전하이동 증감제로 알려져 있으며 이들의 흡수와 CT 착체의 형성 메커니즘은 분광학적, 화학적으로나 이론적으로 많은 연구결과가 축적되어 있는데 칼릭스아렌(calixarene)은 페놀고리들이 공유결합으로 연결된 큰 고리화합물로서 페놀고리의 p-위에 t-부틸, 브롬, 나이트레이트 등의 치환기를 가지며 o-위에 페놀고리 사이를 연결하는 메틸렌 또는 황의 다리를 가진 다양한 종류의 칼릭스아렌의 합성이 보고되었다.

○ 칼릭스아렌은 아직 TiO2의 증감제로서 검토된 바 없었으나 페놀고리로 구성되어 있어서 천이금속이나 전형금속과 칼릭스아렌의 아래쪽(p-위의 반대쪽)에 있는 산소원자를 통해서 σ형의 착체를 형성할 수 있는 것으로 기대되는데 본고에서는 TiO2 나노입자 표면에 칼릭스아렌을 그라프트 시키고 이들 생성물의 구조, 물리 화학적 성질과 발광성을 조사한 결과를 보고하고 있는데, 이들은 안정한 전하이동 착체를 형성하며 광학 관련 TiO2의 활용 확대에 기여할 수 있는 연구 자료로 사료된다.
저자
Notestein, JM; Iglesia, E; Katz, A; AF Notestein, Justin M.; Iglesia, Enrique; Katz, Alexander
자료유형
학술정보
원문언어
영어
기업산업분류
화학·화공
연도
2007
권(호)
19(20)
잡지명
Chemistry of materials
과학기술
표준분류
화학·화공
페이지
4998~5005
분석자
마*일
분석물
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