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에어로졸에 의한 촉매와 흡착제 제조 및 응용

전문가 제언: ○ 나노 단위의 분체는 액체, 기체 및 고체를 통해서 얻을 수 있다. 액체 법에는 졸겔법과 수열 합성법 등이 있고 고상법에는 고체를 직접 분쇄하거나 기계적인 합성에 의존 한다. 기상법에는 스프레이 건조, 증발응고, 화학증착, 불꽃 합성 및 플라스마 법 등이 있다. 메조 크기 기공을 가진 재료를 액상 법으로 합성할 때 일반적으로 졸겔법이나 수열합성법으로 제조하였다.

○ 제조된 메조 크기의 기공을 가진 다공체는 기공이 질서 정연하게 배열되어 흡착, 물질분리, 촉매 및 환경오염 조절 등에 유용하게 사용되었다. 그러나 일반적으로 사용 해 왔던 액체 법은 반응이 느리고 시간이 많이 소요되는 점이 흠이다. 이에 비하여 에어로졸 공법은 반응속도가 빠르고 장비가 간단한 점이 특징이다. 에어로졸 공법으로 마이크론 단위의 비표면적이 크고 기공 경 분포가 좁아서 아세톤과 같은 휘발성 유기물질의 흡착능이 뛰어난 흡착체를 얻을 수 있다. 또 질소 도핑 TiO2도 플라스마법으로 나노 입자를 얻었다.

○ 산화티타늄 광촉매는 향료, 고분자, 염료, 계면활성제, 농약 등 유해한 물질을 함유한 오염된 물을 탄산가스나 물 및 무기산으로 분해할 수 있어서 오염된 물을 정화하는데 아주 유용한 재료이다. TiO2에 그 밴드-갭보다 더 높은 에너지의 자외선을 조사하면 전자정공 쌍이 생성하고 산화물 표면에 히드록실기가 생성되어 강력한 산화제로 작용하는 결과 오염된 화합물을 분해한다.

○ TiO2 그 자체는 그 밴드-갭에 해당하는 에너지 이상의 자외선에 의해서만 전자가 여기 되어 광촉매 역할을 하기 때문에 사용 조건이 제한되어 있다. 밴드 갭을 낮추어서 가시광선으로 전자가 여기 하는 광촉매를 얻으려고 천이금속 등 양이온을 첨가하였으나 전자정공이 재결합하는 등 결함이 생겼다. 이런 결함을 보완하려고 여러 가지 비금속 음이온을 첨가한 결과 질소가 가장 좋은 첨가제로 알려졌다. 에어로졸 공법으로 질소 도핑 TiO2 광촉매를 제조하여 가시광선 하에서도 유해물질을 효율적으로 분해할 수 있게 되었다.

저자: Liang-Yi LIN
자료유형: 학술정보