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결정면 제어에 의한 산화티탄계 광촉매의 고기능화

전문가 제언: ○ 광촉매는 빛을 받아 화학반응을 촉진시키는 물질이다. 대표적인 반도체 광촉매인 TiO2는 유해물질 분해와 친수성 등의 특성으로 인하여 자정기능이 있는 환경제품 등에 이용되고 있다. 그러나 TiO2는 주로 자외선에 반응하므로 자외선이 거의 없는 실내 환경이나 자외선이 5% 정도만 포함되어 있는 태양광 하에서는 그 효율이 작다.

○ 최근 많은 연구에 의해 실내전등 빛과 같은 약한 가시광 하에서 기능이 발휘되는 광촉매가 개발되고 있다. 예로서 질소를 첨가한 산화티탄 광촉매, 산소결함을 이용한 광촉매, 산화텅스텐 및 귀금속을 사용한 제품이 개발되고 있다. 그러나 이들 광촉매는 장시간 사용하면 질소가 공기 중의 산소와 치환되어 산화티탄 광촉매로 되돌아가 촉매기능이 저하 되거나, 사용원료가 고가이거나 희소하여 보급 확대가 어려운 문제가 있다.

○ 이 문헌은 광촉매에서 역 반응 진행시에 반응 효율이 급격히 떨어지는 문제를 해결하기 위한 것이다. 광촉매 입자상의 산화와 환원반응 사이트를 공간적으로 분리하여 역반응을 제어하는 것이다. 여기서 소개한 나노수준의 광촉매 입자표면의 반응장 분리기술은 산화티탄의 성능향상에 큰 진전을 의미하며, 차세대 고성능 광촉매 개발의 극히 중요한 내용이라고 생각된다.

○ 국내에서도 광촉매에 사용은 환경이나, 생활용품 등을 위주로 시장이 확대되고 있다. 또한 기술표준원은 광촉매 표준화위원회를 구성하고 대기정화, 수질정화, 항균, 오염방지 등 4개의 분과를 구성하고 표준화작업을 추진하고 있다.

○ 광촉매 기능은 주로 산화티타늄을 이용하고 있으나, 광촉매를 위하여서는 자외선이 필요하게 된다. 향후에는 자외선 문제를 해결할 수 있는 재료개발과 산화티탄의 나노입자 연구 등이 중요한 과제가 될 것으로 생각되어 이에 대한 연구가 계속될 필요가 있다고 본다.

저자: Teruhisa Ohno
자료유형: 학술정보