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광촉매를 이용한 이산화탄소의 광환원

전문가 제언: ○ 광촉매는 광을 조사하였을 때에 나타나는 특정 반응의 반응속도에 영향을 주는 촉매이다. 일반적으로 촉매는 자신이 반응하지 않고 반응물의 반응을 촉진하여 반응속도를 빠르게 한다. 광촉매도 일반촉매처럼 반응속도에 영향을 미치는 물질이지만 빛을 받아서 화학적 반응의 반응속도에 영향을 미친다는 것이 다른 점이다.

○ 광촉매(이산화티타늄)는 태양광이나 형광등과 같은 자외선을 조사하면 태양전지의 원리와 같이 음의 전기를 띄는 전자와 양의 전기를 띄는 정공이 형성된다. 이 중에서 정공은 강력한 산화작용을 하는 수산화물(OH) 래디컬을 형성하여 살균용 염소나 차아염소산의 강력한 산화력을 가지게 된다. 한편 전자는 광촉매에 흡착되어 있는 산소를 산소이온으로 생성시키는데 이러한 산소이온은 산화반응의 중간체와 과산화물을 생성하든지 또는 과산화수소를 통해서 물의 반응 등을 생성한다.

○ 이러한 반응에 따른 광촉매 효과는 오염방지, 공기정화, 수질정화, 살균, 냄새제거 등의 효과를 얻을 수 있다. 광촉매의 응용 분야는, 1) 내장/외장건재, 도기, 타일유리 등의 건축물 분야, 2) 터널조명, 방음벽, 표지판 등의 도로 관련 분야, 3) 주택/건물, 내외장 시공 등의 주택시공 관련 분야, 4) 도장, 전조등 커버, 창유리 등의 자동차 관련 분야, 5) 항균타일, 수술용 도구, 수술복 등의 의료 관련 분야, 6) 온실, 비닐하우스 등의 농업 분야, 7) 각종 표시소자, 태양전지 등의 전기전자 관련 분야 등이 있다.

○ 어떤 물질을 광촉매로 활용하기 위해서는, 1) 빛을 받아들여 촉매 역할을 해야 하기 때문에 광학적으로 활성이면서 광부식성이 없는 물질이어야 하고, 2) 빛 이외에는 반응하지 않으면서 내구성이 우수하고 화학적으로 비활성인 물질이어야 하며, 3) 가시광선이나 자외선 영역의 빛 등 다양한 종류의 빛을 이용할 수 있는 물질이고 또한 경제적인 측면에서도 저렴한 물질인 것이 좋다. 이 자료는 이산화탄소의 광환원을 통하여 온실가스인 이산화탄소의 궁극적인 감축방안을 제시한다는 점에서 크게 참고가 되는 자료이다.

저자: Kentaro Teramura
자료유형: 학술정보