중간세공 TiO2의 합성과 응용

전문가 제언

○ 산화티타늄(TiO2)은 광촉매 작용으로 물 분해에 의한 수소 제조, 물이나 공기 중에 있는 오염 물질의 분해, 연료감응 TiO2 광전극을 사용한 태양전지(dye-sensitized solar cell), 광전기화학 등에서 응용 가능성이 높아져 연구가 활발하게 진행되고 있다. 응용에서 효율을 높이려면 넓은 표면적과 다공성 및 높은 결정도가 필요하여 중간세공(2~50nm) TiO2(MesoTO, Mesoporous TiO2) 합성 방법이 필요하다.

○ 주형으로 계면활성제 미셀과 같은 초분자를 사용하는 무른 주형 방법에서 Ti 선구물질의 가수분해 속도를 느리게 조정하기 위해 여러 접근법이 사용되나 아직 만족스럽지 않다. 또 무른 주형 방법으로 합성한 것은 고온 처리가 어려워 낮은 결정도 즉 결함(defect)을 포함하고 있어 광촉매 반응에서 효율이 낮은 단점이 있다. SBA-15와 같은 다공성 실리카의 세공에서 MesoTO를 합성하고 고온에서 소성하여 결정화시킨 다음 NaOH나 HF를 사용하여 실리카를 제거하는 굳은 주형 방법은 제조 과정이 복잡하나 광촉매반응에서는 성능이 좋다.

○ 산화티타늄(TiO2)은 광촉매, 태양전지, 리튬이온 전지, 센서, 촉매지지체 등에서 응용성이 매우 크고, 독성이 없고 안정하며 생체 적합성을 가지고 있는 환경 친화적 물질이지만, 아직 MesoTO는 상업화된 것이 없다. 앞으로 간편한 MesoTO 합성법, 결정상의 조정과 결정도, 특정 결정면의 노출, 띠-간격(band-gap) 조정을 위한 도핑 방법, 전자-양공(e-/h+)의 재결합 억제, 다기능 구조 제조 등에서 더 연구가 필요하다.

○ 국내에서는 TiO2 광촉매에 대한 연구가 활발하게 진행되었고, 무른 주형에 의한 중간세공 실리카의 합성, 굳은 주형을 사용한 중간세공 탄소, 산화물 등의 제조 방법이 연구되고 있어 이를 결합하면 MesoTO의 합성과 이를 응용하는 연구결과를 얻을 수 있을 것으로 보인다.

저자

Renyuan Zhang, Ahmed A. Elzatahry, Salem S. Al-Deyab, Dongyuan Zhao

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2012

권(호)

7

잡지명

Nano Today

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

344~366

분석자

어*선

분석물

• 중간세공 TiO2의 합성과 응용.pdf [272,766 byte]

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