제어된 구조의 티타니아 합성과 개발

전문가 제언

○ 본고에서는 중심 금속(본고에서는 Ti, Fe)과 두 자리 이상의 여러 가지 리간드(배위자=금속원자에 전자쌍을 제공하면서 배위 결합하는 원자나 원자단)로 된 착물(complex)의 열수처리를 이용하여 각종 면들을 가진 결정을 형성함으로써 특이한 성질을 나타내는 물질들의 합성 가능성을 실험결과들을 통해 소개하였다.

○ TiO2는 1972년 태양에너지를 화학적 에너지로 전환하는 광촉매 특성이 발견된 이래 유해 물질의 분해, 탈취 및 살균 등이 가능한 환경 친화적 광촉매로 용도 개발이 이루어지고 있다. TiO2의 결정구조 중 높은 광촉매 활성이 기대되는 브루카이드 형과 TiO2(B)는 아나타제 형과 루틸 형보다 합성하기가 어려워 착물을 통한 합성을 시도한 것이다.

○나노결정의 물리적 성질과 화학적 성질은 크기, 모양, 구조를 조절함으로서 변화시킬 수 있다. 예를 들면 아나타제(정방정)는 대칭을 이루기 때문에 {101}표면은 모두 같은 성질이나, 위상적인 교체나 변형을 통해 {100}과 {001}의 결정형태를 가진 구두상자와 같은 비 대칭면이 생기면

성질이 달라진다. 이 차이점은 광자로 인해 전자-홀 분리를 향상시킬 것이고 결국 광촉매 반응의 양자효율을 증대시킨다고 2008년 미국 위스콘신대학에서 발표하였다.

○ 리튬 배터리에서 음극물질인 흑연의 대체물로 정렬된 3D 기공구조를 가진 메조기공 아나타제의 합성을 2010년 영국과학자들이 발표하였다. 내부에 정렬된 메조기공을 가져 높은 리튬 저장능력과 높은 삽입속도를 나타냈다. 국내 KAIST 연구팀은 2016년 화학기상증착 법을 이용하여 3차원 그물 형상의 그래핀을 제조하였고 그 위에 메조 기공의 아나타제 나노입자 박막을 입혀 복합 구조체를 제조하였다. 이 음극소재는 1분 내에 130mA/g의 용량을 충-방전하는데 성공하였다.

○ 국내에서도 그래핀 시트의 표면에 철이 도핑된 티타니아를 합성하는데 간단한 졸-겔 및 수열방법이 발표되고 있어 나노과학과 나노기술로 인해 나노미터크기의 물질구조를 조작 가능하게 되어 새로운 물리적, 화학적 성질에 대한 이해와 새로운 물질의 도전이 전개될 것이다.

저자

Makoto Kobayashi

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

124(9)

잡지명

J. of Ceramic Society Japan

과학기술
표준분류

재료

페이지

863~869

분석자

김*호

분석물

• 제어된 구조의 티타니아 합성과 개발.pdf [547,548 byte]

이미지변환중입니다.