과제명 : Ti-V 합금의 양극산화 및 공침법에 의한 Ti1-xVxO2 광촉매 제조

분석구분

대학정보지원

과제수행자

김*규

분석일

2011-11-30 09:29:26.0

기술산업분류

재료

작성기관

한국과학기술정보연구원

키워드

Ti-V 합금    

과학기술표준분류

재료

내용

본 연구는 Ti1-xMxO2의 (M= V, Fe) 광촉매 재료를 두 가지 방법으로 제조하였다. 먼저 Ti-V 합금, Ti-Fe 합금을 제조 후 양극산화 하여 TiVO2의 광촉매를 제조하는 방법과 화학적 공침법을 이용하여 Ti1-xVxO2의 분말을 제조한다. V, Fe를 도핑하는 이유는 기존의 TiO2에 이들 금속을 도핑함으로써 3.0eV의 TiO2 밴드 갭을 감소시키고, 나노구조의 광촉매재료를 합성하여 광촉매 효율을 증가시키는 데 목적이 있다.
양극산화 방법을 이용하여 Ti1-xVxO2 광촉매를 제조하는 방법은 먼저 아크용해방법으로 Ti-V 합금, Ti-Fe 합금을 제조한 후 이합금을 양극산화 하여 제조한다. Ti-V 합금, Ti-Fe 합금을 제조한 후 균질한 양극산화 특성을 얻기 위해 열처리 방안을 전문연구원과 협의하여 균질한 구조의 모합금을 얻을 수 있었다.
화학적 공침법을 이용한 방법은 V의 함량이 각각 10at%, 20at%, 30at%, 40at%, 50at%이 되도록 Ti1-xVxO2의 분말을 제조하였다. 하소조건과 V 조성에 따른 Ti1-xVxO2 분말의 상전이와 band-gap 특성을 연구하였다. Ti1-xVxO2 분말의 상전이 시 관찰되는 정밀한 격자상수의 변화를 전문연구원의 도움으로 측정한 결과 V의 함량이 증가할수록 격자상수 값이 감소하였다. 이로서 V이 TiO2에 완전히 치환 고용되었다고 판단할 수 있었으며 이는 오직 진공분위기에서 Ti-V-O 분말을 800℃, 4시간 하소할 시에만 V이 완전히 고용된 Ti1-xVxO2(0≤x≤0.5) 분말을 얻을 수 있었다. V이 완전히 고용되었는지 확인하기 위하여 XRD로 측정한 결과, V의 함량과 관계없이 모두 rutile 단일상의 결정상태가 확인되었다. 전압의 변화는 band-gap이 감소하면서 conduction band와 valence band의 shift가 발생한 것으로 사료된다. conduction band가 상대전극 준위보다 아래로 내려가 광양극 전위에서 0.126mA/cm2 값이 측정된 것으로 판단된다. 전류의 감소는 가시광 감응성 증가에 의한 TiO2 전도대역에서 전자농도가 증가하면서 전자농도 구배가 감소하여 전류의 감소가 발생하였다고 판단할 수 있다.
합금 박판을 양극산화 하는 경우 양극산화가 되지 않고 부식되는 문제가 간헐적으로 발생하였으며, 화학적 공침법의 경우 침전된 화합물을 화소 시 진공 열처리 조건에 따라 매우 민감하게 반응하여 완전한 V 도핑이 이루어지지 않는 현상이 일부 발생하여 이의 해결이 향후 연구목표이다.

분석물

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