본 논문에서는 졸-겔법에 의해 TiO_(2) 박막을 제작하고, 졸 제작시 사용한 촉매의 함량과 후처리 과정인 열처리 온도에 따른 이들 TiO_(2) 박막의 구조적, 광학적 특성에 대하여 연구하였다. 먼저, 출발물질로 티타늄 알콕사이드를 사용하고 용매는 초순수를, 촉매로는 질산을 사용하여 TiO_(2) 졸을 제조하였고, TiO_(2) 박막을 제작하기 위해 dip coating법을 사용하였으며, 인상속도는 100 mm/min으로 유지하였다. 박막의 ...
본 논문에서는 졸-겔법에 의해 TiO_(2) 박막을 제작하고, 졸 제작시 사용한 촉매의 함량과 후처리 과정인 열처리 온도에 따른 이들 TiO_(2) 박막의 구조적, 광학적 특성에 대하여 연구하였다. 먼저, 출발물질로 티타늄 알콕사이드를 사용하고 용매는 초순수를, 촉매로는 질산을 사용하여 TiO_(2) 졸을 제조하였고, TiO_(2) 박막을 제작하기 위해 dip coating법을 사용하였으며, 인상속도는 100 mm/min으로 유지하였다. 박막의 결정화를 위해 115 ℃에서 15분간 건조과정을 거친 후 승온 속도를 5 ℃/min으로 일정하게 하여 130 ℃의 온도에서 30분 동안 열처리하였다. 위의 조건으로 제작된 박막의 XRD 측정을 통해 anatase 결정상을 확인하고, FE- SEM을 이용하여 표면상태를 관찰하였다. 그리고 UV-VIS 분광광도계를 이용하여 박막의 투과율 특성을 측정하였다. 코팅졸의 용매를 증발시켜 TiO_(2) 입자를 얻어 XRD 측정한 본 결과 상용졸과 저온졸 둘 다 anatase 결정상을 확인할 수 있었다. 저온졸로 제작된 박막의 SEM 사진 측정 결과 약 20 nm 정도의 입자 크기를 가졌지만 상용졸의 경우 20에서 60 nm정도의 비균일한 입자 크기를 가졌다. 따라서 저온졸이 상용졸보다 입자의 크기가 작고 뭉침이 적다. 작은 입자의 크기는 비표면적이 커서 광분해능을 높이는데 중대한 영향을 미친다. 제작된 박막은 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 가지며 전형적인 TiO_(2)의 결합 구조를 가진다. 에탄올 광분해 실험 결과 UV를 박막에 쪼였을 때 저온졸의 경우 20분 만에 완전히 분해가 되었지만 상용졸은 20분 후 에탄올이 50% 정도의 분해를 보였다. 이는 입자 크기가 작은 박막은 입자크기가 큰 박막보다 박막 표면에서 광여기된 전자-홀쌍이 빠르게 확산되어 결과적으로 재결합 확률이 떨어진다. 그 결과 저온졸로 제작한 박막의 광분해 활성은 커지게 된다.
본 논문에서는 졸-겔법에 의해 TiO_(2) 박막을 제작하고, 졸 제작시 사용한 촉매의 함량과 후처리 과정인 열처리 온도에 따른 이들 TiO_(2) 박막의 구조적, 광학적 특성에 대하여 연구하였다. 먼저, 출발물질로 티타늄 알콕사이드를 사용하고 용매는 초순수를, 촉매로는 질산을 사용하여 TiO_(2) 졸을 제조하였고, TiO_(2) 박막을 제작하기 위해 dip coating법을 사용하였으며, 인상속도는 100 mm/min으로 유지하였다. 박막의 결정화를 위해 115 ℃에서 15분간 건조과정을 거친 후 승온 속도를 5 ℃/min으로 일정하게 하여 130 ℃의 온도에서 30분 동안 열처리하였다. 위의 조건으로 제작된 박막의 XRD 측정을 통해 anatase 결정상을 확인하고, FE- SEM을 이용하여 표면상태를 관찰하였다. 그리고 UV-VIS 분광광도계를 이용하여 박막의 투과율 특성을 측정하였다. 코팅졸의 용매를 증발시켜 TiO_(2) 입자를 얻어 XRD 측정한 본 결과 상용졸과 저온졸 둘 다 anatase 결정상을 확인할 수 있었다. 저온졸로 제작된 박막의 SEM 사진 측정 결과 약 20 nm 정도의 입자 크기를 가졌지만 상용졸의 경우 20에서 60 nm정도의 비균일한 입자 크기를 가졌다. 따라서 저온졸이 상용졸보다 입자의 크기가 작고 뭉침이 적다. 작은 입자의 크기는 비표면적이 커서 광분해능을 높이는데 중대한 영향을 미친다. 제작된 박막은 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 가지며 전형적인 TiO_(2)의 결합 구조를 가진다. 에탄올 광분해 실험 결과 UV를 박막에 쪼였을 때 저온졸의 경우 20분 만에 완전히 분해가 되었지만 상용졸은 20분 후 에탄올이 50% 정도의 분해를 보였다. 이는 입자 크기가 작은 박막은 입자크기가 큰 박막보다 박막 표면에서 광여기된 전자-홀쌍이 빠르게 확산되어 결과적으로 재결합 확률이 떨어진다. 그 결과 저온졸로 제작한 박막의 광분해 활성은 커지게 된다.
In this study, TiO_(2) thin films were prepared by a sol-gel process and their structural and optical properties with calcination temperature and concentration of catalyst are examined. The TiO_(2) solution was prepared by using titanium alkoxide as a starting material, doubly distilled and deionize...
In this study, TiO_(2) thin films were prepared by a sol-gel process and their structural and optical properties with calcination temperature and concentration of catalyst are examined. The TiO_(2) solution was prepared by using titanium alkoxide as a starting material, doubly distilled and deionized water as a solvent, nitric acid (HNO3) as a catalyst. TiO_(2) thin films were deposited on substrate by sol-gel dip coating at a withdrawal speed of 100 mm/min. For the crystallization of the films, drying was repeated at 115 ℃ for 15 min in oven. The TiO_(2) films were calcined in the temperature range of 150 ℃ with increasing temperature rate of 5 ℃/min for 30 min in furnace. Thin film XRD was used for anatase crystal phase identification. The morphology were analyzed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The normal incident transmittance of the films was measured by a UV-VIS spectrophotometer. The TiO_(2) paticles are obtained from coating sols by evaporating solvents. The XRD result of the TiO_(2) particles from both commercial sols and low temperature sols are identified as nanocrystalline anatase. SEM micrographs of the low temperature films are composed of spherical particles of about 20 nm in size. On the other hand commercial films consist of non-homogenous particles whose size varies from 20 to 60 nm. Thus, the low temperature films are more uniform in particle size and less agglomerated. A small particle size provides a greater specific surface area that is crucial in obtaining higher photocatalytic efficiency. The films have high transparency in the visible range and the binding energy of films agrees well with the value reported in the literature. The photocatalytic activity result of ethanol is completely decomposed after UV illumination for 20 min in the case of the low temperature films whereas 50% of ethanol is decomposed after 20 min for the commercial films. The small particle size makes the diffusion of the photoexcited electron-hole pairs fast to the surface than the large partlce and results in recombination probability falling. These results shows low temperature films higher photocatalytic efficiency.
In this study, TiO_(2) thin films were prepared by a sol-gel process and their structural and optical properties with calcination temperature and concentration of catalyst are examined. The TiO_(2) solution was prepared by using titanium alkoxide as a starting material, doubly distilled and deionized water as a solvent, nitric acid (HNO3) as a catalyst. TiO_(2) thin films were deposited on substrate by sol-gel dip coating at a withdrawal speed of 100 mm/min. For the crystallization of the films, drying was repeated at 115 ℃ for 15 min in oven. The TiO_(2) films were calcined in the temperature range of 150 ℃ with increasing temperature rate of 5 ℃/min for 30 min in furnace. Thin film XRD was used for anatase crystal phase identification. The morphology were analyzed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The normal incident transmittance of the films was measured by a UV-VIS spectrophotometer. The TiO_(2) paticles are obtained from coating sols by evaporating solvents. The XRD result of the TiO_(2) particles from both commercial sols and low temperature sols are identified as nanocrystalline anatase. SEM micrographs of the low temperature films are composed of spherical particles of about 20 nm in size. On the other hand commercial films consist of non-homogenous particles whose size varies from 20 to 60 nm. Thus, the low temperature films are more uniform in particle size and less agglomerated. A small particle size provides a greater specific surface area that is crucial in obtaining higher photocatalytic efficiency. The films have high transparency in the visible range and the binding energy of films agrees well with the value reported in the literature. The photocatalytic activity result of ethanol is completely decomposed after UV illumination for 20 min in the case of the low temperature films whereas 50% of ethanol is decomposed after 20 min for the commercial films. The small particle size makes the diffusion of the photoexcited electron-hole pairs fast to the surface than the large partlce and results in recombination probability falling. These results shows low temperature films higher photocatalytic efficiency.
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