오늘날 환경오염과 에너지 문제는 전 세계가 함께 생각해야 할 고민 중 하나로 떠올랐다. 산업이 발달하면서 가속화 된 환경오염은 개인의 삶의 질 뿐 만 아니라 세계적으로 해결해야 할 문제로 자연 정화로는 한계가 있다. 그 중 산업분야에서 사용되는 여러 유기 용제는 자연환경에 장기간 치명적인 문제점을 야기하고 있다.
최근 들어 이러한 난분해성 화합물질을 분해하는 방법으로 광촉매법이 많이 사용하고 있다. 하지만 광촉매는 가시광선영역을 이용하지 못하고, 전자-전공의 재결합으로 인한 광효율이 우수하지 못하다.
본 연구에서는 광촉매의 광효율을 높이기 위하여 Recombination 현상을 저하시키는 TiO₂-NZVI광촉매를 제조하고, 특성을 평가하며, 촉매 및 반응조건에 따른 활성결과를 비교하여 보았다.
먼저 TiO₂-NZVI 촉매의 물성분석 결과는 다음과 같다. 촉매의 열처리 과정을 통하여 결정성이 구별되었으며, ...
오늘날 환경오염과 에너지 문제는 전 세계가 함께 생각해야 할 고민 중 하나로 떠올랐다. 산업이 발달하면서 가속화 된 환경오염은 개인의 삶의 질 뿐 만 아니라 세계적으로 해결해야 할 문제로 자연 정화로는 한계가 있다. 그 중 산업분야에서 사용되는 여러 유기 용제는 자연환경에 장기간 치명적인 문제점을 야기하고 있다.
최근 들어 이러한 난분해성 화합물질을 분해하는 방법으로 광촉매법이 많이 사용하고 있다. 하지만 광촉매는 가시광선영역을 이용하지 못하고, 전자-전공의 재결합으로 인한 광효율이 우수하지 못하다.
본 연구에서는 광촉매의 광효율을 높이기 위하여 Recombination 현상을 저하시키는 TiO₂-NZVI광촉매를 제조하고, 특성을 평가하며, 촉매 및 반응조건에 따른 활성결과를 비교하여 보았다.
먼저 TiO₂-NZVI 촉매의 물성분석 결과는 다음과 같다. 촉매의 열처리 과정을 통하여 결정성이 구별되었으며, SEM, TEM분석으로 균일한 촉매 입자를 확인하였다. 또한 XPS분석으로 TiO₂-NZVI결합을 확인하였으며, Fe^(0)의 함량에 따라 활성이 좋음을 확인하였고, UV-Vis spectrometer측정으로 광영역의 Red shift가 일어남을 확인하였고 활성증진을 예측하였다.
PCE제거 실험을 반응변수로 두고, 반응의 최적조건을 설정한 결과는 다음과 같다. 촉매의 양을 변수로 두고 실험한 결과 촉매량의 증가에 따른 활성감소를 보였으며, 광가리움 현상이라고 사료된다. 또한 pH를 변수로 두고 실험한 결과 pH7 > pH10 > pH5 > pH3의 순으로 나타났으며, 염기성의 과도한 OH^(-)이온이 H^(+)나 PCE와 결합하기 때문이라고 사료된다.
촉매에 따른 활성결과는 다음과 같다. 결정성에 따른 활성 평가는 광흡수가 좋은 Rutile상이 Anatase상보다 우수한 것으로 나타났다. PCE제거 반응결과 TiO₂ 보다 상승된 효율을 보였으며, 수소환원반응 결과 전자-전공의 재겹합 감소, 가시광선영역의 빛 흡수율 증가 등의 효과로 Rutile상은 p-25보다 월등한 촉매 활성을 나타내었다. 이것은 Band gap에너지의 감소와 영가철, 산화철 TiO₂ 사이의 전자 Trap현상이 원활이 나타는 결과임을 알 수 있었다.
오늘날 환경오염과 에너지 문제는 전 세계가 함께 생각해야 할 고민 중 하나로 떠올랐다. 산업이 발달하면서 가속화 된 환경오염은 개인의 삶의 질 뿐 만 아니라 세계적으로 해결해야 할 문제로 자연 정화로는 한계가 있다. 그 중 산업분야에서 사용되는 여러 유기 용제는 자연환경에 장기간 치명적인 문제점을 야기하고 있다.
최근 들어 이러한 난분해성 화합물질을 분해하는 방법으로 광촉매법이 많이 사용하고 있다. 하지만 광촉매는 가시광선영역을 이용하지 못하고, 전자-전공의 재결합으로 인한 광효율이 우수하지 못하다.
본 연구에서는 광촉매의 광효율을 높이기 위하여 Recombination 현상을 저하시키는 TiO₂-NZVI광촉매를 제조하고, 특성을 평가하며, 촉매 및 반응조건에 따른 활성결과를 비교하여 보았다.
먼저 TiO₂-NZVI 촉매의 물성분석 결과는 다음과 같다. 촉매의 열처리 과정을 통하여 결정성이 구별되었으며, SEM, TEM분석으로 균일한 촉매 입자를 확인하였다. 또한 XPS분석으로 TiO₂-NZVI결합을 확인하였으며, Fe^(0)의 함량에 따라 활성이 좋음을 확인하였고, UV-Vis spectrometer측정으로 광영역의 Red shift가 일어남을 확인하였고 활성증진을 예측하였다.
PCE제거 실험을 반응변수로 두고, 반응의 최적조건을 설정한 결과는 다음과 같다. 촉매의 양을 변수로 두고 실험한 결과 촉매량의 증가에 따른 활성감소를 보였으며, 광가리움 현상이라고 사료된다. 또한 pH를 변수로 두고 실험한 결과 pH7 > pH10 > pH5 > pH3의 순으로 나타났으며, 염기성의 과도한 OH^(-)이온이 H^(+)나 PCE와 결합하기 때문이라고 사료된다.
촉매에 따른 활성결과는 다음과 같다. 결정성에 따른 활성 평가는 광흡수가 좋은 Rutile상이 Anatase상보다 우수한 것으로 나타났다. PCE제거 반응결과 TiO₂ 보다 상승된 효율을 보였으며, 수소환원반응 결과 전자-전공의 재겹합 감소, 가시광선영역의 빛 흡수율 증가 등의 효과로 Rutile상은 p-25보다 월등한 촉매 활성을 나타내었다. 이것은 Band gap에너지의 감소와 영가철, 산화철 TiO₂ 사이의 전자 Trap현상이 원활이 나타는 결과임을 알 수 있었다.
Recently, the TiO₂ is usefully used in a processing in the organic pollutants. The main disadvantage of TiO₂ is a photocatalytic degradation due to electron-hole pair recombination. Many researchers make every effort in order to extend the reaction life time of the photocatalysts. The zero-valent ir...
Recently, the TiO₂ is usefully used in a processing in the organic pollutants. The main disadvantage of TiO₂ is a photocatalytic degradation due to electron-hole pair recombination. Many researchers make every effort in order to extend the reaction life time of the photocatalysts. The zero-valent iron is one for improving the photocatalysts.
In the study, TiO₂-NZVI was synthesized with the solvothemal method using polyethylene glycol and sodium borohydride. The TEM image shows that the TiO₂-NZVI particle of 10 to 20 nanometer sizes is formed. According to the calcination temperature, the SEM image shows to the TiO₂-NZVI particle be grown up. The TiO₂-NZVI showed excellent activity in photodecomposition of PCE than pure TiO₂. The photocatalytic activity increases gradually with calcinations temperature in the 300-800℃. The photodecomposition of PCE was greater over the rutile structure than over the anatase structure of TiO₂-NZVI.
Also the H₂ production from photodecomposition has higher activity the TiO₂-NZVI than over the P-25. Photodegradation tests further proved that by incorporating TiO₂ with zero-valent iron the recombination of electron-hole can be effectively prevented.
Recently, the TiO₂ is usefully used in a processing in the organic pollutants. The main disadvantage of TiO₂ is a photocatalytic degradation due to electron-hole pair recombination. Many researchers make every effort in order to extend the reaction life time of the photocatalysts. The zero-valent iron is one for improving the photocatalysts.
In the study, TiO₂-NZVI was synthesized with the solvothemal method using polyethylene glycol and sodium borohydride. The TEM image shows that the TiO₂-NZVI particle of 10 to 20 nanometer sizes is formed. According to the calcination temperature, the SEM image shows to the TiO₂-NZVI particle be grown up. The TiO₂-NZVI showed excellent activity in photodecomposition of PCE than pure TiO₂. The photocatalytic activity increases gradually with calcinations temperature in the 300-800℃. The photodecomposition of PCE was greater over the rutile structure than over the anatase structure of TiO₂-NZVI.
Also the H₂ production from photodecomposition has higher activity the TiO₂-NZVI than over the P-25. Photodegradation tests further proved that by incorporating TiO₂ with zero-valent iron the recombination of electron-hole can be effectively prevented.
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