최근 탄소에너지의 과도한 사용에 따른 환경문제가 커짐에 따라 친환경에너지원인 수소에너지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 수소에너지를 생산하는 방법에는 부생수소, 천연 가스 개질, 전기분해, 광촉매를 사용한 물 분해 등 다양한 방법이 있다. 이러한 다양한 수소에너지 생산방법 중에서 반영구적인 태양광을 이용한 수소생산방법은 가장 친환경적이며 경제적인 수소생산방법이다. 현재 연구중인 다양한 광촉매 중에서 TiO2는 독성이 없으며, 안정성이 좋고 다른 광촉매에 비해 값이 싸 매우 경제적인 광촉매로 널리 알려져 있다. 하지만, TiO2는 3.2 eV의 넓은 ...
최근 탄소에너지의 과도한 사용에 따른 환경문제가 커짐에 따라 친환경에너지원인 수소에너지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 수소에너지를 생산하는 방법에는 부생수소, 천연 가스 개질, 전기분해, 광촉매를 사용한 물 분해 등 다양한 방법이 있다. 이러한 다양한 수소에너지 생산방법 중에서 반영구적인 태양광을 이용한 수소생산방법은 가장 친환경적이며 경제적인 수소생산방법이다. 현재 연구중인 다양한 광촉매 중에서 TiO2는 독성이 없으며, 안정성이 좋고 다른 광촉매에 비해 값이 싸 매우 경제적인 광촉매로 널리 알려져 있다. 하지만, TiO2는 3.2 eV의 넓은 밴드 갭을 갖고 있어 가시광선 영역에서는 낮은 광효율을 갖고 있다. 5 %의 자외선영역과 47 %이상의 가시광선 영역의 파장을 갖고 있는 태양에너지를 효율적으로 사용하기 위해선 TiO2의 밴드 갭을 조절하여 가시광선 영역의 빛을 사용할 수 있도록 하는 것은 매우 중요한 연구과제 중 하나이다. 본 연구에서 결정질의 TiO2의 합성하는 과정에서 소성온도를 변수로 두어 TiO2의 결정성을 조절하였다. 그 후, 결정성을 갖는 TiO2의 가시광선 영역에서의 활성을 높이기 위해 환원제의 양을 변수로 두어 환원을 진행하였고, 환원제 양의 최적의 조건을 찾았다. 또한, 촉매의 구조를 가운데가 비어 있는 중공형 구조로 합성을 하였다. 중공형 구조는 표면적이 넓고 분산도가 좋으며 확산 거리가 짧아 불균일 반응에 유리한 조건을 갖는다. 합성한 모든 촉매에 백금을 담지한 후 태양광과 같은 파장의 영역에서 수소생산실험을 진행하였다. 가장 좋은 성능을 갖는 Pt-CHT(950)-15의 경우 환원과정전에 비하여 약 3배정도의 수소생산효율이 증가하였고, 72시간 장시간 운전과 6번의 반복실험을 하는 동안에도 성능을 잘 유지하는 결과를 보였다.
최근 탄소에너지의 과도한 사용에 따른 환경문제가 커짐에 따라 친환경에너지원인 수소에너지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 수소에너지를 생산하는 방법에는 부생수소, 천연 가스 개질, 전기분해, 광촉매를 사용한 물 분해 등 다양한 방법이 있다. 이러한 다양한 수소에너지 생산방법 중에서 반영구적인 태양광을 이용한 수소생산방법은 가장 친환경적이며 경제적인 수소생산방법이다. 현재 연구중인 다양한 광촉매 중에서 TiO2는 독성이 없으며, 안정성이 좋고 다른 광촉매에 비해 값이 싸 매우 경제적인 광촉매로 널리 알려져 있다. 하지만, TiO2는 3.2 eV의 넓은 밴드 갭을 갖고 있어 가시광선 영역에서는 낮은 광효율을 갖고 있다. 5 %의 자외선영역과 47 %이상의 가시광선 영역의 파장을 갖고 있는 태양에너지를 효율적으로 사용하기 위해선 TiO2의 밴드 갭을 조절하여 가시광선 영역의 빛을 사용할 수 있도록 하는 것은 매우 중요한 연구과제 중 하나이다. 본 연구에서 결정질의 TiO2의 합성하는 과정에서 소성온도를 변수로 두어 TiO2의 결정성을 조절하였다. 그 후, 결정성을 갖는 TiO2의 가시광선 영역에서의 활성을 높이기 위해 환원제의 양을 변수로 두어 환원을 진행하였고, 환원제 양의 최적의 조건을 찾았다. 또한, 촉매의 구조를 가운데가 비어 있는 중공형 구조로 합성을 하였다. 중공형 구조는 표면적이 넓고 분산도가 좋으며 확산 거리가 짧아 불균일 반응에 유리한 조건을 갖는다. 합성한 모든 촉매에 백금을 담지한 후 태양광과 같은 파장의 영역에서 수소생산실험을 진행하였다. 가장 좋은 성능을 갖는 Pt-CHT(950)-15의 경우 환원과정전에 비하여 약 3배정도의 수소생산효율이 증가하였고, 72시간 장시간 운전과 6번의 반복실험을 하는 동안에도 성능을 잘 유지하는 결과를 보였다.
Recently, as environmental problems due to excessive use of carbon energy have increased, many studies on hydrogen energy, an eco-friendly energy source, are being conducted. There are various methods for producing hydrogen energy, such as by-product hydrogen, natural gas reforming, electrolysis, an...
Recently, as environmental problems due to excessive use of carbon energy have increased, many studies on hydrogen energy, an eco-friendly energy source, are being conducted. There are various methods for producing hydrogen energy, such as by-product hydrogen, natural gas reforming, electrolysis, and water splitting using a photocatalyst. Among these various hydrogen energy production methods, the hydrogen production method using semi-permanent sunlight is the most environmentally friendly and economical hydrogen production method. Among the various photocatalysts currently being studied, TiO2 is widely known as a very economical photocatalyst because it is nontoxic, has good stability, and is inexpensive compared to other photocatalysts. However, since TiO2 has a wide bandgap of 3.2eV, absorption efficiency is low in the visible light region. Adjusting the bandgap of TiO2 to absorb light in the visible region is one of the most important photocatalyst research tasks to efficiently use solar energy with wavelengths of 5% in the ultraviolet region and 47% or more of the visible light. In this study, the crystallinity of TiO2 was controlled by using the calcination temperature as a variable in the process of synthesizing crystalline TiO2. Thereafter, to increase the activity of TiO2 having crystallinity in the visible light region, reduction was performed using the amount of the reducing agent as a variable, and the condition of the optimal amount of the reducing agent was found. In addition, the structure of the catalyst was synthesized as a hollow structure with an empty center. The hollow structure has a large surface area, good dispersion, and short diffusion distance, which is advantageous for heterogeneous reactions. After loading platinum on all the synthesized catalysts, hydrogen production experiments were conducted in the same wavelength range as sunlight. In the case of Pt-CHT(950)-15, which has the best performance, the hydrogen production efficiency increased about 3 times compared to before the reduction process, and the performance was maintained well even after 72 hours of long operation and 6 recycling test.
Recently, as environmental problems due to excessive use of carbon energy have increased, many studies on hydrogen energy, an eco-friendly energy source, are being conducted. There are various methods for producing hydrogen energy, such as by-product hydrogen, natural gas reforming, electrolysis, and water splitting using a photocatalyst. Among these various hydrogen energy production methods, the hydrogen production method using semi-permanent sunlight is the most environmentally friendly and economical hydrogen production method. Among the various photocatalysts currently being studied, TiO2 is widely known as a very economical photocatalyst because it is nontoxic, has good stability, and is inexpensive compared to other photocatalysts. However, since TiO2 has a wide bandgap of 3.2eV, absorption efficiency is low in the visible light region. Adjusting the bandgap of TiO2 to absorb light in the visible region is one of the most important photocatalyst research tasks to efficiently use solar energy with wavelengths of 5% in the ultraviolet region and 47% or more of the visible light. In this study, the crystallinity of TiO2 was controlled by using the calcination temperature as a variable in the process of synthesizing crystalline TiO2. Thereafter, to increase the activity of TiO2 having crystallinity in the visible light region, reduction was performed using the amount of the reducing agent as a variable, and the condition of the optimal amount of the reducing agent was found. In addition, the structure of the catalyst was synthesized as a hollow structure with an empty center. The hollow structure has a large surface area, good dispersion, and short diffusion distance, which is advantageous for heterogeneous reactions. After loading platinum on all the synthesized catalysts, hydrogen production experiments were conducted in the same wavelength range as sunlight. In the case of Pt-CHT(950)-15, which has the best performance, the hydrogen production efficiency increased about 3 times compared to before the reduction process, and the performance was maintained well even after 72 hours of long operation and 6 recycling test.
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