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열처리 온도에 따라 제조된 탄소 코팅된 TiO2에 대한 광촉매 효과
Photocatalytic effect for the carbon-coated TiO2 prepared from different heat treatment temperature 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.19 no.6, 2006년, pp.460 - 467  

진명량 (한서대학교, 신소재공학과) ,  배장순 (단국대학교, 공업화학과) ,  오원춘 (한서대학교, 신소재공학과)

초록
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여러 가지 열처리 온도에서 피치와 $TiO_2$사염화탄소 용해법을 사용하여 탄소 코팅한 $TiO_2$시료를 제조하였다. 열처리 온도가 탄소 코팅된 $TiO_2$ 시료들의 광활성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. BET 비표면적은 탄소 코팅한 $TiO_2$은 순수한 $TiO_2$보다 상당히 증가함을 보였다. 시료의 표면상태는 SEM를 통하여 피치 첨가에 의한 탄소의 분포상태를 분명하게 관찰할 수 있었다. 원소분석은 EDX를 통하여 분석하였으며, 시료에서 주로 C, Ti 및 O원소가 존재하였다. 또한, 본 연구에서는 XRD 결과값으로부터 PT700과 PT750은 anatase 결정상을 나타내었으며, PT800과 PT850은 rutile 결정상을 관찰할 수 있었다. 이들 결과는 $TiO_2$ 결정구조가 온도에 따라 변화할 수 있음을 나타내었다. 탄소 코팅된 $TiO_2$의 광활성은 UV-vis 분광기를 사용하여 특성분석을 하였다. PT700, PT750은 순수한 $TiO_2$ 보다 상대적으로 비표면적의 증가와 구조적 상변이의 특성에 따라 광촉매 특성의 증가 요인으로 작용하였음을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Carbon-coated $TiO_2$ was prepared by $CCl_4$ solvent mixing method with different heat treatment temperature (HTT). Since the carbon layers derived from pitch on the $TiO_2$ particles were porous, the carbon-coated $TiO_2$ sample series showed a good adso...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 결정구조 변이에 따라 TiO2표면에 탄소의 분포상 태와 구조를 SEM에 의하여 관찰하였다. Fig.
  • 탄소 코팅된 TiO2를혼합 분산한 용액을 UV 램프를 이용하여 365 nm의파장으로 조사하였으며 10 분, 30분, 40 분, 50 분 간격으로 얻은 용액을 원심분리기를 이용하여 용액 속의 고체입자를 분리하였다. 고체입자를 분리한 용액을 분광광도계(UV-vis Spectrophotometer)로 550-750 nm 의 파장 영역에서 광분해 효과를 측정하였다. 본 연구 에서 피치와 TiO2의 혼합비율을 5:5로 하였고 시료들 에 대한 명명을 열처리 온도에 따라 PT700, PT750, PT800, PT850로 명명하였다.
  • 따라서 제조된 시료는 좋은 흡착성 및 광촉매 특성을 나타낼 것으로예상된다. 광촉매 특성은 뒤에 UV광분해 특성을 측정 하여 나타낼 것이다. 또한 본 연구에서 CCl4용해 방법을 이용하여 탄소 코팅한 시료에 TiO2대한 SEM 사진 결과를 보면 불순물과 중간물이 거의 없다는 것을 알수 있었다.
  • 은 지지체로 사용하였으며, 피치를 코팅시킨 시료를 제조하였다. 광촉매 특성은 탄소 코팅한 TiO2시료에 UV 램프를 사용하여 적외선을 조사 하고 Methylene blue (C 16 H 18 N 3 S, MB)용액에 대하여 색도 제거능력을 통해서 광촉매 효과를 측정하였다. 탄소 코팅된 분말 0.
  • 0×10 -5 mol/L인 MB용액 70~80 mL에 혼합하고 용액을 UV 램프 파장 365 nm에서 일정시간 10 분, 30 분, 40 분, 50 분 간격으로 조사하였다. 마지막으로 제조한 탄소 코팅한 TiO2와 순수한 TiO2와의 광활성을 비교하기 위해 UVvis 분광기를 사용하여 550-750 nm의 가시광선 영역 에서 실시하였다.
  • , LTD)를 사용하였다. 먼저 비이커에 피치를 CCl4용액에서 완전히 용해한 후 TiO2를 혼합하여 교반기(DMS Co. DS-201HS, Korea) 를 이용해 온도는 343-353 K를 유지하면서 균일하게 교반-용해 하였으며, 용액에서 CCl4가 증발할 때까지 피치와 TiO2혼합물을 교반-가열하였다. 이와 같이 얻어진 피치-TiO2혼합물은 973 K, 1023 K, 1073 K 그리고 1123 K에서 1시간 열처리를 통해서 탄소 코팅된 TiO2분말을 얻었다.
  • 본 실험에서는 CCl4용해 탄소피치 코팅된 TiO2은열처리 온도에 따른 BET 비표면적, SEM, EDX 및 XRD분석을 통하여 피치 코팅된 TiO2의 표면상태, 원소성분 및 결정성 변화를 측정하였다, MB용액의 농도에 따른 변화를 통하여 피치 코팅된 TiO2의 MB용액에 대한 UV-vis 분광기를 사용하여 광촉매특성을 연구하였다.
  • 고체입자를 분리한 용액을 분광광도계(UV-vis Spectrophotometer)로 550-750 nm 의 파장 영역에서 광분해 효과를 측정하였다. 본 연구 에서 피치와 TiO2의 혼합비율을 5:5로 하였고 시료들 에 대한 명명을 열처리 온도에 따라 PT700, PT750, PT800, PT850로 명명하였다. 이에 관한 내용을 정리하여 Table 1에 나타내었다.
  • 시료의 비표면적을 측정하기 위해 각 시료들을 573K에서 상대 압력을 유지하며 약 5-6 h 동안 탈기 시킨 후, ASAP 2010(Micromeritics, USA)을 이용하여 77 K에서 상대 압력(P/P 0 )에 따른 N 2 기체의 흡착량을 측정하였다. BET 식과 t-plot을 이용하여 비표면적 (S BET ) 및 총 기공부피 및 평균 기공크기를 구하였다.
  • 탄소 코팅된 TiO2분말을 MB용액에 대한 색도 제거능력을 간단한 분광분석법(Beer-Lambert's Law)에 의하여 분석하 였다. 이들을 분석하기 위하여 UV-vis 분광기(Genspec III(Hitachi), Japan)를 사용하여 가시광선 550-750 nm 영역에서 광분해 효력을 측정하였다.
  • 0×10 -5mol/L인 MB 용액 70~80 mL에 분산시켰다. 탄소 코팅된 TiO2를혼합 분산한 용액을 UV 램프를 이용하여 365 nm의파장으로 조사하였으며 10 분, 30분, 40 분, 50 분 간격으로 얻은 용액을 원심분리기를 이용하여 용액 속의 고체입자를 분리하였다. 고체입자를 분리한 용액을 분광광도계(UV-vis Spectrophotometer)로 550-750 nm 의 파장 영역에서 광분해 효과를 측정하였다.
  • 광촉매 특성은 탄소 코팅한 TiO2시료에 UV 램프를 사용하여 적외선을 조사 하고 Methylene blue (C 16 H 18 N 3 S, MB)용액에 대하여 색도 제거능력을 통해서 광촉매 효과를 측정하였다. 탄소 코팅된 분말 0.05 g를 농도가 5.0×10 -5 mol/L인 MB용액 70~80 mL에 혼합하고 용액을 UV 램프 파장 365 nm에서 일정시간 10 분, 30 분, 40 분, 50 분 간격으로 조사하였다. 마지막으로 제조한 탄소 코팅한 TiO2와 순수한 TiO2와의 광활성을 비교하기 위해 UVvis 분광기를 사용하여 550-750 nm의 가시광선 영역 에서 실시하였다.

대상 데이터

  • 주사 전자 현미경 (SEM) (JSM5200, JOEL, JAPAN) 은 탄소 코팅된 TiO2의 코팅형태와 TiO2의 표면상태및 동공구조를 관찰하기 위하여 사용 되었다. TiO2에포함된 탄소의 양을 분석하기 위하여 SEM과 같은 제조사 제품의 EDX를 사용 하였다. 시료의 결정구조는 X-선 회절법(Shimatzu XD-D1, Japan)을 통해 연구하 였으며, X-선 source로는 Cu Ka로 하였다.
  • 본 연구에서 TiO2은 지지체로 사용하였으며, 피치를 코팅시킨 시료를 제조하였다. 광촉매 특성은 탄소 코팅한 TiO2시료에 UV 램프를 사용하여 적외선을 조사 하고 Methylene blue (C 16 H 18 N 3 S, MB)용액에 대하여 색도 제거능력을 통해서 광촉매 효과를 측정하였다.
  • BET 식과 t-plot을 이용하여 비표면적 (S BET ) 및 총 기공부피 및 평균 기공크기를 구하였다. 주사 전자 현미경 (SEM) (JSM5200, JOEL, JAPAN) 은 탄소 코팅된 TiO2의 코팅형태와 TiO2의 표면상태및 동공구조를 관찰하기 위하여 사용 되었다. TiO2에포함된 탄소의 양을 분석하기 위하여 SEM과 같은 제조사 제품의 EDX를 사용 하였다.
  • 탄소 코팅된 광촉매를 제조하기 위하여 입상형 피치(Jungwoo Chemical Co. Korea)와 anatase형 TiO2(Duksan Pure Chemical Co., LTD)를 사용하였다. 먼저 비이커에 피치를 CCl4용액에서 완전히 용해한 후 TiO2를 혼합하여 교반기(DMS Co.
  • 피치와 TiO2을 5:5 비율로 사염화탄소 용해법을 사용하여 여러 가지 열처리 온도에서 탄소 코팅한 TiO2시료를 제조하였다. TiO2입자 위에 코팅된 탄소는 비표면적을 증가시키는 결과를 가져오며, 순수한 TiO2보다 더 좋은 흡착성과 광촉매 특성을 나타내었다.

데이터처리

  • 시료의 비표면적을 측정하기 위해 각 시료들을 573K에서 상대 압력을 유지하며 약 5-6 h 동안 탈기 시킨 후, ASAP 2010(Micromeritics, USA)을 이용하여 77 K에서 상대 압력(P/P 0 )에 따른 N 2 기체의 흡착량을 측정하였다. BET 식과 t-plot을 이용하여 비표면적 (S BET ) 및 총 기공부피 및 평균 기공크기를 구하였다. 주사 전자 현미경 (SEM) (JSM5200, JOEL, JAPAN) 은 탄소 코팅된 TiO2의 코팅형태와 TiO2의 표면상태및 동공구조를 관찰하기 위하여 사용 되었다.

이론/모형

  • TiO2에포함된 탄소의 양을 분석하기 위하여 SEM과 같은 제조사 제품의 EDX를 사용 하였다. 시료의 결정구조는 X-선 회절법(Shimatzu XD-D1, Japan)을 통해 연구하 였으며, X-선 source로는 Cu Ka로 하였다. 탄소 코팅된 TiO2분말을 MB용액에 대한 색도 제거능력을 간단한 분광분석법(Beer-Lambert's Law)에 의하여 분석하 였다.
  • 시료의 결정구조는 X-선 회절법(Shimatzu XD-D1, Japan)을 통해 연구하 였으며, X-선 source로는 Cu Ka로 하였다. 탄소 코팅된 TiO2분말을 MB용액에 대한 색도 제거능력을 간단한 분광분석법(Beer-Lambert's Law)에 의하여 분석하 였다. 이들을 분석하기 위하여 UV-vis 분광기(Genspec III(Hitachi), Japan)를 사용하여 가시광선 550-750 nm 영역에서 광분해 효력을 측정하였다.
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참고문헌 (19)

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