[논문]가시광선하에서 CdS와 CdZnS/ZnO 광촉매를 이용한 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루의 광분해 반응

전현웅; 정민교; 안병윤; 홍민성; 성상혁; 이근대

doi:10.7464/ksct.2020.26.4.311

가시광선하에서 CdS와 CdZnS/ZnO 광촉매를 이용한 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루의 광분해 반응
Photocatalytic Degradation of Rhodamine B, Methyl Orange and Methylene Blue with CdS and CdZnS/ZnO Catalysts under Visible Light Irradiation 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.26 no.4, 2020년, pp.311 - 320

전현웅 (부경대학교 공업화학과) , 정민교 (부경대학교 공업화학과) , 안병윤 (부경대학교 공업화학과) , 홍민성 (부경대학교 공업화학과) , 성상혁 (부경대학교 공업화학과) , 이근대 (부경대학교 공업화학과)

초록
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본 연구에서는 단순 침전법으로 제조한 CdS 및 CdZnS/ZnO 광촉매를 이용하여 가시광선하에서 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루 등에 대한 광분해 반응 연구를 수행하였다. 특히 염료와 광촉매의 물리화학적 성질이 전체 광촉매 반응의 반응 경로에 미치는 영향에 대해 중점을 두고 검토하였다. X선 회절분석법, UV-vis 확산반사 분광법 그리고 X선 광전자 분광분석법 등을 이용하여 제조된 촉매들의 물리화학적 특성을 분석하였다. CdS 및 CdZnS/ZnO 광촉매 모두 자외선뿐만 아니라 가시광선 영역에 있어서도 우수한 광흡수 특성을 나타내었다. 메틸 오렌지의 경우에는 CdS 및 CdZnS/ZnO 각각의 광촉매 상에서 동일한 반응기구를 통해 반응이 진행되는 반면, 로다민 B 및 메틸렌 블루는 각각의 광촉매 상에서 서로 다른 반응 경로를 통해 광분해 반응이 진행되는 것으로 나타났다. 특히 메틸렌 블루의 광분해 반응을 보면, CdZnS/ZnO 광촉매 상에서는 주로 단일분자 형태로 전체 반응이 진행되지만, CdS 상에서는 반응 초기부터 이량체를 형성하였다. 이와 같은 결과들은 CdS 및 CdZnS/ZnO 각각의 반도체 광촉매들의 전도대의 띠끝 전위 차이와 염료들의 흡착 특성 차이에 기인한 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB), methyl orange (MO) and methylene blue (MB) was carried out under visible light irradiation using CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts prepared by a simple precipitation method. This study focused on examining the effect of physicochemical properties of dye and photocatalyst on the reaction pathway of photocatalytic degradation. The prepared photocatalysts were characterized by XRD, UV-vis DRS and XPS. Both the CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts exhibit an excellent absorption in the visible light and the UV light regions. It was observed that the photocatalytic degradation of MO proceeds via the same reaction mechanism on both the CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts. However, the photocatalytic degradation of RhB and MB was found to proceed through a different reaction pathway on the CdS and CdZnS/ZnO catalysts. It is interesting to note that MB dimer was formed on the CdS catalyst at the beginning of the photocatalytic reaction, while the MB monomer was degraded during the overall photocatalytic reaction on CdZnS/ZnO. The above results may be mainly ascribed to the difference of band edge potential of the conduction band in the CdS and CdZnS/ZnO semiconductors and the adsorption property of dye on the catalysts.

주제어

표/그림 (7)

그림 Figure 1. XRD patterns of CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts.
그림 Figure 2. UV-vis DRS of CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts.
그림 Figure 3. XPS spectra of (a) O_1s (b) Zn_2p (c) S_2p and (d) O_1s for CdZnS/ZnO photocatalyst.
그림 Figure 4. Molecular structures of dyes [19].
그림 Figure 5. UV-vis spectral changes during photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB) using (a) CdS and (b) CdZnS/ZnO photocatalyst under visible light irradiation.
그림 Figure 6. UV-vis spectral changes during photocatalytic degradation of methyl orange (MO) using (a) CdS and (b) CdZnS/ZnO photocatalyst under visible light irradiation.
그림 Figure 7. UV-vis spectral changes during photocatalytic degradation of methylene blue (MB) using (a) CdS and (b) CdZnS/ZnO photocatalyst under visible light irradiation.

AI 본문요약
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문제 정의

가시광선 흡수 특성이 뛰어난 광촉매인 CdS 그리고 CdS에 비하여 안정성 및 활성 증가를 나타낼 수 있는 CdZnS/ZnO 광촉매를 각각 제조하고, 가시광선하에서 이들 광촉매를 이용하여 서로 다른 계열에 속하는 3 종류의 대표적인 공업용 유기염료 즉, 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루의 광분해 반응에 대한 연구를 진행하였다. 이와 같은 연구를 통해 염료의 종류에 따라 CdS 및 CdZnS/ZnO 두 가지 광촉매 상에서 나타나는 분해반응의 경로에 있어서 큰 차이가 나타남을 볼 수 있었다.
것이 보고되어 있다. 따라서 본 연구에서는 로다민 B뿐만 아니라 이 염료와는 물리화학적 특성이 상이한 메틸 오렌지와 메틸렌 블루를 포함하여 총 3 종류 염료에 대해 CdS와 CdZnS/ZnO 광촉매를 이용한 광분해 반응을 진행하고 그 결과를 서로 비교하여 분해반응 대상 물질인 염료의 물리화학적 성질과 광촉매의 특성 등이 전체 광촉매 반응에 있어서의 반응 경로에 미치는 영향에 대해 검토하고자 하였다.
본 연구에서는 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루의 3 종류 염료를 분해 대상 물질로 택하고, 이들 염료의 광분해반응에 대해 CdS와 CdZnS/ZnO를 광촉매로 각각 적용하여 그 분해 반응 결과를 서로 비교하고자 하였다. 이와 같은 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루의 3 종류 염료는 현재 섬유산업에서도 널리 사용되고 있으며[17], 또한 산업폐수에 포함되어 배출될 경우에는 낮은 농도에서도 인간을 포함한 동식물과 주위 생태계에 심각한 부작용을 일으킬 수 있는 것으로 보고되고 있다[18].

제안 방법

CdZnS/ZnO 제조에 있어서는 먼저 ZnO를 제조하였다. 80℃ 온도의 0.2 M Zn(NO₃)₂∙6H₂O 용액을 교반 하면 서 여기에 2 M 농도의 NaOH를 가하여 전체 용액의 pH가 8이 될 때까지 조절하여 침전물인 흰색의 Zn(OH)₂를 얻은 다음 약 30분간 숙성한 뒤, 원심분리를 이용하여 침전물을 회수하였다. 그리고 이 침전물을 100℃로 24시간 건조시켜 최종적으로 흰색의 ZnO를 제조하였다[22].
X선 회절분석기(X-ray diffractometer, XRD; Philips X’pert diffractometer/Cu Kα radiation)를 이용하여 제조된 촉매들의 결정구조를 조사하였으며, 이때 2θ=10~80° 범위에서 결정 각을 확인하였다. 또한 UV-vis 확산반사 분광법(UV-vis diffuse reflectance spectroscopy, UV-vis DRS; Varian Cary 100)을 사용하여 제조된 촉매들의 광흡수 특성을 관찰하였다.
그리고 이 침전물을 100℃로 24시간 건조시켜 최종적으로 흰색의 ZnO를 제조하였다[22]. 그 다음 이와 같은 방법으로 얻어진 ZnO를 일정량 채취한 후, 0.2 M Zn(NO₃)₂∙6H₂O와 0.2 M Cd(NO₃)₂∙4H₂O를 1:1의 비로 혼합한 용액에 첨가하고 침전제로 다시 과량의 0.2 M Na₂S∙9H₂O를 가하여 침전물을 얻었다. 이때 반응온도는 80 ℃를 유지하였으며 반응후 화합물을 약 30분간의 숙성시키고 원심분리 과정을 거쳐 침전물을 회수하였다.
석영창(quartz window)을 장착하였다. 그리고 300 W 제논램프를 광원으로 사용하였으며, 420 nm 필터를 사용하여 자외선 영역의 빛을 차단하고 가시광선만을 조사하면서 광촉매 반응실험을 진행하였다. 반응과정에서 광촉매의 농도는 1 g L^-1로 하였고 또한 반응물인 염료, 즉 로다민 B, 메틸오렌지 및 메틸렌 블루 각각의 농도는 10^-5 mol L^-1로 설정하여 실험을 진행하였다.
이 침전물을 90 ℃에서 12시간 건조하여 CdS를 제조하였다. 그리고 CdZnS/ZnO 광촉매에 있어서는 황화물계 광촉매의 조성으로는 Cd_0.5Zn_0.5S를그리고 CdZnS:ZnO의 비는 1:4의 비율을 지닌 화합물을 광촉매로 택하였다. 즉, 이와 같은 형태의 조성을 지닌 화합물 광촉매에서는 밴드갭의 넓이와 전도대와 가전자대의 띠끝 전위 등이 적절하여 광촉매로서의 활성이 우수한 것으로 알려져 있다[21].
또한 UV-vis 확산반사 분광법(UV-vis diffuse reflectance spectroscopy, UV-vis DRS; Varian Cary 100)을 사용하여 제조된 촉매들의 광흡수 특성을 관찰하였다. 그리고 제조된 촉매의 표면 특성과 산화 상태를 확인하기 X-선 광전자 분광기(x-ray photoelectron spectroscopy, XPS; Thermo Scientific, MultiLab 2000)을 이용하여 분석을 수행하였다.
확인하였다. 또한 UV-vis 확산반사 분광법(UV-vis diffuse reflectance spectroscopy, UV-vis DRS; Varian Cary 100)을 사용하여 제조된 촉매들의 광흡수 특성을 관찰하였다. 그리고 제조된 촉매의 표면 특성과 산화 상태를 확인하기 X-선 광전자 분광기(x-ray photoelectron spectroscopy, XPS; Thermo Scientific, MultiLab 2000)을 이용하여 분석을 수행하였다.
그리고 각각의 광촉매 반응을 시작하기 전에는 반응물의 흡탈착 평형을 조성하기 위해 광이 조사되지 않는 조건하에서 광촉매와 반응물질을 포함한 용액을 30분 동안교 반한 다음, 광촉매 반응을 시작하였다. 반응 도중에도 광촉매를 포함한 반응 용액을 자석 교반기로 교반하였고, 반응물을 일정 시간 간격으로 채취하고 원심분리를 이용하여 반응물 내의 광촉매를 완전히 제거한 다음 분광광도계(Optizen POP)를이용하여 분석하였다.
그리고 300 W 제논램프를 광원으로 사용하였으며, 420 nm 필터를 사용하여 자외선 영역의 빛을 차단하고 가시광선만을 조사하면서 광촉매 반응실험을 진행하였다. 반응과정에서 광촉매의 농도는 1 g L^-1로 하였고 또한 반응물인 염료, 즉 로다민 B, 메틸오렌지 및 메틸렌 블루 각각의 농도는 10^-5 mol L^-1로 설정하여 실험을 진행하였다. 그리고 각각의 광촉매 반응을 시작하기 전에는 반응물의 흡탈착 평형을 조성하기 위해 광이 조사되지 않는 조건하에서 광촉매와 반응물질을 포함한 용액을 30분 동안교 반한 다음, 광촉매 반응을 시작하였다.
본 연구에서는 기존의 문헌에 발표된 것과 유사한 방법, 즉 단순 침전법으로 CdS와 CdZnS/ZnO 광촉매를 제조하여 사용하였다[20]. 먼저 이들 광촉매의 제조과정을 간략하게 살펴보면, CdS의 제조에 있어서는 일정량의 0.
2 M Na₂S 용액을 침전제로 천천히 가한 후, 1시간 이상 계속적으로 교반하면서 침전물을 얻는다. 얻어진 침전물을 증류수 및 에탄올로 수차례 세척한 다음, 원심분리법을 이용하여 최종 침전물을 얻었다. 이 침전물을 90 ℃에서 12시간 건조하여 CdS를 제조하였다.

대상 데이터

즉, 이와 같은 형태의 조성을 지닌 화합물 광촉매에서는 밴드갭의 넓이와 전도대와 가전자대의 띠끝 전위 등이 적절하여 광촉매로서의 활성이 우수한 것으로 알려져 있다[21]. CdZnS/ZnO 제조에 있어서는 먼저 ZnO를 제조하였다. 80℃ 온도의 0.
33 V의 산화환원전위(red ox potential)를 갖는 O₂/∙O₂^- 반응을 고려해볼 때 CdS 전도대의 광여기 전자는 용액중의 산소와 반응하여 ∙O₂^- 라디칼을 쉽게 생성할 수 있고, 이들 라디칼들이 메틸 오렌지 분자를 산화 분해함으로써 산화 반응기구를 나타내는 것으로 발표되었다[37]. 본 연구에서 사용한 Cd_0.5Zn_0.5S 및 ZnO 반도체의 전도 대 띠끝 전위도 각각 –0.37와 –0.14 V로 알려져 있다[11]. 따라서 가시광선 광조사에 의해 Cd_0.

이론/모형

Figure 2에는 본 연구에서 제조하여 사용한 광촉매들의 광 흡수 특성을 알아보기 위해 UV-vis 확산반사 분광법을 이용하여 측정한 CdS 및 CdZnS/ZnO 광촉매들의 흡광도 측정 결과를 나타내었다. 일반적으로 태양광을 광원으로 사용할 수 있는 광촉매는 가시광선으로부터 자외선에 이르는 비교적 넓은 범위의 빛을 흡수할 수 있는 특성을 가지는 것이 중요하다.
X-선 회절분석법을 사용하여 제조된 광촉매 화합물들의 결정구조를 관찰하였으며 그 결과를 Figure 1에 나타내었다.

성능/효과

그리고 일반적인 광촉매상에서의 메틸렌 블루의 광분해 반응에 있어서 이량체를 형성한 메틸렌 블루는 광분해 되기가 어려워 메틸렌 블루 단일 분자에 비해서 이량체의 분해 속도가 느린 것으로 보고되었다[40]. 본 연구에서는 Figure 7(a)의 결과를 볼 때 CdS 광촉매를 이용하여 약 150분 정도의 가시광선을 조사하는 경우에는 605 nm에서 최대 흡수 파장을 나타내는 피크가 거의 사라지는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과와 Figure 7(b)의 결과를 비교해볼 때, 본 연구에서 제조한 CdS 광촉매 상에서 형성되는 메틸렌 블루 이량체는 어느 정도 분해 속도를 나타내며 일정 시간의 광촉매 반응 후에는 그 화학 구조가 분해되는 것을 알 수 있다.
본 연구에서는 Figure 7(a)의 결과를 볼 때 CdS 광촉매를 이용하여 약 150분 정도의 가시광선을 조사하는 경우에는 605 nm에서 최대 흡수 파장을 나타내는 피크가 거의 사라지는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과와 Figure 7(b)의 결과를 비교해볼 때, 본 연구에서 제조한 CdS 광촉매 상에서 형성되는 메틸렌 블루 이량체는 어느 정도 분해 속도를 나타내며 일정 시간의 광촉매 반응 후에는 그 화학 구조가 분해되는 것을 알 수 있다. 그러나 본 연구에서 제조된 CdS 광촉매상에서의 메틸렌 블루의 흡착 및 이 량 체화현상 그리고 광분해 현상에 대한 보다 자세하고 체계적인 설명을 위해서는 앞으로도 계속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
즉, CdZnS 형태의 고용체(solid solution)는 CdS에 비해 광촉매로서의 안정성이 증가하며, 또한 CdZnS/ZnO 형태의 이종 구조물에 있어서는 광조사에 의해 생성된 전자와 정공의 보다 효율적인 분리가 가능해져 결과적으로는 CdZnS/ZnO 광촉매가 비교적 높은 활성과 재활용성을 나타내는 것으로 보고되고 있다[15]. 그리고 로다민 B의 광분해 반응에 대한 CdS 와 CdZnS/ZnO 광촉매 각각의 활성을 비교한 최근의 연구 결과를 보면, 이 두 가지 광촉매 상에서 로다민 B는 서로 다른 반응기구를 따라 광분해 반응이 진행된다는 것을 알 수 있었다. 즉, CdS, CdZnS 그리고 ZnO 각각 반도체들의 전도대와 가전 자대의 띠끝 전위(band edge potential)를 포함한 여러 가지 물리 화학적 특성 차이에 의해 동일한 염료에 대해서도 CdS와 CdZnS/ZnO 광촉매 상에서 서로 다른 광분해 반응 경로가 나타나는 것으로 발표되었다[16].
14 V로 알려져 있다[11]. 따라서 가시광선 광조사에 의해 Cd_0.5Zn_0.5S 내에서 생성되는 광여기 전자는 쉽게 ZnO로 이동할 수 있음을 알 수 있고, 실제로 Cd_0.5Zn_0.5S 혹은 ZnO의 전도대에 전자가 존재하더라도 이 전자들은 -N=N- 결합을 쉽게 환원시킬 수 없는 것으로 생각된다. 그러므로 본 연구에서는 CdS 광촉매뿐만 아니라 CdZnS/ZnO 광촉매 상에서의 메틸 오렌지의 광분해 반응도 산화 반응기구를 통해 진행되는 것으로 판단된다[11].
따라서 본 연구의 반응 조건하에서는 제조된 CdS 광촉매 상에 메틸렌 블루의 비교적 강한 흡착이 발생하고 이로 인해 메틸렌 블루의 이량체화 현상이 촉진되는 것으로 추정된다. 실제로 본 연구에서 사용한 3 종류의 염료중에서 산성 염료(acidic dye)인 메틸 오렌지와는 달리, 염기성 염료(basic dye)인 로다민 B와 메틸렌 블루를 비교해 볼 때 유사한 조건하에서는 메틸렌 블루는 로다민 B보다는 휠씬 강하게 흡착하는 경향을 나타내는 것으로 알려져 있다[19].
일반적으로 낮은 온도에서 제조되거나 침전법을 이용하여 제조되는 CdS는 입방 결정구조를 가지게 되는 것으로 보고되고 있다[24]. 따라서 비교적 낮은 온도에서 침전법을 이용하여 CdS를 제조한 본 연구에 있어서도 CdS는 입방 결정구조를 지니게 됨을 확인할 수 있다. 그리고 Figure 1의 CdS에 대한 X-선 회절분석 결과를 보면 특성 피크들이 비교적 넓은 폭을 지닌 것을 볼 수 있고, 이로부터 본 연구에서 제조된 CdS 입자들은 크기가 작고 결정성이 비교적 낮은 입자들로 구성되어 있음을 유추할 수 있다[25].
특히 메틸 오렌지 분자 내의 여러가지 화학결합들에 대한 결합 에너지를 고려할 때도 -N=N- 구조에 대한 결합 에너지가 가장 큰 값을 나타냄으로부터 메틸 오렌지 분자 내의 -N=N- 결합은 상대적으로 매우 안정한 구조임을 알 수 있다[35]. 실제로 본 연구의 메틸 오렌지 광분해 반응 실험을 진행하는 과정에서는 각각의 실험 마지막 단계에 이르러 반응 용액 중의 메틸 오렌지 농도가 아주 낮은 경우에 있어서도 반응 용액이 약간의 노란색 색조를 나타내고 있는 것을 관찰할 수 있었고, 이로부터도 메틸 오렌지 분자 내의 발색단 특히 -N=N- 아조 결합이 반응 용액내에 어느 정도 잔존한다는 것을 유추할 수 있었다[39].
0° 등에서 (111), (220), (311)면에 해당하는 특성 피크가 나타나는 것으로 알려져 있다[23]. 이러한 결과들로부터 본 연구에서 제조된 CdS는 전형적인 입방 결정구조를 지니고 있음을 알 수 있다. 일반적으로 낮은 온도에서 제조되거나 침전법을 이용하여 제조되는 CdS는 입방 결정구조를 가지게 되는 것으로 보고되고 있다[24].
Figure 2에 나타낸 결과에서도 보면 본 연구에서 제조한 CdZnS/ZnO 광촉매의 광 흡수단도 CdS와 ZnS의 광 흡수 단 사이의 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 이상의 UV-vis 확산반사 분광법의 측정 결과를 종합해 보면, 본 연구에서 제조하여 사용한 광촉매의 경우 CdS 뿐만 아니라 CdZnS/ZnO 광촉매의 경우도 가시광선 영역의 빛을 효율적으로 흡수할 수 있음을 확인할 수 있었고, 특히 CdS의 경우 가시광선 영역에서 광 흡수 단과흡광도가 더 큰 값을 나타냄으로부터 CdS 광촉매가 상대적으로 더 넓은 파장 영역의 가시광선을 보다 효율적으로 흡수할 수 있음을 알 수 있다.
대한 연구를 진행하였다. 이와 같은 연구를 통해 염료의 종류에 따라 CdS 및 CdZnS/ZnO 두 가지 광촉매 상에서 나타나는 분해반응의 경로에 있어서 큰 차이가 나타남을 볼 수 있었다. 즉, 메틸 오렌지는 두 가지 광촉매 상에서 동일한 반응기구를 통해 광분해 반응이 진행되는 것을 관찰할 수 있었지만, 반면에 로다민 B와 메틸렌 블루의 경우에 있어서는 각각의 광촉매 상에서 서로 다른 반응 경로를 통해 반응이 진행되는 것으로 나타났다.
2° 등에서 뚜렷한 피크들이 나타남을 알 수 있다. 이와 같은 피크들은 일반적인 ZnO의 결정구조인 섬 아연광형(Zinc Blende) 구조와 우르츠광형(Wurtzite) 구조 중에서도 전형적인 우르츠광형 구조 ZnO의 (100), (002), (101)에 해당하는 특성 피크(JCPDS 36-1451)임을 알 수 있고, 따라서 본연구에서 제조된 CdZnS/ZnO 광촉매 화합물을 구성하고 있는 ZnO는 우르츠광형 구조를 지니고 있음을 확인할 수 있다. 또한 2θ=56.
그리도 CdZnS/ZnO 광촉매의 경우도 보면 약 550 nm 이하의 파장을 지니는 가시광선으로부터 자외선에 이르는 넓은 범위 영역의 빛을 효율적으로 흡수함을 알 수 있다. 일반적으로 ZnO에서는 가시광선 영역의 빛 흡수는 거의 나타나지 않고 약 400 nm 이하 빛의 흡수만 일어나므로, 본 연구에서 제조한 CdZnS/ZnO 광촉매의 가시광선 흡수 특성은 CdZnS에 기인한 것임을 확인할 수 있다. 실제로 CdZnS/ZnO와 유사한 형태의 광촉매에서도 전체 화합물 중의 CdZnS 함량증가에 따라 가시광선 영역의 빛에 대한 흡광도가 증가하는 것으로 발표되었다[15].
이와 같은 연구를 통해 염료의 종류에 따라 CdS 및 CdZnS/ZnO 두 가지 광촉매 상에서 나타나는 분해반응의 경로에 있어서 큰 차이가 나타남을 볼 수 있었다. 즉, 메틸 오렌지는 두 가지 광촉매 상에서 동일한 반응기구를 통해 광분해 반응이 진행되는 것을 관찰할 수 있었지만, 반면에 로다민 B와 메틸렌 블루의 경우에 있어서는 각각의 광촉매 상에서 서로 다른 반응 경로를 통해 반응이 진행되는 것으로 나타났다. 특히 메틸렌 블루의 경우를 보면 CdZnS/ZnO 광촉매 상에서는 단일 분자 형태로 반응이 진행되지만, CdS 상에서는 반응 초기부터 이량체를 형성한 다음 계속적으로 광분해반응이 진행되는 것을 볼 수 있었다.
이러한 사실들과 Figure 6에서 나타낸 본 연구의 결과들을 고려해 볼 때, 본 연구에 있어서는 CdS와 CdZnS/ZnO 두 가지 광촉매 상에서 모두 산화 반응기구를 통해 메틸 오렌지의 광분해 반응이 진행되는 것으로 판단된다. 즉, 본 연구에서 사용한 CdS와 CdZnS/ZnO 두 가지 광촉매 상에는 광조사와 의해 광촉매 표면상에서 생성되는 활성 화학종에 의해서 메틸오렌지 분자가 산화 분해되면서 그 농도가 감소하는 과정에 있어서도 발색단인 -N=N- 화학 결합은 오랫동안 유지되는 것으로 생각된다. 특히 메틸 오렌지 분자 내의 여러가지 화학결합들에 대한 결합 에너지를 고려할 때도 -N=N- 구조에 대한 결합 에너지가 가장 큰 값을 나타냄으로부터 메틸 오렌지 분자 내의 -N=N- 결합은 상대적으로 매우 안정한 구조임을 알 수 있다[35].
그리고 CdZnS/ZnO에 대한 X-선 회절분석 결과에서는 2 θ=25~30°범위에 걸쳐 넓은 폭의 비교적 큰 피크가 나타남을 볼 수 있으며, 이는 Cd_xZn_1-xS 형태의 황화물에 대한 전형적인 X-선 회절 피크인 것으로 알려져 있다[26]. 특히 CdS 혹은 ZnS에 대한 특성 피크들이 관찰되지 않음으로부터 본 연구에서 제조한 CdZnS/ZnO 광촉매 내의 Cd_0.5Zn_0.5S 화합물은 CdS와 ZnS의 단순한 혼합물이 아니고 고용체 형태의 화합물을 구성하고 있다는 것을 확인할 수 있다[27]. 또한 이와 같이 CdZnS에 대해 비교적 넓은 폭의 피크가 관찰됨으로부터 이 황화물은 작은 크기의 입자들로 구성된 것임을 추정할 수 있다[26].

후속연구

이와 같은 결과와 Figure 7(b)의 결과를 비교해볼 때, 본 연구에서 제조한 CdS 광촉매 상에서 형성되는 메틸렌 블루 이량체는 어느 정도 분해 속도를 나타내며 일정 시간의 광촉매 반응 후에는 그 화학 구조가 분해되는 것을 알 수 있다. 그러나 본 연구에서 제조된 CdS 광촉매상에서의 메틸렌 블루의 흡착 및 이 량 체화현상 그리고 광분해 현상에 대한 보다 자세하고 체계적인 설명을 위해서는 앞으로도 계속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 즉, 출발 물질 또는 제조 방법을 달리하여 얻어진 CdS 광촉매 그리고 일반적으로 널리 활용되는 광촉매등을 이용한 추가적인 실험을 진행하고 그 결과들을 상호 비교 검토하는 것이 필요한 것으로 사료된다.
그러나 본 연구에서 제조된 CdS 광촉매상에서의 메틸렌 블루의 흡착 및 이 량 체화현상 그리고 광분해 현상에 대한 보다 자세하고 체계적인 설명을 위해서는 앞으로도 계속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 즉, 출발 물질 또는 제조 방법을 달리하여 얻어진 CdS 광촉매 그리고 일반적으로 널리 활용되는 광촉매등을 이용한 추가적인 실험을 진행하고 그 결과들을 상호 비교 검토하는 것이 필요한 것으로 사료된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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