$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

TiO2 혼입 시멘트 복합체의 물리·화학적 특성 및 광촉매 반응을 이용한 오염물 제거 성능에 대한 개요
An Overview on the Physicochemical Properties and Photocatalytic Pollutant Removal Performances of TiO2-incorporated Cementitious Composites 원문보기

Composites research = 복합재료, v.33 no.2, 2020년, pp.68 - 75  

서준호 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  윤현노 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  김선혁 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  배상진 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  장대익 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  길태건 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  박솔뫼 (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ,  이행기 (Korea Advanced Institute of Science and Technology)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

최근 우수한 내구성과 높은 광촉매반응 효율로 인해 TiO2의 활용이 다각적으로 검토되고 있다. 특히 대기 중 오염물질을 제거하기 위해 시멘트계 물질에 TiO2를 혼입하는 연구가 활발히 진행되고 있다. TiO2를 혼입한 시멘트계 물질은 타일, 블록, 구조체의 형태로 터널, 중앙분리대 및 방음벽 등 도로부속물로의 잠재적 활용이 검토되어지고 있다. 따라서 TiO2혼입에 따른 시멘트계 물질의 특성변화에 대한 철저한 이해가 선행되어야 할 것이다. 본 개요 논문에서는 TiO2를 혼입한 시멘트계 물질의 다양한 물리·화학적 특징과 대기 오염물 제거 성능에 대한 선행연구를 소개하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, the use of TiO2 as a phtocatalyst has been diversely investigated due to its excellent durability performance and high photocatalytic reaction efficiency. Active researches have particularly focused on the development of TiO2-incorporated cementitious composites in order to remove the atmo...

주제어

표/그림 (2)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 가 혼입된 시멘트계 물질을 실제 구조물에 적용할 경우 필연적으로 다양한 외기조건에 노출된다. 따라서 나노 TiO2가 혼입된 시멘트계 물질이 도로 구조물로서 장기간 외기와 접촉할 경우 겪을 수 있는 성능 저하 조건에 관한 내구성 평가 문헌들을 고찰해 보고자 한다.
  • 본 논문에서는 TiO2 광촉매의 혼입이 시멘트계 물질의 물리∙화학적 특성과 광촉매 반응에 미치는 영향에 대한 이전 연구들을 검토하였다. TiO2의 혼입은 시멘트계 물질의 수화열 증가를 야기하여 초기 수화를 촉진하였으며, 시멘트 복합체 내의 미세 공극을 감소시키고 강도를 향상시키는 역할을 하였다.
  • 하지만 콘크리트에 TiO2와 같은 나노입자를 혼입하는 경우, 나노입자의 분산 문제, 콘크리트의 강도 및 내구성 등에 영향을 미칠 수 있으므로, 이에 대한 이해가 필수적으로 요구된다. 이에 본 논문에서는 TiO2 혼입이 시멘트계 물질의 물리화학적 특성과 광촉매 반응에 미치는 영향에 대한 이전 연구들을 검토하였으며, TiO2가 혼입된 시멘트계 복합체의 대기오염 저감 물질로의 사용에 대한 현재의 이해 및 동향을 살펴보고자 한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (49)

  1. Ministry of Environment, Air Information in the Seoul Metropolitan Area-Emission by Pollution Sources, 2016. 

  2. An, S.W., Jang, J.W., and Park, J.W., "Use of Photocatalyst in Civil & Environmental Engineering," Prospectives of Industrial Chemistry, Vol. 19, No. 5, 2016, pp. 25-32. 

  3. Nagaveni, K., Hegde, M.S., Ravishankar, N., Subbanna, G.N., and Madras, G., "Synthesis and Structure of Nanocrystalline $TiO_2$ with Lower Band Gap Showing High Photocatalytic Activity", Langmuir, Vol. 20, No. 7, 2004, pp. 2900-2907. 

  4. Folli, A., Pade, P., Hansen, T.B., Marco, T.D., and Macphee, D.E., " $TiO_2$ Photocatalysis in Cementitious Systems: Insights into Self-cleaning and Depollution Chemistry," Cement and Concrete Research, Vol. 42, No. 3, 2012, pp. 539-548. 

  5. Jimenez-Relinque, E., Rodriguez-Garcia, J.R., Castillo, A., and Castellote, M., "Characteristics and Efficiency of Photocatalytic Cementitious Materials: Type of binder, Roughness and Microstructure," Cement and Concrete Research, Vol. 71, 2015, pp. 124-131. 

  6. Karapati, S., Giannakopoulou, T., Todorova, N., Boukos, N., Antiohos, S., Papageorgiou, D., Chaniotakis, E., Dimotikali, D., and Trapalis, C., " $TiO_2$ Functionalization for Efficient $NO_x$ Removal in Photoactive Cement," Applied Surface Science, Vol. 319, No. 15, 2014, pp. 29-36. 

  7. Serpone, N., "Heterogeneous Photocatalysis and Prospects of $TiO_2$ -Based Photocatalytic DeNOxing the Atmospheric Environment," Catalysts, Vol. 8, No. 11, 2018, pp. 553. 

  8. Lee, J.H., Kim, Y.K., and Lee, S.W., "Experimental Study on the Long-term Performance of $TiO_2$ Concrete for Road Structures," Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 35, No. 3, 2015, pp. 691-698. 

  9. Dambournet, D., Belharouak, I., and Amine, K., "Tailored Preparation Methods of $TiO_2$ Anatase, Rutile, Brookite: Mechanism of Formation and Electrochemical Properties," Chemistry of Materials, Vol. 22, No. 3, 2010, pp. 1173-1179. 

  10. Cardenas, C., Tobon, J.I., Garcia, C., and Vila, J., "Functionalized Building Materials: Photocatalytic Abatement of $NO_x$ by Cement Pastes Blended with $TiO_2$ Nanoparticles," Construction and Building Materials, Vol. 36, 2012, pp. 820-825. 

  11. Jayapalan, A.R., Lee, B.Y., and Kurtis, K.E., "Effect of Nanosized Titanium Dioxide on Early Age Hydration of Portland Cement," Proceeding of the 3th International Symposium on Nanotechnology in Construction, Berlin, Heidelberg, Germany, MAY. 2009, pp. 267-273. 

  12. Gutteridge, W.A., and Dalziel, J.A., "Filler Cement: the Effect of the Secondary Component on the Hydration of Portland Cement: Part I. A Fine Non-hydraulic Filler," Cement and Concrete Research, Vol. 20, No. 5, pp. 778-782. 

  13. Kadri, E.H., and Duval, R., "Effect of Ultrafine Particles on Heat of Hydration of Cement Mortars," ACI Materials Journal, Vol. 99, No. 2, 2002, pp. 138-142. 

  14. Lothenbach, B., Le Saout, G., Gallucci, E., and Scrivener, K., "Influence of Limestone on the Hydration of Portland Cements," Cement and Concrete Research, Vol. 38, No. 6, pp. 848-860. 

  15. Lawrence, P., Cyr, M., and Ringot, E., "Mineral Admixtures in Mortars: Effect of Inert Materials on Short-term Hydration," Cement and Concrete Research, Vol. 33, 2003, pp. 1939-1947. 

  16. Zelic, J., Rusic, D., Veza, D., and Krstulovic, R., "The Role of Silica Fume in the Kinetics and Mechanisms during the Early Stage of Cement Hydration," Cement and Concrete Research, Vol. 30, No. 10, 2000, pp. 1655-1662. 

  17. Gutteridge, W.A., and Dalziel, J.A., "Filler Cement: The Effect of the Secondary Component on the Hydration of Portland Cement: Part 2: Fine Hydraulic Binders," Cement and Concrete Research, Vol. 20, No. 6, 1990, pp. 853-861. 

  18. Osborne, G.J., "Durability of Portland Blast-furnace Slag Cement Concrete," Cement and Concrete Composites, Vol. 21, No. 1, 1999, pp. 11-21. 

  19. Chen, J., Kou, S.C., and Poon, C.S., "Hydration and Properties of Nano- $TiO_2$ Blended Cement Composites," Cement and Concrete Composites, Vol. 34, No. 5, 2012, pp. 642-649. 

  20. Nazari, A., Riahi, S., Riahi, S., Shamekhi, S.F., and Khademno, A., "Improvement the Mechanical Properties of the Cementitious Composite by Using $TiO_2$ Nanoparticles," Journal of American Science, Vol. 6, No. 4, 2010, pp. 98-101. 

  21. Barnes, P., and Bensted, J., "Structure and Performance of Cements," CRC Press, London, UK, 2002. 

  22. Lee, B.Y., Thomas, J.J., Treager, M., and Kurtis, K.E., "Influence of $TiO_2$ Nanoparticles on Early $C_3S$ Hydration," ACI Materials Special Publication, Vol. 267, 2009, pp. 35-44. 

  23. Bjornstrom, J., Martinelli, A., Matic, A., Borjesson, L., and Panas, I., "Accelerating Effects of Colloidal Nano-silica for Beneficial Calcium-silicate-hydrate Formation in Cement," Chemical Physics Letters, Vol. 392, 2004, pp. 242-248. 

  24. Sobolev, K., "Modern Developments Related to Nanotechnology and Nanoengineering of Concrete," Frontiers of Structural and Civil Engineering, Vol. 10, No. 2, 2016, pp. 131-141. 

  25. Duan, P., Yan, C., Luo, W., and Zhou, W., "Effects of Adding Nano- $TiO_2$ on Compressive Strength, Drying Shrinkage, Carbonation and Microstructure of Fluidized Bed Fly Ash Based Geopolymer Paste," Construction and Building Materials, Vol. 106, 2016, pp. 115-125. 

  26. Ma, B., Li, H., Li, X., Mei, J., and Lv, Y., "Influence of Nano- $TiO_2$ on Physical and Hydration Characteristics of Fly Ash-cement Systems," Construction and Building Materials, Vol. 122, 2016, pp. 242-253. 

  27. Yang, L.Y., Jia, Z.J., Zhang, Y.M., and Dai, J.G., "Effects of Nano- $TiO_2$ on Strength, Shrinkage and Microstructure of Alkali Activated Slag Pastes," Cement and Concrete Composites, Vol. 57, 2015. pp. 1-7. 

  28. Staub de Melo, J.V., and Triches, G., "Study of the Influence of Nano- $TiO_2$ on the Properties of Portland Cement Concrete for Application on Road Surfaces," Road Materials and Pavement Design, Vol. 19, No. 5, 2018, pp. 1011-1026. 

  29. Meng, T., Yu, Y., Qian, X., Zhan, S., and Qian, K., "Effect of Nano- $TiO_2$ on the Mechanical Properties of Cement Mortar," Construction and Building Materials, Vol. 29, 2012, pp. 241-245. 

  30. Jalal, M., Fathi, M., and Farzad, M., "Effects of Fly Ash and $TiO_2$ Nanoparticles on Rheological, Mechanical, Microstructural and Thermal Properties of High Strength Self Compacting Concrete," Mechanics of Materials, Vol. 61, 2013, pp. 11-27. 

  31. Feng, D., Xie, N., Gong, C., Leng, Z., Xiao, H., Li, H., and Shi, X., "Portland Cement Paste Modified by $TiO_2$ Nanoparticles: A Microstructure Perspective," Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 52, No. 33, 2013, pp. 11575-11582. 

  32. Lee, N.K., Jang, J.G., and Lee, H.K., "Shrinkage Characteristics of Alkali-activated Fly Ash/slag Paste and Mortar at Early Ages," Cement and Concrete Composites, Vol. 53, 2014, pp. 239-248. 

  33. Chen, J.J., Thomas, J.J., and Jennings, H.M., "Decalcification Shrinkage of Cement Paste," Cement and Concrete Research, Vol. 36, No. 5, 2006, pp. 801-809. 

  34. Lee, B.Y., Jayapalan, A.R., and Kurtis, K.E., "Effects of Nano- $TiO_2$ on Properties of Cement-based Materials," Magazine of Concrete Research, Vol. 65, No. 21, 2013, pp. 1293-1302. 

  35. Zhang, R., Cheng, X., Hou, P., and Ye, Z., "Influence of Nano- $TiO_2$ on the Properties of Cement-based Materials: Hydration and Drying Shrinkage," Construction and Building Materials, Vol. 81, 2015, pp. 35-41. 

  36. Ying, J., Zhou, B., and Xiao, J., "Pore Structure and Chloride Diffusivity of Recycled Aggregate Concrete with Nano- $SiO_2$ and Nano- $TiO_2$ ," Construction and Building Materials, Vol. 150, 2017, pp. 49-55. 

  37. Mohseni, E., Naseri, F., Amjadi, R., Khotbehsara, M.M., and Ranjbar, M.M., "Microstructure and Durability Properties of Cement Mortars Containing Nano- $TiO_2$ and Rice Husk Ash," Construction and Building Materials, Vol. 114, 2016, pp. 656-664. 

  38. Glass, G.K., Page, C.L., and Short, N.R., "Factors Affecting the Corrosion Rate of Steel in Carbonated Mortars," Corrosion Science, Vol. 32, No. 12, 1995, pp. 1283-1294. 

  39. Seo, J.H., Yoon, H.N., and Lee, H.K., "Photocatalytic Reaction in the Nano- $TiO_2$ Incorporated Cement Exposed to Weathering Carbonation," In Preparation. 

  40. Seo, J.H., Park, S.M., and Lee, H.K., "Evolution of the Binder Gel in Carbonation-cured Portland Cement in an Acidic Medium," Cement and Concrete Research, Vol. 109, 2018, pp. 81-83. 

  41. Macphee, D.E., and Folli, A., "Photocatalytic Concretes - The Interface between Photocatalysis and Cement Chemistry," Cement and Concrete Research, Vol. 85, 2016, pp. 48-54. 

  42. Sofianou, M.V., Trapalis, C., Psycharis, V., Boukos, N., Vaimakis, T., Yu, J., and Wang, W., "Study of $TiO_2$ Anatase Nano and Microstructures with Dominant {001} Facets for NO Oxidation," Environmental Science and Pollution Research, Vol. 19, 2012, pp. 3719-3726. 

  43. Yin, S., Liu, B., Zhang, P., Morikawa, T., Yamanaka, K.I., and Sato, T., "Photocatalytic Oxidation of $NO_x$ under Visible LED Light Irradiation over Nitrogen-doped Titania Particles with Iron or Platinum Loading," The Journal of Physical Chemistry C, Vol. 112, 2008, pp. 12425-12431. 

  44. Dalton, J.S., Janes, P.A., Jones, N.G., Nicholson, J.A., Hallam, K.R., and Allen, G.C., "Photocatalytic Oxidation of NOx Gases Using $TiO_2$ : a Surface Spectroscopic Approach," Environmental Pollution, Vol. 120, 2002, pp. 415-422. 

  45. Guo, M.Z., Ling, T.C., and Poon, C.S., "Nano- $TiO_2$ -based Architectural Mortar for NO Removal and Bacterial Inactivation: Influence of Coating and Weathering Conditions," Cement and Concrete Composites, Vol. 36, pp. 101-108. 

  46. Guo, M.Z., and Poon, C.S., "Superior Photocatalytic $NO_x$ Removal of Cementitious Materials Prepared with the White Cement over Ordinary Portland Cement and the Underlying Mechanisms," Cement and Concrete Composites, Vol. 90, 2018, pp. 42-49. 

  47. Park, J.J., and Kwak, J.W., "Characteristics of $NO_x$ Removal Efficiency for Photocatalytic Concrete," Korea Concrete Institute, Vol. 29, 2017, pp. 575-576. 

  48. Ballari, M.M., Hunger, M., Husken, G., and Brouwers, H.J.H., " $NO_x$ Photocatalytic Degradation Employing Concrete Pavement Containing Titanium Dioxide," Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 95, No. 3-4, 2010, pp. 245-254. 

  49. Benedix, R., Dehn, F., Quaas, J., and Orgass, M., "Application of Titanium Dioxide Photocatalysis to Create Self-cleaning Building Materials," Lacer, Vol. 5, 2000, pp. 157-168. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로