초록 ▼

연구개발결과
최종목표
본 연구의 목표는 우수한 흡착능과 함께 촉매 특성과 항균 특성 등 다목적 다기능성을 갖는 나노구조 표면 (비표면적 200 m2/g 이상)의 제조법을 개발한다. 이를 위하여 저온 화학반응을 이용하여 자외선 및 420 nm 이상 파장의 가시광 하 촉매활성을 갖는 소재를 다공성 표면을 갖도록 나노미터 수준에서 표면구조를 제어하는 방법을 개발한다.
개발내용 및 결과
◦ 다양한 0, 2 차원 나노구조체를 합성하고 이들간의 정전기적 상호작용을 통해 다양한 다공성 나노컴포지트 화합물의 합성법을 개발하였

연구개발결과
최종목표
본 연구의 목표는 우수한 흡착능과 함께 촉매 특성과 항균 특성 등 다목적 다기능성을 갖는 나노구조 표면 (비표면적 200 m2/g 이상)의 제조법을 개발한다. 이를 위하여 저온 화학반응을 이용하여 자외선 및 420 nm 이상 파장의 가시광 하 촉매활성을 갖는 소재를 다공성 표면을 갖도록 나노미터 수준에서 표면구조를 제어하는 방법을 개발한다.
개발내용 및 결과
◦ 다양한 0, 2 차원 나노구조체를 합성하고 이들간의 정전기적 상호작용을 통해 다양한 다공성 나노컴포지트 화합물의 합성법을 개발하였음.
◦ 얻어진 화합물은 매우 작은 결정크기를 갖는 나노구조체로 이루어져 있어 이들간의 강한 전자구조적 상호작용이 가능하므로 이를 통해 효과적으로 전자구조를 제어하여 420 nm 이상 파장의 가시광 하에 대한 우수한 가시광 광촉매활성을 부여하였음.
◦ 특히 Zn-Cr-LDH와 layered titanate 나노시트간 혼성화 기술은 2차원 나노구조체간 혼성화를 통한 가시광 광촉매 물질 개발의 첫 번째 예이며 우수한 가시광 광촉매인 Zn-Cr-LDH 화합물의 가시광광촉매 활성을 두배이상 개선하였음. 또한 나노시트간 혼성화를 통하여 LDH 화합물의 화학적 안정성을 효과적으로 향상시킬수 있어 이들의 환경정화기술로의 적용을 가능하였음. 총괄연구진과의 공동연구를 통해 혼성화 이후 물로의 용출 및 생물독성이 현저히 감소하였음을 확인함.
◦ 또한 최근 각광을 받고 있는 graphene를 이용하여 층상구조를 갖는 광촉매의 합성을 유도할 수 있으며 얻어진 컴포지트 화합물이 우수한 광촉매 활성을 지님을 확인함.
◦ Chemical bath deposition 법을 이용하여 가시광 광촉매 박막의 경제성 있고 손쉬운 합성법을 개발하였음.
개발기술의 특징․장점
◦ 본 연구를 통하여 개발된 나노구조체간 혼성화를 통한 다공성 가시광 광촉매 개발 기술은 다공구조 및 전자구조를 자유로이 제어할 수 있으며 다양한 반도체 나노구조체 조합에 대해 적용 가능하므로 다양한 촉매 물질을 합성할 수 있는 기술임.
◦ 본 연구를 통하여 개발된 Chemical bath deposition 법은 실제 적용시 특별한 노하우가 거의 필요하지 않으며 경제성 있게 광촉매 박막을 제조할 수 있는 방법으로서 매우 큰 기술적 장점이 있음.
기대효과 (기술적 및 경제적 효과)
◦ 본 연구에서 개발된 나노다공성 컴포지트 합성기술은 다양한 나노구조체 조합에 대해 적용 가능하므로 향후 후속 연구를 통해 보다 다양한 환경 정화소재를 합성할 수 있으며 환경분야이외에 다양한 나노소재 분야에 적용 가능할 것으로 기대됨.
◦ 본 연구에서 개발된 소재를 이용하여 수질 및 공기 오염물의 선택적 제거 기술을 확립할 수 있을 것으로 판단되며 이를 통해 최근 주목을 받고 있는 난분해성 미량유해물질의 처리에 대한 우수한 정화기술을 제시할 수 있으며 향후 실용화 기술로 나아갈 수 있을 것으로 기대됨.
◦ 본 연구는 ET-NT 간 학제 간 융합을 통해 창의적인 결과를 얻어낼 수 있다는 좋은 사례로 평가되며 향후 두 학문분야간 융합을 보다 촉진하는 파급효과를 가져올 수 있을 것으로 기대됨.
적용분야
◦ 본 연구를 통해 개발된 자기조립 및 Chemical bath deposition 법을 이용한 나노다공성 광촉매 합성기술은 다양한 수질 및 공기 오염물에 대한 정화용 광촉매 소재 개발에 적용 가능함.
◦ 본 연구에서 개발된 나노구조체간 자기조립 방법을 통하여 표면 성질에 조절된 다공성 소재를 개발할 수 있으므로 2단계 연구기간 동안 총괄 연구진과의 공동연구를 통해 실제 오염수를 대상으로 하는 정화 기능 연구를 수행함으로써 최근 주목을 받고 있는 난분해성 미량유해 물질의 처리에 대한 정화소재로 적용 가능함.
◦ 본 연구를 통해 개발된 광촉매 소재는 물분해에도 우수한 성능을 보이므로 최근 새로운 에너지 기술로 각광받고 있는 인공광합성 기술에 적용 가능함.

Abstract ▼

We developed new soft-chemical synthetic routes to porous nanocomposite material via electrostatically-derived self-assembly between various low-dimensional nanostructures. We could enhance the photocatalytic activity of nanostructured semiconductors under visible light irradiation (λ > 420 nm) via

We developed new soft-chemical synthetic routes to porous nanocomposite material via electrostatically-derived self-assembly between various low-dimensional nanostructures. We could enhance the photocatalytic activity of nanostructured semiconductors under visible light irradiation (λ > 420 nm) via the strong electronic coupling with other nanostructured semiconductors with limited crystal dimension. We developed a hybridization technique between 2D nanosheets of Zn-Cr-LDH and layered titanate. This is the first example of hybrid-type photocatalyst composed of two interstratified nanosheets with improved photocatalytic activity, enhanced chemical stability, and minimized biological toxicity. We synthesized 2D nanostructured photocatalysts using graphene as a template. We were successful in fabricating the films of visible light active photocatalysts via economic and facile chemical bath deposition method.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 (국문) ... 6
• 요약문 (영문) ... 7
• 목 차 ... 8
• 표 목 차 ... 9
• 그림 목차 ... 10
• 제1장 서론 ... 14
• 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 14
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 16
• 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 18
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 20
• 제1절 연구의 최종목표 ... 20
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 20
• 제3절 연도별 추진체계 ... 21
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 22
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 22
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 73
• 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 75
• 제4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) ... 76
• 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 87
• 제6절 연구개발 결과의 활용계획 ... 88
• 제7절 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 88
• 제4장 참고문헌 ... 90
• 부 록 : 연구성과 증빙자료 ... 94
• 끝페이지 ... 173