초록 ▼

◎ 태양광(자외선+가시광선+근적외선)영역에서 높은 광활성을 나타내는 광촉매 신소재를 개발하기 위하여, 기존의 자외선 영역에서 광활성을 나타내는 광촉매를 선정하고, 이 광촉매의 에너지 준위와 구조를 변형하여 밴드갭 에너지를 낮추는 연구를 수행함.
◎ 가시광 뿐만 아니라 근적외광 영역의 빛을 활용하여 광활성도를 극대화한 새로운 태양광 응답형 광촉매 소재를 개발하고 다양한 친환경 응용 분야에의 적용 연구를 수행하여, 우수한 기초 연구 수행 결과를 확보함.
◎ 여러 가지 공정법을 활용하여 다양한 전이금속 및 금속산화물을 접목시켜

◎ 태양광(자외선+가시광선+근적외선)영역에서 높은 광활성을 나타내는 광촉매 신소재를 개발하기 위하여, 기존의 자외선 영역에서 광활성을 나타내는 광촉매를 선정하고, 이 광촉매의 에너지 준위와 구조를 변형하여 밴드갭 에너지를 낮추는 연구를 수행함.
◎ 가시광 뿐만 아니라 근적외광 영역의 빛을 활용하여 광활성도를 극대화한 새로운 태양광 응답형 광촉매 소재를 개발하고 다양한 친환경 응용 분야에의 적용 연구를 수행하여, 우수한 기초 연구 수행 결과를 확보함.
◎ 여러 가지 공정법을 활용하여 다양한 전이금속 및 금속산화물을 접목시켜 Heterojunction 광촉매 소재, 전이금속을 도핑한 광촉매 소재 등을 개발하여 유기물 분해, 전극 대체소재에 적용 가능성이 매우 높은 신소재를 개발함.
◎ Ag를 도핑한 금속 산화물을 개발하여 유기물뿐만 아니라, 강, 하천에서의 심각한 문제가 되고 있는 녹조 제거의 적용을 위한 평가 결과 제거 효율이 매우 뛰어남을 확인하고, 그 매커니즘을 규명함.
◎ Ag 및 Er, Yb 등의 희토류 전이금속을 활용하여 Surface plasmonic 및 Upconversion 기술을 접목시킨 광촉매 소재를 개발하여 자외광과 가시광의 일부만 활용 가능한 기존의 광촉매 소재의 단점을 극복하여 근적외광의 빛까지 활용가능한 신소재를 개발하여 적외선을 가시광선 에너지로 변환시켜 효율성을 극대화 시킬 수 있음.
◎ 전이금속과 다양한 유기 리간드를 합성한 Metal Organic Framework 촉매 소재를 개발하여 친환경 에너지 분야에의 적용을 위한 선택적 산화 반응 평가 결과 기존 대비 효율성을 극대화한 결과를 확보함.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Results of the research project
◎ In second stage of the project, the research group tried to make base for application of eco-materials for energy utilization, using many different nano powders in addition of TiO₂ for photocatlytic activity.
◎ The research group used microwave

IV. Results of the research project
◎ In second stage of the project, the research group tried to make base for application of eco-materials for energy utilization, using many different nano powders in addition of TiO₂ for photocatlytic activity.
◎ The research group used microwave hydrothermal process and sonochemistry process to synthesize photocatalytic nano powders. Through the processes, we can save the cost and reduce the manufacturing time, avoiding the toxic materials. Therefore, we can make possibility of future commercialization technically and economically.
◎ Phtocatalytic nano powders doped with noble metal (Ag) can enhance antibacterial property as well as reduce environmental pollution (green tide, red tide, waste water). It will be cost effective and excellent technology.
◎ For the application of upconversion on the photcatalytic nao powders, we can recover the limitation of photocatalytic materials which are active only under UV or short wavelength of solar light. We can use the photocatalysts in the longer wavelength such as infra red light range of solar light. Thus, the photocatalytic effects can be expanded further.
◎ In conclusion, the present study is a level of research progress stage through the world. In near future, the huge potential demand and its property lead internationally strong competition in development. Moreover, systematic investment/planning, and domestic government strongly continuous support by the government are demanded. In this study the conformation of possibility on multifuctional nanomaterials with solar light reactivity can be performed through systematically investment of time and human resources. It will be significant impact on the international eco-materials/environment friendly area.
◎ It was possible to control the nano-scale (10-30 nm) titiania (TiO₂) through sonochemical process by doping with various transitional metals (Ag, Fe, V, Cr, Ca) and nonmetallic (N) elements. By doping the conventional titania (TiO₂), the band gap energy was reduced. Under the visual light range, the efficiency of degradation of dye was increased.
◎ Through the microwave hydrothermal process, it was possible to develop other photocatalytic nanomaterials (WO₃ types, MoO₄ types) with visual light reactivity. Also based on the result of properties evaluation, the transition metal doping can enhance the photoreactivity in the visual light range as compared to the traditional photocatalytic materials.
◎ Through the microwave hydrothermal process it was possible to develop the upconversion photocatlytic nanomaterials in the UV, Visual, and Infrared light ranges of solar light. The result of evaluation of properties of BaMoO₄ doped with Er³⁺, it can be photoactive by excitation on infra red light. Also based on the result of degradation of dye under the solar light range using solar simulator, doping with Er³⁺ enhanced the activity of photo-decomposition.
◎ The present research group used the sonochemical process to develop photocatalytic composite nanomaterials by combining with the conventional catalytic nanomaterials. The results of the properties evaluation of Ag-PbMoO₄/N-TiO₂ photocatalytic nanomaterials showed the enhanced photoactivity as compared to the traditional materials. Under the visible light illumination, the degradation efficiency of dye exhibited the better results. Also using the solar simulator in the solar light range, the elimination/removal of green tide had better ratio compared to other photocatalytic nano materials.
◎ Nano materials of phosphor-photocatalyst compounds by combining phosphorous materials with photocatalytic nanomaterials were developed. Similar to the traditional photocatalytic materials, this complex material showed the photoreactivity without light. In the dark condition without light illumination, using the light from phosphor materials, the photocatalytic degradation phenomena were confirmed. Through this study, we obtained the possibility of revolutional idea for recovering the disadvantage of the photocatalysts, which cannot be active without light.
◎ Through the microwave hydrothermal process TiO₂ nano tubes doped with ZnO were synthesized to enhance the photoreactivity in the visual light range. There were differences in photoreactivity of ZnO-TiO₂ nanotubes with the different doping amount of ZnO into TiO₂ nano tubes. The addition of ZnO into TiO₂ nanotubes enhanced the degradation of dye in the visual light range. Also the dye sensitized solar cell of ZnO-TiO₂ nano tubes showed the better energy efficiency compared to that of P-25 and TiO₂ nano tubes.

(출처 : SUMMARY 8~9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요 약 문 ... 4SUMMARY ... 7CONTENTS ... 11목차 ... 12제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 13 제 1 절 연구 목적 ... 13 제 2 절 연구 개요 ... 13 제 3 절 연구 필요성 ... 18 제 4 절 연구개발 목표 및 범위 ... 22제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 24 제 1 절 광촉매 기술 개발 동향 ... 24 제 2 절 국내외 연구 동향 ... 25제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 31 제 1 절 태양광 반응형 다기능 광촉매 나노 신소재의 응용 ... 31 제 2 절 태양광 반응형 다기능 광촉매 나노 신소재의 개발 ... 47제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 81 제 1 절 연구목표의 달성도 및 관련 분야의 기술발전에의 기여도 ... 81 제 2 절 연구성과 ... 81 제 3 절 국내 연구인력 양성 결과 ... 85 제 4 절 해외기관과의 공동연구 성과 ... 90제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 94제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 95제 7 장 연구시설·장비 현황 ... 98제 8 장 참고문헌 ... 99I. Final Report ... 102끝페이지 ... 108