| 초록 |
현재 가장 널리 다루어지고 있는 TiO2 광촉매는 밴드갭 에너지(3.2 eV)가 커서 태양광 흡수율이 낮고, 태양광 스펙트럼의 약 5% 미만에 해당하는 자외선만을 이용하기 때문에 효율성면에서 제한성을 갖고 있다. 광촉매의 밴드갭을 감소시키고 가시광 흡수 효과를 향상시키기 위한 방법으로 질소를 도핑하는 방법이 이용되고 있다. 그리고 질소를 도핑하기 위한 방법으로서 수열공정이 사용되고 있는데, 이 방법은 광촉매가 갖고 있는 고유 특성을 변화시키지 않으면서 저온에서 가능한 손쉬운 방법이다. 특히 반응을 닫힌계(closed system)에서 진행하기 때문에 환경 친화적이다. 본 연구에서는 질소 도핑을 위한 광촉매 물질로써 메타티탄산 분말을 사용하였다. 메타티탄산은 TiO2가 수화된 형태로서 아나타제(anatase) 결정상을 가지며, 특히 높은 비표면적(약 320 m2/g)을 갖고 있다. 질소 도핑을 위한 수열반응은 Teflon-lined stainless steel autoclave을 이용하여 urea (CH4N2O) 용액과 메타티탄산을 혼합하여 200oC에서 진행하였다. 수열반응을 통하여 처리한 메타티탄산의 가시광 흡수 특성, 밴드갭 에너지, 그리고 질소 도핑 여부 등을 알아보기 위하여 UV-Vis 흡광도 스펙트럼, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy 등을 이용하여 분석하였다. 또한 가시광 조사하에서 광촉매 효율을 평가하기 위하여 염료와 같은 수질오염물질의 분해능력을 조사하였다. |
