| 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. 광촉매에 질소를 도핑하기 위해 암모니아 가스에 의한 질화 열처리 방법이 사용되고 있는데, 이는 표면에 흡착된 암모니아 가스를 분해하여 질소를 내부로 확산시키는 원리이다. 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 가지고 있다. 메타티탄산에 질소를 도핑시키기 위하여 tube furnace에서 암모니아 가스와 메타티탄산의 반응을 유도하였으며, 질소 도핑 효과를 400~550℃의 온도 범위에서 조사하였다. 암모니아 가스의 질화 열처리 과정을 거친 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. |
