국문: 고효율 가시광 영역 광촉매를 위한 원자층 증착 기반 헤테로 다공성 구조에 관한 연구

Abstract

As industrialization progresses, the amount of organic dyes used is gradually increasing. This organic dye wastewater causes toxicity not only in the environment but also in living organisms and is not completely removed in the general sewage treatment process. Currently, these organic dyes are being purified through an advanced oxidation process. Photocatalysis is the most efficient method of organic dye processing in terms of energy, and has the potential to be purified using only sunlight. However, metal oxides such as TiO2, ZnO, and SnO2, which are currently mainly used, have a large bandgap energy and thus have limitations in using sunlight. In this study, a porous substrate-type photocatalyst was developed by combining commercial Cu plate, TiO2, and Ag nanoparticles, and a decomposition experiment of methylene blue, a representative organic dye material, was conducted using 20W visible light LED lighting. The developed photocatalyst succeeded in achieving 90.83% decomposition efficiency within 180 minutes. | 산업화가 진행되면서 유기염료의 사용량이 점차 증가하고 있다. 이러한 유기염료 폐수는 환경 뿐 아니라 생물체 내에서 독성을 유발하는데다 일반적인 하수처리과정에서 완벽하게 제거되지 않는다. 현재 이러한 유기염료들은 Advanced oxidation process 공정을 통해 정화되고 있다. 광촉매는 에너지측면에서 유기염료 처리 방식 중 가장 효율적인 방법이며, 태양광만을 사용해 정화가 가능한 잠재성을 갖고 있다. 하지만 현재 주로 사용되는 TiO2, ZnO, SnO2와 같은 금속 산화물은 큰 밴드갭 에너지를 가져 태양광을 이용하는데 한계를 갖고 있다. 이번 연구에서는 commercial Cu plate와 TiO2, Ag nanoparticle을 조합해 porous한 기판형 광촉매를 개발하였으며, 20 W 가시광선 LED 조명을 사용해 대표적인 유기염료 물질인 methylene blue 분해실험을 진행하였으며, 180분 내에 90,83%의 분해 효율을 달성하는데 성공하였다.