ALD를 이용한 코어쉘 나노파티클 합성

Abstract

TiO2는 루타일 상의 경우 3.0eV의 넓은 밴드갭 에너지로 인해 자외선을 흡수 할 수 있으며, 화학적 안정성, 생체에 무해한 특성을 갖고 있어 자외선 차단제의 재료로 널리 쓰이는 물질이다. 그러나 최근 들어 자외선 차단제로서의 TiO2의 독성에 대한 보고가 있었다. TiO2는 자외선을 차단해야 할 물질이 광촉매 활성을 띠어 오히려 피부의 DNA 손상을 입힌다는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 TiO2 입자를 Al2O3로 코팅을 함으로써 광촉매 반응이 발생하는 것을 원천적으로 봉쇄하는 방법이 보고되었다. TiO2 입자는 Particle ALD 방식으로 Al2O3 코팅이 형성되었다. 그들은 광촉매 반응이 나타나지 않는 Al2O3 ALD 사이클은 조사하였으나 저온의 ALD 공정온도에서 코팅된 Al2O3의 박막 특성에 대해서는 연구되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 저온에서 형성된 Al2O3 코팅 및 자외선 흡광도에 대해 조사하였다. Al2O3 코팅은 기존의 rotary reactor의 반응가스 효율을 증진시키기 위해 개발된 modified rotary reactor를 이용하여 형성되었다. modified rotary reactor는 기존의 rotary reactor방식에서 반응가스라인이 반응기와 직접 연결되어 있으며 분립체 교반효율을 향상시키기 위해 회전식 구동장치 외에 추가로 볼밀 방식이 적용되었다. 개발된 modified rotary reactor의 성능 평가를 위해 Al2O3가 ZrO2 입자 표면상에 코팅되었다. Al2O3 쉘층을 증명하기 위해 FESEM의 EDS와 TEM의 EDS 분석이 사용되었다. 또한 볼이 코팅에 미치는 영향을 조사하기 위해 TEM 분석이 사용되었다. TiO2@Al2O3의 박막 두께를 확인하기 위해 TEM이 사용되었다.TiO2@Al2O3의 광촉매 반응성을 조사하기 위해 자외선 조사하에서 RhB 염료를 이용한 광촉매 실험이 수행되었다. 광촉매 실험결과를 분석하기 위해 광발광 분광법이 사용되었다. 자외선 영역대의 흡광도를 분석하기 위해 UV-vis spectroscopy가 사용되었다.