나노 영가철로 결합된 이산화 티타늄 박막의 제조 및 광촉매 특성에 관한 연구

Abstract

나노 사이즈의 영가철을 양극산화로 제조된 이산화티타늄 나노튜브 표면에서 제2철 이온을 직접환원 방법으로 고정 및 결합시켜 나노 영가철 이산화티타늄 나노튜브 막을 제조하였다. 양극산화로 이산화티타늄 나노튜브를 제작한 뒤 열처리를 통해 아나타제 형으로 결정화하였으며, 혐기상태의 글러브 박스에서 나노 영가철을 화학적인 방법으로 고정하였다. 전계방출전자 현미경, X-선 회절분석, X-선 표면분석법 및 자외선-가시광선 확산반사 분광광도계를 이용하여 표면 형태, 위상 성분, 결정 형태를 확인하고 이산화티타늄 나노튜브 박막 표면에 고정된 나노 영가철을 정량화 하였다. 이산화티타늄 나노튜브 표면에서 형성된 나노 영가철은 기존의 수용액 상에서 형성된 나노 영가 철 보다 분산이 잘 되어 있었고, 나노튜브 위에서 제 2철 이온을 직접 환원하는 방법은 이산화티타늄의 결정형 및 표면구조에 영향을 주지 않았다. 나노 영가철 이산화티타늄 나노튜브 결합체의 메틸 오렌지에 대한 광촉매 분해 특성을 연구하였다. 혐기 산성조건에서 나노 영가철 이산화티타늄 나노튜브 막은 이산화티타늄 나노튜브 박막에 비해 메틸오렌지에 대한 광촉매 분해 효율이 증가하였으며, 반응 종료 후 잔류 의 전자 제공 가능성을 평가하였다. 나노 영가철 이산화티타늄 나노튜브 막에 영향을 주는 용존산소, 완충용액, 수소이온농도에 대한 영향을 평가하였으며, 용존산소에 의해 나노영가철의 표면이 매우 빠르게 산화되고 산화 막의 형성은 이산화티타늄 나노튜브 박막에서의 나노영가철로의 전자 전달을 감소시키며, 완충용액은 나노 영가철에서의 철이온을 용출을 증대시켜 효율을 저감 시켰다. 혐기조건에서 비완충용액에서 나노 영가철 이산화티타늄 나노튜브 박막은 기존의 나노튜브 박막에 비해서 우수한 효율을 나타내며 수소이온농도에 따른 영향을 적게 받는다. 본 연구에서 제조된 나노 영가철 이산화티타늄 나노튜브 막은 전 세계적으로 각광받고 있는 나노입자 고정화 기술 및 나노 영가철에 의한 수 처리 시스템 개발에서 유용하게 사용될 수 있을 것이라 판단된다.