수열합성법에 의한 TiO2 나노튜브의

Abstract

본 연구에서는 광촉매 TiO2를 다양한 온도에서 수열합성(hydrothermal synhtesis)함으로서 나노튜브 형상의 재료의 최적의 합성 조건을 찾고 광촉매 반응이 일어 날 수 있도록 최적 열처리 온도를 특정 하여 TiO2 나노파우더인 P25와 나노튜브 형상인 TiO2의 특성을 비교하였다. P-25를 통한 수열합성 결과 120℃에서 24시간 동안 수열합성 한 결과가 가장 최적의 티타네이트 나노튜브형상을 얻을 수 있었으며, XRD 분석결과 120℃~150℃ 사이의 수열합성 온도에서는 H2Ti4O9·H2O의 상이 나타났으며, 180℃~210℃ 에서는 H2Ti5O11·H2O의 형상으로 수열합성 온도의 변화에 따라 결정상의 변화하였다. 열처리 온도별 특성으로는 300℃~400℃ 사이의 온도에서는 나노튜브의 형상을 유지하지만, 튜브 형상의 hydrogen titanate를 500℃~600℃에서 열처리 할 경우 나노튜브 형상이 붕괴되어 P-25와 같이 나노 파티클 모양으로 변화 되었다. 본 연구의 최적의 조건인 120℃ 24시간 수열합성 한 물질을 400℃×4h 열처리한 나노튜브 형상의 TiO2는 나노튜브의 내경이 약 2.6nm, 외경이 6~7nm 튜브 벽의 두께는 1.64nm로층간 거리는 0.69nm의 격자간격 0.37nm의 multi wall형상의 나노튜브를 유지하였다. 수분 흡·탈착 능력은 92%의 흡착으로 상용 물질인 이모골라이트의 72%에 비해 매우 우수한 특성을 보였고, 포름알데히드 분해 성능 또한 원료 물질인 나노파우더 형태의 P25에 비해 30분에서 2배가량 분해하여 우수한 것으로 나타났다.