귀금속 나노 입자 및 금속산화물-Au복합체가 유기 색소, Safranin-O의 광안정성에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

요즘 나노 입자에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 나노 입자 중에 특히 귀금속 나노 입자와 금속 산화물과 귀금속 나노 입자의 복함체에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이런 귀금속 나노입자와 금속 산화물의 복합체를 가지고 어떤 분야에 응용시킬 수 있는지가 현재 가장 많이 논의 되고 있다. 본 연구에서는 무기물인 귀금속 나노 입자와 금속 산화물과의 복합체가 유기 색소 중 하나인 Safranin-O의 광안정성에 어떤 효과가 있는지를 알아 보았다. 첫 번째 장에서는, 귀금속 나노 입자를 제조하였고, 귀금속 나노 입자, 귀금속 염 및 pH에 따라 Safranin-O가 UV(254nm)에 얼마나 안정한지를 살펴보았다. 그 결과로서 금 나노 입자는 UV에 대해 Safranin-O를 더 빠르게 분해시키며, 은과 백금 나노 입자는 Safranin-O의 분해를 저해시킨다는 것을 확인하였다. 또한 귀금속 염을 사용하였을 때 중, 금은 오히려 반응이 느려지고, 은과 백금은 반응이 약간 빨라진다는 것을 확인할 수 있었다. pH는 UV하에서 Safranin-O의 광 안정성 변화에 크게 영향을 주지 않았다. 두 번째 장에서는 금속 산화물(실리카, 아연산화물) 과 Au의 복합체를 제조하였고, 그것이 Safranin-O의 광안정성에 미치는 영향을 관찰하였다. ZnO-Au 복합체를 이용했을 경우 Safranin-O만 있는 용액에 비해 색소가 빠르게 분해되는 것을 볼 수 있었다. SiO₂-Au 복합체는 Safranin-O의 분해에 크게 영향을 주지 않는 결과를 나타냈다. 이 연구는 귀금속 나노 입자와 금속산화물(SiO₂, ZnO)/Au의 복합체를 제조하였고 그것들과 여러 변수들이 Safranin-O에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 바탕으로 유기 색소를 수처리할 때 빠르게 제거하는 방법과 색을 오랫동안 유지할 수 있는 방법에 대해서도 논의하였다. 이러한 귀금속 나노 입자와 복합체는 여러가지 독특한 특성을 가지고 있기 때문에 현재 적용분야를 찾는 연구가 계속 진행 중에 있다.; In this study, the photocatalysed degradation of Safranin-O was investigated using noble metal colloidal nanoparticles and the composite with metal oxide (SiO₂, ZnO) and Au in aqueous solution. Noble metal nanoparticles and composite with metal oxide (SiO₂, ZnO) and Au were used to eliminate Safranin-O fast in solution. Au nanoparticles were prepared by reduction method using Na₂CO₃ and PVP in aqueous solution. The composite with metal oxide (SiO₂, ZnO) and Au was prepared by alcohol reduction. The degradation of Safranin-O was examined at various conditions such as the concentration of noble metal colloid or salt, composite, pH, and reaction time in the presence of UV light and H₂O₂. The Safranin O solutions containing noble metal nanoparticles, composites and H₂O₂ were irradiated by UV lamp (λ=254nm). We ascertained that the Au nanoparticles could accelerate the rate of decomposition of Safranin-O. As the concentration of Au colloid increases, the rate of dye degradation increases. But Ag and Pt nanoparticles do not have the catalytic effect on the degradation of Safranin-O. AgNO₃, HAuCl4, H2PtCl6 as the noble metal salts was used. The salt of noble metal could not have the effect on the degradation of Safranin-O. Effect of pH was also consideredles with only Au nanoparti. HCl and NaOH were used to control the pH of the solution. The catalytic capacities of noble metal nanoparticles and composites were also determined by UV-Vis spectroscopy. The photo-oxidation of the Safranin-O was monitored spectrophotometrically. Optical properties of the noble metal and organic dye were investigated by UV-vis spectroscopy as time went. The noble metal nanoparticles and the composite with metal oxide (SiO₂, ZnO) and Au were confirmed by TEM.