산화티타늄 광촉매에 의한 분자의 분해

소개

넓은 띠간격 반도체의 광촉매적 역할을 이해하고, 산화티타늄 콜로이드를 광촉매로 유해한 염료 분자인 malachite green을 분해할 때 그 과정을 가시광선 흡수 스펙트럼이 사라지는 것을 관찰하면서 추적한다.

목차

1.title
2.purpose
3.principle
4.materials
5.method
6.result&discussion

본문내용

광촉매란 빛을 받으면 촉매 반응을 일으키는 물질이다. 이산화티타늄이 가장 많이 사용된다. 이산화티타늄은 내산성, 내알칼리성 등이 좋으며 인체에 무해하고 각종 오염물질을 무해한 물질로 변화시켜주는 친환경적 소재이다. 광촉매는 광(光)을 받으면 친수성 기능을 갖는 물질이 된다. 또 이산화티타늄 광촉매 표면의 Oxo Compound가 빛을 받으면 공기 중의 TiO 수분과 반응하여 하이드록시(-OH)로 변화되어 친수성이 된다.
산화티타늄(TiO)은 다양한 응용성을 띤 반도체이다. 흰색 페인트의 주요 원료로서 1991년 한해를 기준으로 할 때 연간 3000만 톤이나 생산되기도 하였으며, 그 외에도 화장품을 제조하는 데에도 중요한 역할을 한다. 또한 TiO는 띠간격이 약 3.2eV에 달하는 넓은 띠간격 반도체 부류에 속하여 360nm 이하의 파장을 잘 흡수한다. 흡수된 빛은 전도띠에 전자(electron)와 가전자띠에 정공(hole)을 생성시켜, 이들은 주위의 흡착된 분자들에 산화환원 반응을 유발한다.
TiO → e + h
TiO의 이러한 광촉매적인 역할은 태양열을 이용한 전기에너지 생성, 광합성, 혹은 유해한 무기물질의 정화 등을 위해 응용할 수 있는 가능성을 보여 주며 많은 연구가 되고 있다.
이번 실험에서 사용하는 TiO는 지름이 약 20nm 정도에 불과한 미세한 입자들이다. 이러한 미세한 입자들을 양자구슬, 나노입자, 콜로이드 등으로 불려 오고 있다. 이러한 미세입자가 수용액에서 어떤 역할을 할 때 콜로이드라고 불려지는 경향이 우세하다. 그러므로 이를 TiO 콜로이드라고 하겠다. 입자의 크기가 매우 작으면 표면적이 커지므로 광촉매 활성이 커질 것으로 기대할 수 있다. TiO는 anatase, rutile, brooklite의 세가지 상구조를 가질 수 있다. 이 중에서 brooklite 구조는 극심한 온도와 압력에서만 존재하므로 일반적인 조건하에서는 rutile 구조와 anatase 구조를 띤다. TiO의 광촉매적 활성은 anatase 구조를 갖는 것이 더 우수하다고 알려져 있다.

참고자료

· 없음