*명* 스토어

*명*

개인

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

1개
전체 판매량

5개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

-
자료문의 응답률

-

전체자료 1개

[섬유, 광촉매] 광촉매의 섬유공업에의 이용

1.소개「태초에 하느님에 천지를 창조하시니라 땅이 혼돈하고 공허하며 흑암이 깊음 위에 있고 하느님의 신은 수면에 운행하시니라 하느님이 가라사대 빛이 있으라 하시니 빛이 있었고 그 빛이 하느님의 보시기에 좋았더라 하느님이 빛과 어둠을 나누사 빛을 낮이라 칭하시고 어둠을 밤이라 칭하시니라 저녁이 되며 아침이 되니 이는 첫째 날이니라」(창세기 1장 1~5절)누구나 공기와 물이 깨끗한 곳에서 살고 싶어한다. 우리는 생활의 풍요와 소비의 다양화가 진행되고 있는 것과 더불어 더욱 깨끗한 환경, 더 나은 삶을 꿈꾸고 있다. 우리가 늘 혜택을 받으며 살고 있으면서도 잘 느끼지 못하는 것 중 하나가 빛(光)이다. 이 빛이 21세기에 들어오면서 새로운 전환기를 맞고 있다. “광크린 혁명”의 시대가 시작되고 있는 것이다. 환경친화적인 소재, 대체에너지의 출현 등 산적해 있는 문제를 해결하려는 혁명, 바로 이것이 새롭게 조명받고 있는 “광촉매(光觸媒)”인 것이다. 담배 냄새가 사라지고 자동차 매연 가스를 마시지 않아도 되는, 옥외의 벽 등이 빛에 의해 자연적으로 사라지는 기술이 바로 광촉매로서 주목 받고 있다. 1970년 초에 혼다 ? 후지시마 효과로 불려지는, 빛에 의한 물의 분해로 에너지 개발에 대한 아이디어가 발전되어 1990년 중반에 이르러 “광크린 혁명”을 일으키게 되는 계기가 되었다.또, 1973년과 1979년, 두 번의 석유파동으로 에너지 위기를 겪고 80년대에 들어오면서 환경문제가 국제적인 문제가 되었다. 특히 최근 주목받고 있는 것이 대기오염물질이다. 환경정화의 결정적인 수단이 바로 TiO2가 되는 것이다. 앞으로 다룰 광촉매는 이산화화티탄이지만, 티탄 자체는 지구의 지맥에 존재하는 원소중에서 9번째로 많고, 자원으로는 대단히 풍부한 금속이다.2. 광촉매란?도대체 광촉매란 무엇일까? 그 답을 알려면 먼저 촉매에 대해 알아야 할 것이다. 촉매란, 자기 자신은 변화하지 않으면서 다른 물질의 화학 반응을 촉진시키거나 지연시키는 물질을 말한다. 촉신시키는 물질을 정촉매, 이다. 날카로운 추상(推狀), 때로는 판상 결정형을 나타낸다. 굳기 5.5 ~ 6.0, 비중 3.8 ~ 3.9이다. 쪼개짐은 [001] [011] 면에 완전하다. 보통은 흑색이나, 청색 ? 갈색을 띠기도 한다. 600℃ 이상의 고온에서 금홍석으로 변한다. 화성암 이외에 열수성(熱水性) 광맥 중에서도 산출된다.81. 이산화티탄을 광촉매로 사용하면?일반 이산화티탄(TiO2)은 백색 안료로서 도료, 플라스틱, 제지, 고무 등에 널리 쓰이고 있으며, 자외선 차단 능력이 뛰어나 자외선 차단제, 건축 및 차량용 페인트 등에도 이용되고 있다.최근 화제의 광촉매를 응용한 제품에서는, 엽록소 대신으로 이산화티탄이 광촉매로서 사용되고 있다. 이산화티탄을 광촉매로 사용하면 2종류의 표면 현상이 일어난다.● 광촉매 분해(分解)이것은 물질을 분해해버리는 현상이다. 예를 들어, 유기물은 이산화탄소와 물로 분해된다. 이것은 광합성 반응의 역으로 연소반응(燃燒反應)에 해당한다.이산화티탄이 파장 380㎚ 이하의 자외선을 흡수했을 때 광촉매 반응이 일어나지만, 이 반응은 30,000℃ 이상에서의 연소반응에 해당한다. 그러나, 통상의 연소반응과는 전혀 다르며, 광촉매 반응에서는 온도가 상승하지 않고, 실온의 상태에서 반응이 진행한다.또, 연소반응에서는 일단 불이 붙으면 물질이 없어질 때까지 반응이 계속되지만, 광촉매 반응에서는 빛이 닿을 때에 빛의 양만큼만 반응이 일어난다.6-8● 광친수화(光親水化)광촉매의 또 다른 한 가지 반응은, 광친수화이다. 친수화란, 유리 등의재료표면에 물이 잘 어울리는 현상이다. 많은 재료에서는 물을 떨어뜨리면 물방을이 생긴다. 그런데, 이산화티탄을 고팅한 재료에 자외선이 닿은 후에는 물은 물방울이 되지 않고, 거의 완전히 펴져버리게 된다.6-82. 이산화티탄의 결정구조와 광촉매 활성천연의 이산화티탄에는, 3종류의 결정이 있다. 이것들은 루타일형(rutile), 아나타제형(anatase), 브루카이트형(brookite)이라 부르며, 같은 TiO2의 화학식으로 나타내지 있으며, 루타일형에서 3.0eV(전자볼트), 아나타제형에서 3.2eV 라고 보고되고 있다. 더 많은 광을 흡수할 수 있는 루타일형이 광촉매로서 적절하게 생각되지만, 실제로는 아나타제형이 높은 광촉매활성을 나타낸다. 이 이유 중의 하나가 서로의 에너지 구조의 차이를 열거할 수 있다.가전자대의 위치는 서로가 함께 대단히 깊은 위치에 있고, 생성된 정공은 충분히 산화력을 나타낸다. 그 산화력은 화학의 실험에서 사용하는 산화제인 과망간산칼륨(KMnO4)보다도 훨씬 강력하고, 적은 정도의 위치 차는 영향이 없다.그런데 전도대의 위치를 보면, 수소의 산화환원 전위에 가깝게 위치하고 있으며, 환원력에 관해서는 비교적 약한 특징이 있다. 「산화환원전위」란, 산화제와 환원제의 서로가 용해되어 있는 것 같은 용액 중에 백금과 같이 그 자신은 전극반응에 관여하지 않는 전극을 삽입하였을 때에 관측되는 전극전위이다.아나타제형의 전도대의 위치는, 루타일형보다도 더욱 마이너스의 위치에 있는 것이 알려져 있으며, 루타일형에 비하여 강한 환원력을 갖고 있다. 따라서 이 전도대의 위치 차이 때문에 전체로서 아나타제형이 더욱 높은 광촉매활성을 나타내고 있다.1. 반응 Mechanism1-5Anatase TiO2의 고유한 밴드갭 보다 큰 에너지를 받게 되면, 가전자대의 전자(e-)가 흥분되어 전도대로 전이되고, 가전자대에는 정공(h+)이 생성되어 표면으로 이동 후 OH radical(?OH) 및 superdioxide radical(?O2-)가 생성된다.① TiO2 + hν -> e- + h+② e- + O2 -> ?O2-③ ?O2- + H+ H2O?④ h+ + H2O -> ?OH + H+⑤ h+ -> htrap+이산화티탄에 빛이 닿아 일어나는 광고체 표면반응이나, 광고체 계면 반응인 광촉매의 반응기구가 반드시 명백하게 되지 않는 경우가 많이 있는 것이 실상이다.일반적으로는, 표면에서의 산화환원 반응에 의해 각종의 활성산소가 위의 ① ~ ⑤과 같이 생성하고, 그것들이 반응 중간체로서 작용하여의 유기 오염물질■ 대기오염물질 분해자동차 배기가스, 소각로, 발전소 등에서 배출되어 대기오염의 원인이되는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), Dioxine 등.■ 유해 악취가스 분해- 유해 VOCs : 아세트알데하이드, 포름알데하이드, 카시린, 톨루엔, 스타이렌 등- 악취 가스 : 황화수소, 메틸메루카프탄, 유화메틸, 트리메틸아민, 이소길초산, 암모니아 등- 기타 탈취가 요구되는 냄새(담배 냄새 등)■ 자정(Self-cleaning)기능자연적으로 더러운 것을 제거한다는 의미로 광촉매 TiO2에 태양 등의 자외선이 닿으면 친수반응으로 비나 물에 의해 자연적으로 더러움이 씻겨 버리며, 광산화반응으로 자연적으로 표면에 있는 유기물 등을 분해하게 된다. 이러한 작용으로 서서히 부착되어 오는 기름성분 등은 분해 제거 되므로, 티끌이나 먼지 등의 오염이 쌓여지기 어려운 상태로 된다.적용 분야 : 건축물, 내 ? 외장재, 도로자재, 터널조명 및 옥외조명 등■ 항균 ? 살균 기능광산화분해 반응에 의한 기능의 일종으로 광촉매 TiO2에 태양 등의 자외선이 닿으면 표면에 강한 산화력이 생겨 표면의 박테리아, 세균을 죽이게 된다. 이런 강한 산화력은 항균, 살균 뿐만 아니라 세균의 잔해 및 독소까지 분해하므로 은(Ag)이나 구리(Cu)등의 다른 항균제에는 없는 다양하고 우수한 특성을 나타낸다.적용 분야 ; 병원, 주방 및 각종 위생기기 등3. TiO2 광촉매 적용분야6. 광촉매 섬유지금까지 광촉매의 특성과 기능에 대해 살펴보았다. 그렇다면 광촉매를 섬유공업에도 응용할 수 있을까? 광촉매를 섬유공업에 응용하기 위해서는 해결하지 않으면 안되는 과제가 있다. 광촉매는 표면에 붙은 물질을 분해하는 힘이 대단히 강하기 때문에 섬유 표면 위에 직접 광촉매를 고정하게 되면, 섬유 자체도 분해되어 너덜너덜하게 되어 버린다. 이것은 섬유에 한하지 않고 종이나 폴리데틸렌 필름에서 텐트 재료에 이르기까지 여러 가지에 광촉매를 응용할 때, 제일 문제가 되는 점이다.또한 섬유의 경우에는 몇 번이이산화티탄을 고정하는 방법도 사용하고 있다. 그러나, 이 방법으로는 이산화티탄이 떨어지기 쉬우므로 세탁이 가능한 횟수에 한계가 있다. 통상은, 세탁 가능 횟수로서 적어도 10회는 필요하다. 그러므로 이 방법은 세탁 횟수가 그 정도 요구되지 않는 커텐 등에 적합하다.다음 기사는 2004년 6월 15일 경향신문에 난 기사이다.주부들을 빨래에서 해방시킬 획기적인 옷감이 개발됐다. 물과 세제 따위가 전혀 필요없는 이 옷감은 입고 다니거나 햇빛에 걸어두면 스스로 때를 분해한다.과학전문지 네이처는 14일 인터넷 판에서 나노입자 크기의 미세한 산화티타늄 입자를 면소재에 코팅하는 방식으로 이같은 옷감이 탄생했다고 소개했다. 홍콩 과학 기술대의 왈리드 다우드와 존 신 연구원이 개발한 이 옷감은 표면의 산화티타늄 막이 햇빛과 반응해 각종 때와 오염물질, 해로운 미생물들을 분해한다. 산화티타늄 막의 입자 크기는 20 나노미터이며 사람의 머리카락은 이보다 2,500배나 굵다.연구진은 미국 세라믹 협회 저널 최신호에서 면을 산화티타늄 용액에 30초간 담근 뒤 건조시켰다고 말했다. 연구진은 이어 오븐에서 15분간 가열, 97도를 만든 후 3시간 동안 끓는 물에 담가 코팅을 완성시켰다. 연구진은 조만간 이같은 옷감으로 “저절로 세탁되는 옷”이 생산될 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.위 기사에서 연구자들이 사용한 방법은 코팅법이다. 여러 가지 소재에 적용할 수 있는 광촉매 코팅제로는 2종류로 나눌 수 있다.한 가지는, 원래 박막형성기술을 활용한 고온열처리 코팅용이고, 다른 한 가지는 고분자 재료와 무기화합물의 복합화에 의해 가능한 저온건조형이다. 고온열처리 코팅형은 항균타일이나 투명한 셀프크리닝 유리 등이 그 대표적 예이다. 섬유에 사용될 수 있는 코팅제는 저온건조형이다. 섬유의 대부분이 고온에서 변형 또는 분해되기 때문이다.고온열처리형은 산화티탄졸을 불어 부착시켜 고온에서 열처리한다. 강하고 단단한 소재에 적용시킬 수 있고 고온에 견디는 소재에만 적용 가능하다. 저온건조형은 실온 정도.

공학/기술| 2004.10.30| 21페이지| 1,000원| 조회(583)

광촉매, TiO2, anatase, self-cleaning

미리보기

닫기