본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

광전자촉매시스템을 이용한 광촉매의 여기 전자량 측정에 관한 연구 원문보기
(A) Study on the Photon/Current Measurement of Photocatalyst using Photoelectrocatalytic System

  • 저자

    성민희

  • 학위수여기관

    鮮文大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    화학공학과 촉매공학전공

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    xii, 67p.

  • 키워드

    광전자촉매시스템 광촉매 여기전자량 전자량측정;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10064908&outLink=K  

  • 초록

    광촉매란 빛을 받으면 촉매 반응을 일으키는 물질이다. 광촉매 중 TiO_(2)가 가장 많이 사용되고 있는데 TiO_(2)는 n형 반도체로서 자외선(400nm)을 받으면 전자(Electron), 전공대(Electron Hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 Hydroxyl radical(-OH)과 Super oxide(O_(2))을 생성한다. 이 Hydroxyl radical과 Super oxide가 유기 화합물을 산화 분해시켜 물(H_(2)O)과 탄산가스(CO_(2))로 변화시킨다. TiO_(2)의 광촉매 활성은 전자-정공 쌍의 재결합을 방지하거나 band gap energy를 낮춤으로써 효율의 증대를 가져올 수 있다. 정공과 전자의 반응은 광촉매 상에서 매우 중요한 인자로 작용하며 여기 된 전자-정공 pair의 수명은 반응 효율에 있어서 상당히 중요한 역할을 한다. 전자-정공 쌍의 재결합(recombination)을 방지하는 효율적인 방법으로 광전자촉매시스템을 들 수가 있다. 광전자촉매 시스템의 원리는 승압부에서 승압된 고전압은 각각의 음극(-)과 양극(+)에 연결이 되는 일종의 플라즈마 발생장치로 전자의 이동은 음극(-)의 방전부에서 양극(+)의 방전판으로 일어나게 된다. 방전판은 알루미늄이나 니켈과 같은 전하를 전달할 수 있는 금속성의 물질로 이루어지며 방전부와 방전판 사이에 광촉매를 코팅한다. 광촉매가 코팅된 방전부에 자외선이 조사되면 광촉매가 band gap 이상의 에너지를 받아 전자가 금속 방향으로 여기 되고, 정공은 광촉매 표면으로 이동하여 이 정공에서 실내공기 중에 함유된 휘발성 유기물질 등과 같은 각종 오염물질이 전자의 donor로서 작용하여 각종 오염물질을 산화시켜 분해함으로서 실내공기가 정화되는 것이다. 광전자촉매는 박막이 코팅된 금속판에 고전압 방전을 걸어 주어 전자-정공의 재결합을 방지 할 수 있는데, 이는 광촉매 표면에서 광원에 의해 광 여기 된 전자들을 고전압이 걸린 양극(+)에서 연속적으로 포집하여 광촉매 표면의 정공과 수명을 상당히 연장시킴으로 광촉매의 산화·환원반응의 효율을 높일 수 있도록 만든 시스템이다. 이러한 광촉매의 문제점을 해결하기 위해서 만든 광전자촉매시스템을 이용하여 여기 된 전자들의 흐름과 양을 측정하여 여러 가지 광촉매 성능의 객관적인 기준으로 제시 할 수 있다. 광촉매의 여기 전자량 측정에 있어서 광전자 촉매 시스템의 알루미늄 판에 성능을 비교할 광촉매를 코팅하고 양극을 걸어주고 방전침부에 음극을 걸어준다. 광촉매의 활성화시키기 위해 자외선 영역의 빛을 조사 하였을 때 생성되는 전자를 고전압 방전을 걸어주어 전자가 다시 정공과의 재결합하지 못하고 양극 쪽으로 전자가 포집 될 때 전류의 흐름을 측정한다. 측정된 전류의 수치에 따라서 전류의 양이 많은 것은 정공과의 재결합을 한 전자의 양이 적은 것으로 광촉매 성능의 우수 여부를 판단한다. 광촉매 여기 전자량 측정에 있어서 광전자촉매 시스템의 알루미늄 판에 성능을 비교할 광촉매를 코팅한 후에 양극을 걸어주고 방전침부에 음극을 걸어 주었다. 광촉매의 활성 시키기 위해 자외선 영역의 빛을 조사 하였을 때 생성되는 전자를 고전압 방전을 걸어주어 전자가 다시 정공과의 재결합하지 못하고 양극 쪽으로 전자가 포집 될 때 전류의 흐름을 측정하였다. 측정된 전류의 수치에 따라서 전류의 양이 많은 것은 정공과의 재결합을 한 전자의 양이 적은 것으로 광촉매의 성능이 우수 하다는 것을 알 수 있다. Current measurement test에서 전류가 높다는 것은 여기 되는 전자의 양이 많다는 것이고, 이는 곧 생성된 정공의 수가 많아 분해능이 좋다는 것을 의미한다. 실제로 반응물 분해 실험에서 보면 측정된 전류량이 높은 것이 분해능이 더 좋은 것을 알 수 있었다. 다시 말해서 정공과 재결합을 일으키지 않고 여기 된 전자가 많을수록 광촉매의 성능이 좋아진다는 것을 한번 더 증명하는 것이다. 이는 정공과 분리된 전자를 포집시키는 광전자 촉매 시스템이 광촉매의 성능을 향상시키는 것을 보여준다. 또 이를 이용하여 광촉매 특성의 표준화 작업이 쉽게 이루어 질 수 있다는 것 또한 의미한다.


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역