본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

가시광 활성을 갖는 광촉매용 $TiO_2-_xN_x$ 나노입자의 제조 및 특성
Preparation and Characteristics of Visible-Light-Active $TiO_2-_xN_x$ Nanoparticles for Photocatalytic Activities

윤태관    (계명대학교 화학과   ); 배재영    (계명대학교 화학과  );
  • 초록

    가시광 활성을 갖는 anatase 결정구조의 $TiO_2-_xN_x$ 나노입자를 암모니아 수용액에서 $TiCl_4$ 가수분해에 의해 제조하였다. 제조한 시료의 특성은 XRD, TEM, $N_2$ -sorption 및 DRS로 분석하였다. 질소를 $TiO_2$ 에 도핑함으로써 광흡수 영역이 순수한 TiO2에 해당하는 390 nm에서 가시광 영역인 530 nm까지 이동하였다. DRS 분석결과로부터 $TiO_2-_xN_x$ 의 밴드갭이 감소하는 것을 유추할 수 있었다. 광촉매 활성은 가시광 조사하에서 congo red 분해로부터 평가하였다. 질소의 도핑 농도가 적절한 광촉매가 광촉매 활성이 가장 높게 나타났다. 이러한 결과로부터 질소 도핑이 광촉매 활성의 향상에 중요한 역할을 함을 확인할 수 있었다.


    Visible-light-active $TiO_2-_xN_x$ nanoparticles with a homogeneous anatase crystalline structure were successfully prepared through a hydrolysis of $TiCl_4$ with ammonia solution. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Transmission electron microscopy (TEM), $N_2$ -sorption, and UV-vis diffuse reflectance spectra (DRS) techniques. The light absorption onset shifted from 390 nm on pure $TiO_2$ to the visible region at 530 nm on nitrogen-doped $TiO_2$ . A clear decrease in the band gap was deduced from the DRS results. The photocatalytic activity was evaluated from the photodegradation of congo red solution under visible light irradiation. The photocatalyst showed the highest photocatalytic activity at an optimal value of nitrogen doping concentration. This was suggested that the nitrogen doping should have an important effects on the improvement of photocatalytic activity.


  • 주제어

    가시광 .   광촉매 .   가수분해 .   암모니아 수용액.  

  • 참고문헌 (21)

    1. Zhao, W., Ma, W. H., Chen, C. C., Zhao, J. C., and Shuai, Z. G., “Efficient degradation of toxic organic pollutants with $Ni_{2}O_{3}/TiO_{2-x}B_{x}$ under visible irradiation,”J. Am. Chem. Soc., 126(15), 4782-4783(2004) 
    2. Ren, W. J., Ai, Z. H., Jia, F. L., Zhang, L. Z., Fan, X. X., and Zou, Z. G., “Low temperature preparation and visible light photocatalytic activity of mesoporous carbon-doped crystalline $TiO_{2}$,”Appl. Catal. B: Environ., 69(3-4), 138-144(2007) 
    3. Mozia, S., Tomaszewska, M., Kosowaska, B., Grzmil, B., and Morawski, A. W.,“ Decomposition of nonionic surfactant on a nitrogen-doped photocatalyst under visible-light irradiation,” Appl. Catal. B: Environ., 55(3), 195-200(2005) 
    4. Lin, J., Lin, Y., Liu, P., Meziani, M. J., Allard, L. F., and Sun, Y., “Hot-Fluid Annealing for Crystalline Titanium Dioxide Nanoparticles in Stable Suspension,”J. Am. Chem. Soc., 124(38), 11514-11518(2002) 
    5. Irie, H., Watanabe, Y., and Hashimoto, K., “Nitrogen- Concentration Dependence on Photocatalytic Activity of $TiO_{2-x}N_{x}$ Powders,”J. Phys. Chem. B, 107(23), 5483-5486(2003) 
    6. Yamashita, H., Ichihashi, Y., Takeuchi, M., Kishiguchi, S., and Anpo, M., “Characterization of metal ion-implanted titanium oxide photocatalysts operating under visible light irradiation,”J. Synchrotron Rad., 6, 451-452(1999) 
    7. Ihara, T., Miyoshi, M., Iriyama, Y., Matsumoto, O., and Sugihara, S., “Visible-light-active titanium oxide photocatalyst realized by an oxygen-deficient structure and by nitrogen doping,”Appl. Catal. B: Environ., 42(4), 403-409(2003) 
    8. Borgarello, E., Kiwi, J., Gratzel, M., and Pelizzetti, E.,“ Visible light induced water cleavage in colloidal solutions of chromiumdoped titanium dioxide particles,”J. Am. Chem. Soc., 104(11), 2996-3002(1982) 
    9. Asahi, R., Morikawa, T., Ohwaki, T., Aoki, K., and Taga, Y., “Visible-light photocatalysis in Nitrogen-doped titanium oxides,”Science, 293(5528), 269-271(2001) 
    10. Fujishima, A., Rao, T. N., and Tryk, D. A.,“ Titanium dioxide photocatalysis,”J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev., 1(1), 1-21(2000) 
    11. Anpo, M., and Takeuchi, M. “Design and development of second-generation titanium oxide photocatalysts to better our environment-approaches in realizing the use of visible light,” Int. J. Photoenergy, 3(2), 89-94(2001) 
    12. Harris, M. T., Brunson, R. R., and Byers, C. H.,“ The basecatalyzed hydrolysis and condensation reactions of dilute and concentrated TEOS solutions,”J. Non-Cryst. Solids, 121(1-3), 397-403(1990) 
    13. Huo, Y., Bian, Z., Zhang, X., Jin, Y., Zhu, J., and Li, H., “Highly Active $TiO_{2-x}N_{x}$ Visible Photocatalyst Prepared by NDoping in $Et_{3}N$/EtOH Fluid under Supercritical Conditions,”J. Phys. Chem. C, 112(16), 6546-6550(2008) 
    14. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., and Bahnemann, D. W., “Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis,” Chem. Rev., 95(1), 69-96(1995) 
    15. Li, D., Haneda, H., Labhsetwar, N. K., Hishita, S., and Ohashi, N., 'Visible-light-driven photocatalysis on fluorine-doped $TiO_{2}$ powders by the creation of surface oxygen vacancies,' Chem. Phys. Lett., 401(4-6), 579-584(2005) 
    16. Linsebigler, A. L., Lu, G., and Yates, J. T.,“ Photocatalysis on $TiO_{2}$ Surfaces: Principles, Mechanisms, and Selected Results,” Chem. Rev., 95(3), 735-758(1995) 
    17. Yu, J. G., Zhou, M. H., Cheng, B., and Zhao, X. J.,“ Preparation, characterization and photocatalytic activity of in situ N,Scodoped $TiO_{2}$powders,”J. Mol. Catal. A: Chem., 246(1-2), 176-184(2006) 
    18. Stylidi, M., Kondarides, D. I., and Verykios, X. E., “Visible light-induced photocatalytic degradation of Acid Orange 7 in aqueous $TiO_{2}$,”Appl. Catal. B: Environ., 47(3), 189-201(2004) 
    19. Sato, S., “Photocatalytic activity of NOx-doped TiO2 in the visible light region,”Chem. Phys. Lett., 123(1-2), 126-128(1986) 
    20. Wang, Z. P., Cai, W. M., Hong, X. T., Zhao, X. L., Xu, F., and Cai, C. G., “Photocatalytic degradation of phenol in aqueous nitrogen-doped TiO2 suspensions with various light sources,” Appl. Catal. B: Environ., 57(3), 223-231(2005) 
    21. Valentin, C. D., Finazzi, E., Pacchioni, G., Selloni, A., Livraghi, S., Paganini M. C., and Giamello, E., “N-doped $TiO_{2}$: theory and experiment,”Chem. Phys., 339(1-3), 44-56(2007) 

 저자의 다른 논문

  • 윤태관 (4)

    1. 2005 "TiO2 광촉매 활성에서 Rutile 구조의 영향" 대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society 49 (6): 567~574    
    2. 2005 "TiO2 광촉매 활성에서 소성온도의 영향" 한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences 14 (9): 889~896    
    3. 2005 "다양한 조건에서 제조된 $TiO_2$ 광촉매 특성 및 활성에 관한 연구" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (9): 932~938    
    4. 2010 "다층구조의 $TiO_2$ 전극을 이용한 염료감응형 태양전지의 변환효율" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 21 (3): 291~294    
  • 배재영 (4)

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
  • 대한환경공학회 : 저널
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠
이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기