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보고서 상세정보

원자층증착을 이용한 광촉매용 나노 신소재 제조 및 물리화학적 특성 연구
Synthesis and Physico-chemical properties of novel nanomaterials for photocatalysis using Atomic Layer Deposition (ALD)

  • 사업명

    기본연구지원사업

  • 과제명

    원자층증착을 이용한 광촉매용 나노 신소재 제조 및 물리화학적 특성 연구

  • 주관연구기관

    성균관대학교(자연과학캠퍼스)

  • 연구책임자

    김영독

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2012-04

  • 과제시작년도

    2011

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201300018130

  • 과제고유번호

    1345145010

  • DB 구축일자

    2013-08-26

  • 초록 


    ...


    1. 원자층 증착장비 set-up
    본 연구기간 동안 원자층 증착법 장비의 set-up 이 이루어졌다. 반도체 장비의 refurbish를 전문으로 하는 주식사 가소닉스와 함께 저가의 실험실용 원장층 증착 장비를 set-up 할 ...

    1. 원자층 증착장비 set-up
    본 연구기간 동안 원자층 증착법 장비의 set-up 이 이루어졌다. 반도체 장비의 refurbish를 전문으로 하는 주식사 가소닉스와 함께 저가의 실험실용 원장층 증착 장비를 set-up 할 수 있었다. 특히 기존의 웨이퍼 등 진공 쳄버 안에서 고정이 손쉬운 시료 뿐만 아니라 분말 시료를 담체로 사용하여 각각의 분말입자에 코팅을 할 수 있도록 하는실험장비를 고안하였으며, 이는 원자층 증착법을 실질적인 촉매의 제조에도 사용할 수 있도록 하였다. 이장비의 고안은 2011년 대한민국에서 특허 등록되었다.
    2. TiO2로 덮인 탄소 섬유의 메틸렌 블루 흡착 및 분해 성질
    탄소 섬유를 담체로 하여 그 위에 TiO2를 원자층 증착시켰다. X-선 광전자 분광법, 주사전자현미경등을 통하여 TiO2의 성장 모드에 대해서 규명하였으며, TiO2가 탄소섬유 표면의 결함자리에서 nucleation됨을 확인하였다. TiO2가 원자층 증착에 의해서 증착될 경우 표면의 높은 결함자리의 농도등에 의하여 기존의 TiO2가 보이지 않은 높은 유기물 흡착 성질을 보임을 확인하였다. 궁극적으로는 빛이 없는 곳에서 수질에 존재하는 유기염료를 흡착으로 제거한 뒤에, 표면의 모든 흡착자리가 포화되었을 경우 빛에 필터를 노출시켜 광촉매적으로 표면을 재생시키는방식의 재생가능한 흡착제를 개발하였다. 또한 anodic aluminium oxide등의 나노template을 이용하여 그 위에 TiO2 를 증착시켜 톨루엔이 TiO2표면위에 빛이 없는 조건에서 흡착으로 제거되는 현상을 확인하고 표면 전자 및 기하학적 구조와 톨루엔 흡착의 상관관계를 물리화학적으로 규명하였다. 특히 이러한 물리화학적 규명을 위하여 시료를 반응기체에 노출시킨 후에 대기에 노출시키지 않고 바로 초고진공 쳄버로 이동시켜 표면구조의 변화를 연구하는 실험을 진행하였다 (Journal of molecular catalysis A 게재).
    3. TiO2/나노다이아몬드의 톨루엔 광촉매적 분해 연구
    TiO2를 나노다이아몬드 입자위에 원자층 증착으로 증착시켜서 TiO2가 완전히 나노다이아몬드표면을 덮지 않고 부분적으로만 덮었을 때 촉매의 피독현상이 가장 덜함을 실험적으로 확인하였다. 특히 FT-IR을 이용하여 표면의 피독현상의 원인과 톨루엔의 광촉매분해의 메커니즘을 규명하고 나노다이아몬드와 TiO2의 계면구조가 광촉매의 피독현상을 줄이는 원인을 물리화학적으로 규명하였다 (Applied Catalysis A게재).
    4. TiO2/NiO톨루엔 분해 촉매 메커니즘 연구
    NiO나노입자가 톨루엔 산화에 150도씨 정도이상의 온도에서 효과적임을 입증하였다. TiO2를 원자층 증착으로 증착시켜 NiO표면에 존재하는 NiO자리만 site-blocking을 하고 Ni-hydroxide자리는 남겨놓은 후 반응성 실험을 진행하여 NiO와 Ni-hydroxide 가 촉매반응에서 각각 다른 역할을 함을 하였다. 즉 흡착자리와 산화가자리가 다름을 규명하였다. (JPCC게재)
    5. 원자층 증착법의 유기 태양 전지로의 적용성 테스트
    원자층 증착을 광촉매 뿐만 아니라 유사분야인 유기태양전지에 적용하였으며, 1 나노미터 미만의 얇은 박막의 유기태양전지분야에서의 유용성에 대해서 확인하였다 (JPCC 게재, Nature Asia Materials투고중).
    6. TiO2/silica 흡착제 개발
    다공성 구조를 지니는 실리카위에 TiO2를 원자층 증착시켜 다공성 TiO2구조를 만들고 TiO2의 성장 메커니즘을 규명하였다. 일반적인 실리카에 비하여 TiO2로 덮여있는 시료의 경우 메틸렌블루의 흡착제로써 재생과 재사용이 훨씬수월함을 알아내였고 FT-IR을 통하여 표면의 재생 메커니즘 및 TiO2의 재생수월성에 대한 원인을 규명하였다 (Chemical Enginneering Journal 게재).


  • 목차(Contents) 

    1. 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
    2. 목차 ... 3
    3. Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
    4. Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
    5. 1. 연구과제의 개요 ... 5
    6. 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
    7. 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
    8. 4. 목표 달...
    1. 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
    2. 목차 ... 3
    3. Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
    4. Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
    5. 1. 연구과제의 개요 ... 5
    6. 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
    7. 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
    8. 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
    9. 5. 연구결과의 활용 계획 ... 7
    10. 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 7
    11. Ⅲ. 연구성과 ... 8
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
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    3. 특허(0)
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