광촉매의 원리와 개발

목차

광 촉매의 정의
광 촉매의 역사
광 촉매의 종류
광 촉매의 원리
광 촉매의 효과

광 촉매의 개발동향

본문내용

촉매란?
화학반응 속도를 빠르게 또는 느리게 하는 물질
활성화 에너지를 낮추어 준다
촉매 자신은 변하지 않으므로 반영구적으로 사용이 가능
광 촉매
광(光)을 에너지로 이용하여 광학반응을 촉진 시키는 물질
빛(Light)의 조사(irradiation)의해 반응속도에 작용을 미치는 촉매
*
여기 반응을 일으키는데 필요한 에너지 387.5nm(3.2eV) 정도로 태양광으로부터 충분한 에너지를 받을 수 있고, 화학적으로 안정하고, 광활성이 우수하며, 인체에 무해한 점 등 우수한 물성에 기인한다.
역사
1916년 산화티탄의 공업적 제법 확립
50년대 무기화합물에 의한 광분해 반응
역사
70년대 일본에서 폐 회로를 만들고 빛을
조사하면 물 분해에 의한 수소 발생
80대에 반도체 광 촉매에 의한
CO2환원에 대한 연구
역사
O-157,MRSA의 유행으로 향균상품
소재로서 광 촉매 주목
이후 반도체 광촉매를 이용한 다양한 연구 진행
광 촉매의 조건
광 촉매 반응에 사용할 수 있는 반도체 물질
생물학적으로나 화학적으로 비활성
가시광선이나 자외선 영역의 빛을 이용(400nm이하)
경제적인 측면에서도 저렴
광학적으로 활성이 있으며, 광부식이 없어야 한다
광 촉매의 종류
고체 광 촉매
TiO2, ZnO, Nb2O5, WO3, SnO2, ZrO2..
SrTiO3, KTaO3,Ni-K4N66O17..
CdS, ZnS, CdSe, GaP, CdTe, MoSe2, WSe2..
균일 용액이
되는 화합물
Co착제제, Rh착제제
폴리비닐 유도체
(Zn, Al, Mg..)
*
(금속화합물, 황 화합물 등)
Ti (티탄)
클라크 수에서 산소가 제일 많지만 Ti(티탄)은 10번째로 많다. 지맥의 약 0.6%
공업적으로 제조하는데 적합한 함유량이 높은 광석은 그렇게 많지 않다.
*
클라크 수 - 지구상의 암석 등의 지맥을 구성하는 원소가 존재하는 비율
TiO2의 결정형
*
TIO2는 티타늄(Ti)원자에 두 개의 산소원자가 결합한 정방정계(tetragonal)의 형태로서 크게 Anatase형과 Rutile형의 결정구조를 가지고 있으며, 두 결정구조 모두 상이한 물리 화학적 특성을 가지고 있다.
일반적으로 Lutile형은 결정상태가 안정적이나 활성이 떨어지는 문제점이 있고 Anatase형은 광촉매 활성이 높으나 약900℃에서 Lutile형으로 전환되는 특성이 있다.
또한 초미립 Anatase형 Titania는 400~500℃에서 입자가 서로 융합하는 Sintering현상이 있으므로 고온에서 제조나 사용이 불가능하였다.
Anatase형은 아래의 그림과 같이 결정단위와 결정단위가 꼭지점끼리(점접촉) 연결되어 있는 결정모양이고, Rutile은 결정단위와 결정단위가 측면모서리끼리(선접촉) 연결되어 있는 결정모양이다.
TiO2의 결정형

참고 자료

광촉매의 세계- 다게우찌 고우지외 2인, 대영사
알기 쉬운 광촉매 이야기- 타오다 히로시, 전남대학교 출판부
http://www.wellcoatkorea.com