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혼합용매법에 의한 구형 TiO2-SiO2 미분체의 제조 및 이소프로판올 분해 특성에 관한 연구
Synthesis of Spherical TiO2-SiO2 Particles by Mixed Solvent Method and Photocatalytic Degradation of Iso-propanol
Un-Yeon Hwang†
Jin-Seok Seo
Jung-woon Lee
Jin-hoon Choi
Hyung-Sang Park
Yong-Ryul Kim1
Seung-Joon Yoo2
Ho-sung Yoon3
서강대학교 화학공학과 1대진대학교 화학공학과 2서남대학교 환경화학공학부 3한국자원연구소 자원활용 소재연구부
Department of Chemical Engineering, Sogang University, Korea 1Department of Chemical Engineering, Daejin University, Korea 2Faculty of Environmental and Chemical Engineering, Seonam University, Korea 3Division of Mineral Utilization and Materials, Korea Institute of Geology, Mining & Materials, Korea
HWAHAK KONGHAK, February 2001, 39(1), 59-66(8), NONE
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Abstract
광촉매의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 물리적인 특성으로는 표면의 활성점의 수와 비표면적이며, 이와 같은 물리적인 특성을 조절하기 위하여 최근에 Sol-Gel법이 광촉매의 제조공정으로 주목되고 있다. 본 연구에서는 혼합용매법으로 구형의 TiO2-SiO2계 광촉매를 제조하여 합성조건에 따른 형태조절과 조성에 따른 비표면적의 변화 및 하소온도에 따른 구조적인 변화를 SEM, BET, FTIR, XRD를 통하여 고찰하였다. 그리고 제조된 촉매의 물리적 특성과 [Ti]/[Si]의 비가 유기물 분해특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. HPC의 양이 증가함에 따라 입자의 크기가 작아지며, 전체 알콕시드의 양이 증가할수록 입자의 크기가 증가함을 알 수 있었다. Ti-알콕시드의 양과 하소온도의 증가에 따라서 촉매의 비표면적이 크게 감소하였다. Ti의 조성이 증가함에 따라서 Ti-O-Si의 결합이 증가하였으며 하소온도의 증가에 따라서 400℃까지 Ti-O-Si의 결합이 증가하다가 그 이상의 하소온도증가에 의하여 감소함을 알 수 있었다. 조성에 따른 이소프로판올 분해율은 Ti의 양이 증가함에 따라서 크게 나타났지만, 단위 Ti mole당의 분해율은 Ti의 조성이 낮아짐에 따라서 증가하였다. 하소온도가 증가함에 따라서 이소프로판올 분해율이 감소하였다. 이러한 원인은 하소온도의 증가에 따른 Ti-O-Ti결합의 증가에 기인한 활성점인 (Ti3+-O-)*의 감소와 비표면적의 감소에 기인한다.
The physical properties which affect on the activity of photocatalysts are active site number and surface area, etc. Recently, to control these properties, 'Sol-Gel' methods are used to synthesize photocatalysts. In this study, we synthesized spherical TiO2-SiO2 photocatalysts by mixed solvent method, and analyzed the changes in morphology of the catalysts with synthesis conditions by SEM and the changes in physical properties of the particles and the variation of the crystal structure with Ti concentration and calcination temperature by TGA, BET, FT-IR and XRD. Then we investigated the effects of the physical properties and [Ti]/[Si] ratio on photocatalytic degradation of iso-propanol. The particle size was decreased with increasing HPC concentration and decreasing Ti concentration. The surface area of the catalysts was decreased by increasing Ti concentration and calcination temperature. As Ti concentration was increased, Ti-O-Si bond number was increased, and by calcination, the number was increased until 400℃, then decreased with increasing calcination temperature. The extent of photodegradation of isopropanol was higher as photocatalysts have more Ti, but the turnover frequency of the Ti was higher as the catalysts have less Ti. Because (Ti3+-O-)* number and the surface area of the photocatalysts are decreased by increasing calcination temperature, the photodegradation of organic material is decreased.
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