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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.13, No.3, 278-284, May, 2002
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담지된 RuS2계 광촉매의 물분해 수소 생성 특성
Characteristics of Hydrogen Production by Water Decomposition over Supported RuS2-based Photocatalyst
이석준, 김기주, 양오봉†
  • 전북대학교 공과대학 환경및화학공학부/공업기술연구센터, 충북 561-756
Suck Jun Lee, Ki Jun Kim, and O Bong Yang†
  • School of Environmental and Chemical Engineering/Research Center of Industrial Technology, Chonbuk National University, Chonju, Chonbuk 561-756, Korea
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초록
TiO2-SiO2, P-25, 실리카 및 Y-제올라이트 담체에 RuS2를 담지시킨 광촉매들의 물분해 수소 생성에 관한 특성을 연구하였다. 물분해 반응은 UV 조사 하에서 회분식 반응기를 이용하여 상온에서 진행하였다. 제조된 광촉매는 X-선 회절분석(X-ray diffraction, XRD), Uv-Vis 확산반사 분광법 (Uv-Vis diffuse reflectance spetroscopy, UV-DRS) 및 BET 표면적으로 특성화하였다. TiO2-SiO2, P-25, 실리카 및 Y-제올라이트 담체에 RuS2를 담지시킨 광촉매 중 졸-겔법에 의하여 제조된 TiO2-SiO2에 1 wt%의 RuS2를 담지시킨 RuS2(1)/TiO2-SiO2 광촉매가 25.9 μmol/h의 수소생성속도를 보여 가장 우수한 광분해 활성을 보였다. RuS2(1)/TiO2-SiO2 촉매는 400 nm 이하에서 UV 흡수능이 우수할 뿐 아니라 450 nm 근처의 장파장에서도 강하고 분명한 흡수 피크를 보였고 띠간격 에너지는 2.0 eV를 나타냈다. RuS2(1)/TiO2-SiO2 광촉매의 수소생성량을 증가시키기 위해 사용된 전자주게 희생시약의 첨가는 RuS2(1)/TiO2-SiO2의 수소생성속도를 크게 증가시켰으며 각각의 희생시약에 따른 수소생성속도는 Na2S/Na2SO3 (1.303 mmol/h) > Na2S (744 μmol/h) > Na2SO3 (616.5 μmol/h) > CH3OH (597 μmol/h) > EDTA (412 μmol/h)의 순서를 보였다.
The characteristics of photocatalytic decomposition of water for hydrogen production were studied on the supported RuS2 over various supports: TiO2-SiO2, SiO2, P-25 and Y-zeolite. The photocatalytic water decomposition was carried out in a batch type reactor with an inner cell UV irradiation at room temperature. Photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), BET surface area, and Uv-Vis diffuse reflectance spectra (UV-DRS). The highest rate of hydrogen evolution, 25.9 μmol/h, was observed over the RuS2(1)/TiO2-SiO2 catalyst, which was prepared by impregnation of 1 wt% RuS2 on TiO2-SiO2 synthesized by sol-gel method. In UV-DRS absorption spectra, RuS2(1)/TiO2-SiO2 catalyst showed a significant absorption peak at around 450 nm in addition to a strong absorption at < 400 nm. The band gab energy (Eg) value of RuS2(1)/TiO2-SiO2 was 2.0 eV. It was found that the rate of hydrogen formation over RuS2(1)/TiO2-SiO2 photocatalyst increased significantly by the addition of sacrificial reagents, as the electron donors, in the decreasing order: Na2S/Na2SO3 (1.303 mmol/h > Na2S (744 μmol/h) > Na2SO3 (616.5 μmol/h) > CH3OH (597 μmol/h) > EDTA (412 μmol/h).
Keywords:supported RuS2 photocatalyst;TiO2-SiO2;water decomposition;hydrogen production
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