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Applied Chemistry for Engineering, Vol.22, No.1, 21-25, February, 2011
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산 촉매에 따른 아나타제/브루카이트 혼성형 TiO2 광촉매의 메틸렌블루 광분해특성
Methylene Blue Photodegradation Properties of Anatase/brookite Hybrid TiO2 Photocatalyst Prepared with Different Acid Catalysts
윤석민, 김진훈, 정의경, 임지선, 이영석†
  • 충남대학교 공과대학 정밀응용화학과
Seok-Min Yun, Jinhoon Kim, Euigyung Jeong, Ji Sun Im, and Young-Seak Lee†
  • Department of Fine Chemical Engineering Applied Chemistry, Chungnam National University, Daejeon 303-764, Korea
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초록
본 연구에서는 난분해성 유기물질의 광분해능을 증가시키고자 다양한 산 촉매 및 마이크로웨이브법으로 아나타제/브루카이트 혼성형 TiO2 광촉매를 제조하였다. 또한 그에 따른 입자 및 결정크기와 브루카이트 분율에 따른 메틸렌블루의 광분해특성을 고찰하였다. 아나타제/브루카이트 혼성형 TiO2 광촉매의 표면특성 및 입자크기는 주사전자현미경과 레이저회절 입도분석기를 통하여 평가하였고, 결정구조는 X선 회절장치를 통하여 확인하였다. 메틸렌블루의 광분해 특성은 자외선 가시광선 분광광도계를 통하여 확인하였다. 주사전자현미경과 레이저회절 입도분석결과로부터 아나타제 및 아나타제/브루카이트 혼성형 TiO2 광촉매는 약 500 nm 이하의 클러스터 형태의 입자크기 나타내었고, 평균입자크기는 6.66∼6.85 μm로 산 촉매 종류에 의한 영향은 크지 않음을 알 수 있었다. 산 촉매의 종류 및 마이크로웨이브법으로 제조된 TiO2 광촉매는 XRD 분석결과로부터 아나타제/브루카이트 혼성형 결정구조를 나타내었고 그 결정구조는 마이크로웨이브 조사시간의 증가에 따라서 변화하지 않았다. 메틸렌블루의 광분해능 실험결과로부터 광분해능은 브루카이트 분율 및 결정크기에 비례하지 않았으며, 브루카이트 분율 및 결정크기가 적정치 이상이 되면 오히려 촉매활성이 저하되는 경향성을 나타내었다. 본 연구결과에서는 브루카이트 분율 및 결정크기가 9.4%, 4.53 nm인 아나타제/브루카이트 혼성형 TiO2 광촉매가 가장 우수한 광분해능을 나타내었다.
In this study, anatase/brookite hybrid TiO2 was prepared using different acid catalysts and microwave to improve photodegradation of organic pollutants. The methylene blue photodegradation properties of the prepared photocatalysts with different particle/crystal size and brookite fractions were investigated. Surface characteristics and particle sizes of anatase/brookite hybrid TiO2 were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and laser diffraction particle size analyzer, respectively and crystal structures were investigated with X-ray diffraction (XRD). Methylene blue photodegradation properties were evaluated with UV-vis spectrophotometer. Anatase and anatase/brookite hybrid TiO2 had less than 500 nm size of clusters and the average particle size of 6.66∼6.85 μm, suggesting that types of acid catalysts did not affect the size. XRD of the prepared TiO2 showed that the photocatalysts had anatase/brookite hybrid crystal structure and applying microwave did not change their crystal structure. Photodegradation of methylene blue with the prepared photocatalyst did not increased proportionally to the fraction of brookite and the crystal size and decreased when brookite fraction and the crystal size increased further. Anatase/brookite hybrid TiO2 with brookite fraction of 9.4% and crystal size of 4.53 nm shows the best photodegradation activity of methylene blue.
Keywords:titanium tetra isopropoxide;TiO2;microwave;brookite;methylene blue
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