[재료공학]광촉매에 대한 이론 및 전처리-양극산화에 의한 TiO2 제조실험

소개글

재료공학과 졸업논문입니다. 그림 및 표지 포함되어 있습니다.

목차

1. 광촉매란 무엇인가?
2. 광촉매 반응 원리
3. 광촉매의 실용화(고정화)
4. 전처리-양극산화에 의한 TiO2 제조 실험 사례

본문내용

1. 광촉매란 무엇인가?
(1) 광촉매란?
촉매란 어떤 화학 반응에서 자신은 변화하지 않고 반응속도를 변화시키거나 반응을 개선시키는 등의 역할을 수행하는 것이다. 광촉매란 촉매의 한 종류로서 빛에너지를 받아 촉매작용이 일어나는 것을 말한다.

(2) 광촉매의 종류
광촉매에 사용할 수 있는 물질로는 TiO2, ZnO, CdS, ZrO2, SnO2, V2O2, WO3 등과 페롭스카이트형 복합금속산화물(SrTiO3) 등이 있다. 그러나 실제 광촉매 반응에 사용할 수 있는 반도체 물질은 우선, 광학적으로 활성이 있으면서 광부식이 없어야 한다. 또한 생물학적으로나 화학적으로 비활성이어야 하며, 가시광선이나 자외선 영역의 빛을 이용할 수 있어야 할 뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 저렴해야 한다.
티탄은 지각 중에 아홉 번째로 많은 원소로, 흔히 화장품에 사용하는 백색안료나 백색페인트는 주로 산화티탄으로 제조한 것이다. 단지, 안료로서는 가능하면 빛에 의해 반응하지 않는 산화티탄이 사용되고 있지만, 공기청정기 등의 광촉매 응용 제품에는 광반응성을 높인 산화티탄이 사용된다. 또한, 산화티탄은 자원적으로 매우 풍부하기 때문에 가격도 저렴하고, 광촉매로서 내구성, 내마모성이 우수하며, 그 자체는 안전한 무독물질로 폐기하여도 2차 공해에 대한 염려가 없어, 요즈음 흔히 미래 산업이라는 나노산업의 제품중 한 품목이다. 특히, 광촉매의 조건과 활성을 고려해 볼 때, 빛을 받아도 자신은 변화하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있고, 광반응에 의해 생성되는 활성산소는 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있는 능력을 갖고 있는 산화티탄(TiO2)은 대표적인 광촉매 물질로 널리 사용되고 있다.

(3) 광촉매의 기능
(가) 유기물 산화ㆍ분해기능
광촉매를 코팅한 표면에 빛이 닿으면 활성산소가 발생되며, 이 활성산소는 반응에 의해 생활 환경에서 발생하는 유해물질(유해균, 유해가스 등)의 분자를 분해한다. 또한 납, 수은 등 유해 중금속을 산화, 침전시켜 89∼90% 제거할 수 있다.

(나) 항균기능
일반 항균제는 오염에 대해서는 무력하기 때문에 시간이 경과함에 따라 항균력이 둔화되지만, 광촉매는 이러한 오염까지도 분해한다. 대장균의 경우 균이 사멸한 후에 엔도톡신이라는 독소가 나와 발열을 일으키고 최악의 경우 죽음에 이르게 하지만, 광촉매는 살균과 동시에 이 독소를 분해할 수 있음이 밝혀지는 등 인체에 무해하고 반영구적이며 광범위한 선택성을 갖고 있어 다른 항균제에서는 볼 수 없었던 기능으로 현재 주목을 받고 있다.

참고 자료

없음