폴리카보네이트의 표면에 무기계 $SiO_2$ 박막을 바인더로 코팅한 후 광촉매 특성을 갖는 $TiO_2$ 박막을 추가로 형성하여 모재의 특성을 향상시키는 연구가 수행되었다. 바인더로 사용되는 $SiO_2$ 박막은 광투과 특성이 우수하며, 상압플라즈마처리를 통한 친수성의 증가로 $TiO_2$ 함유 수용액의 도포성을 향상시켜 균일한 박막을 형성시킬 수 있었다. 약 200 nm이상으로 코팅된 $TiO_2$ 박막은 180~400 nm의 자외선을 차단하여 폴리카보네이트의 황변현상을 억제하고 내열성을 크게 향상하는데 기여하였다. 최외층에 형성된 $TiO_2$ 박막은 자외선의 흡수로 활성화되는 표면산화특성으로 유기 오염물의 분해반응 촉진과 표면의 친수성의 증가에 따른 자기세정특성을 나타내었다. $TiO_2$ 박막과 폴리카보네이트 기재 사이에 $SiO_2$ 박막의 적용은 기재의 부식에 의한 코팅된 $TiO_2$ 층의 박리를 억제하여 구조 안정성을 유지할 수 있었다.
$TiO_2-SiO_2-In_2O_3$ nanocomposite thin film was deposited on the glass substrates using a dip coating technique. The morphology, surface composition, surface hydroxyl groups, photocatalytic activity and hydrophilic properties of the thin film were investigated by AFM, XPS, methyl orange decoloring rate and water contact angle measurements. The hydroxyl content for $TiO_2$, $TiO_2-SiO_2$ and $TiO_2-SiO_2-In_2O_3$ nanocomposite films was calculated to be 11.6, 17.1 and 20.7%, respectively. $TiO_2-SiO_2-In_2O_3$ film turned superhydrophilic after 180-min irradiation with respect to pure $TiO_2$ and $TiO_2-SiO_2$ thin films. The photocatalytic decomposition of methyl orange for $TiO_2$, $TiO_2-SiO_2$ and $TiO_2-SiO_2-In_2O_3$ thin films was measured as 38.19, 58.71 and 68.02%, respectively. The results indicated that $SiO_2$ and $In_2O_3$ had a significant effect on the hydrophilic, photocatalytic and self-cleaning properties of $TiO_2$ thin film.
[ $TiO_2$ ] 박막을 물에 담그고 빛을 조사하였을때의 물의 광전기화학적 분해현상을 관찰하였다. $TiO_2$ 박막은 스프레이법에 의해 $SnO_2$ 네사글라스를 만들고 이 네사글라스 위에 딥-코오팅법을 이용하여 $TiO_2$ 박막을 코오팅하였다. 다양한 두께의 $TiO_2$ 박막의 I-V 특성을 조사하였고 SEM에 의해 그 표면 상태를 알아 보았다. 필름의 두께가 $1.8{\mu}m$ 일때 광전기 전류가 최대로 나타남을 볼 수 있었다. $TiO_2$ 박막을 산성 수용액(pH=1)에 담그고 Xe-램프를 광원으로 하여 광전기 화학반응에 의한 물의 광 분해에 의해 산소 및 수소 가스가 발생함을 볼 수 있었다.
A double-layered anti-reflective coating with hydrophilic/abrasion-resistant properties was studied using anatase titanium dioxide($TiO_2$) and silicon oxycarbide($SiO_xC_y$) thin film. $TiO_2$ and $SiO_xC_y$ thin films were sequentially deposited on a glass substrate by DC sputtering and PECVD, respectively. The optical properties were measured by UV-Vis-NIR spectrophotometer. The abrasion-resistance and the hydrophilicity were observed by a taber abrasion tester and a contact angle analyzer, respectively. The $TiO_2/SiO_xC_y$ double-layer thin film had an average transmittance of 91.3%, which was improved by 10% in the visible light region (400 to 800 nm) than that of the $TiO_2$ single-layer thin film. The contact angle of $TiO_2/SiO_xC_y$ film was $6.9^{\circ}$ right after UV exposure. After 9 days from the exposure, the contact angle was $10.2^{\circ}$, which was $33^{\circ}$ lower than that of the $TiO_2$ single-layer film. By the abrasion test, $SiO_xC_y$ film showed a superior abrasion-resistance to the $TiO_2$ film. Consequently, the $TiO_2/SiO_xC_y$ double-layer film has achieved superior anti-reflection, hydrophilicity, and abrasion resistance over the $TiO_2$ or $SiO_xC_y$ single-layer film.
We compared the plausible reaction mechanism and quantitative efficiency of highly self-organized TiO2 nanotube (ntTiO2) film with TiO2 powder. Film was fabricated by electrochemical potentiostatic anodization of titanium thin film in an ethylene-glycol electrolyte solution containing 0.3 wt% NH4F and 2 vol% deionized water. Nanotubes with a pore size of 80-100 nm were formed by anodization at 60 V for 3 h. Humic acid (HA) was degraded through photocatalytic degradation using the ntTiO2 film. Pseudo first-order rate constants for 0.3 g of ntTiO2, 0.3 g TiO2 powder, and 1 g TiO2 powder were 0.081 min−1, 0.003 min−1, and 0.044 min−1, respectively. HA adsorption on the ntTiO2 film was minimal while adsorption on the TiO2 powder was about 20% based on thermogravimetric analysis. Approximately five-fold more normalized OH radicals were generated by the ntTiO2 film than the TiO2 powder. These quantitative findings explain why ntTiO2 film showed superior photocatalytic performance to TiO2 powder.
$TiO_2$ thin film has wide application because of its high capacitanca, reflection, and good transmissivity in visible range. $TiO_2$ thin film can be made by thermal deposition method, reactive evaporation method, activated reactive evaporation(ARE) method. In the case of thermal deposition, the oxygen deficiency can occur because the melting point of Ti is very high. While in the case of reactive evaporation, high density $TiO_2$ can not be made, because reactive gas($O_2$) and evaporated material(Ti) are not fully combined, activated reactive evaporation, $TiO_2$ is easily deposited at lower gas pressure compared with reactive evaporation because the ionized reactive gas is made by plasma. Therefore, activated reactive evaporation is very useful to deposit the material having the high melting point. In this work, we formed $TiO_2$ thin film by activated reactive evaporation method. The surface of $TiO_2$ thin film was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. The surface morphology which was analyzed by atomic force microscopy(AFM) shows that feature of the film surface is uniform. The dielectric capacitance, withstanding voltage were $600{\mu}F/cm^2$, 0.4V respectively. In further work, we can increase the withstanding voltage by improving the deposition parameter of substrates.
In this study, N doped $TiO_2$ (TiO-N) thin film was prepared by DC magnetron sputtering method to show the photocatalytic activity in a visible range. Various gases (Ar, $O_2\;and\;N_2$) were used and Ti target was impressed by 1.2 kW -5.8 kW power range. The hysteresis of TiO-N thin film as a function of discharge voltage wasn't observed in 1.2 and 2.9kW of applied power. Cross sections and surfaces of thin films by FE-SEM were tiny and dense particle sizes of both films with normal cylindrical structures. XRD pattern of $TiO_2$ and TiO-N thin films was appeared by only anatase peak. Red shift in UV-Vis adsorption spectra was investigated TiO-N thin film. Photoactivity was evaluated by removal rate measurement of suncion yellow among reactive dyes. The photodegradation rate of $TiO_2$ thin film on visible radiation was shown little efficiency but TiO-N was about 18%.
$85^{\circ}C$, 0.4 M $Ba(OH)_2$용액내에서 펄스전류파형을 이용하여 Ti전극위에 $BaTiO_3$박막을 전해 합성하였다. 환원전류 밀도 및 환원시간이 증가함에 따라 $BaTiO_3$의 결정성 및 페러데이 효율이 증가하였으며, 이는 표면 및 전기화학적특성 분석에 의하면 환원 전류 인가시에 $H_2O$의 환원에 의하여 전극표면의 pH가 증가함으로서 산화전류에 의하여 형성된 산화막의 구조변화가 빠르게 진행되기 때문으로 추측된다. 그리고 0.1M $H_2SO_4$용액하에서 산화막을 형성시킨 후 $BaTiO_3$형성에 미치는 영향을 분석한 결과, 산화막 두께가 증가함에 따라서 산화막을 통한 $Ti^{+4}$이온의 이동이 어려워지면서 $BaTiO_3$형성이 억제되며, 일정두께이상에서는 산화막 결함부위에서 결정이 형성됨을 알 수 있었다.
For the possible application of pearl pigment, multi-layered $TiO_2/Al,\;Cr/TiO_2$ thin film were deposited on $SiO_2$ substrate by using sputtering method, $TiO_2$ and Al or Cr was selected as a possible high and low refraction material at the film interface respectively. Optical properties including color effect were systematically studied in terms of different film thickness and film layers by using spectrometer. In order to expect the experimental results, the simulation program, the Essential Macleod Program(EMP) was adopted and compared with the experimental data. The film consisting of $TiO_2/Al,\;Cr/TiO_2$ layers shows a wavelength range of $430{\sim}760nm$, typically color ranges between bluish purple and red. It was confirmed that this experimental result was quite well consistent with the experimental one.
본 연구에서는 에어로졸 증착법을 사용하여 광촉매 $TiO_2$ 박막을 제조하기 위하여 원심분리기의 회전속도, vibration milling 시간에 의한 입경 변화 등과 같은 운전인자의 영향을 검토하였고, 제조된 고정화 $TiO_2$ 광촉매 박막의 경우와 $TiO_2$ 광촉매 분말을 부유 상태로 존재시킨 경우와의 막투과 특성의 변화를 실험적으로 비교검토 하였다. 원심분리기의 회전속도 1000-3000rpm 에서 얻어진 $TiO_2$ 분말은 저온 분사 성형법(aerosol deposition, AD)으로 $TiO_2$ 박막을 제조하는데 있어서 nozzle powder 막힘 현상과 같은 문제점을 나타내었다. 한편, vibrating milling에 의해 제어된 $TiO_2$ 분말의 평균입경 크기는 vibrating milling 2시간 후 약 420nm로 AD법을 이용한 입자의 증착에 효과적인 것으로 나타났다. XRD 분석 결과, 광촉매에 효과적인 아나타제 상을 잘 유지하고 있는 것으로 나타났으며, 이러한 결과로부터 vibrating milling은 $TiO_2$ 분말을 제어하는데 있어 적절한 전처리 공정임을 확인할 수 있었다. 제조된 $TiO_2$ 박막의 여과 특성으로 $TiO_2$ 분말을 분리막의 표면에 고정화 한 경우가 부유 상태일 경우보다 더 높은 막투과 유속을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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