In this study, we investigated the biological toxicity of nano-scale Zn (0.1, 0.5, and 1 mol%)-doped $TiO_2$ and pure $TiO_2$ nanoparticles using zebrafish embryogenesis as our model organism. Zn-doped $TiO_2$ nanoparticles were prepared using a conventional hydrothermal method for the insertion of zinc into the $TiO_2$ framework. The characters of Zn-doped $TiO_2$ (0.1%, 0.5%, 1%Zn) and pure $TiO_2$ were about 7~8 nm. These sizes were smaller than 100~200 nm of $TiO_2$ was prepared using the sol-gel method. Particularly, in this study, we found no significant biological toxicity in the hatching rate and abnormal rate under expose pure $TiO_2$ and Zn-doped $TiO_2$ nanoparticles were prepared using a conventional hydrothermal method of zebrafish. It was different from the biological damage under $TiO_2$ nanoparticles were prepared using sol-gel method. We assessed that the damage was not linked to the particle's nanometer size, but rather due to the prepare method. Moreover, $TiO_2$ nanoparticles were prepared using a hydrothermal method were not shown to cause cytotoxic effects, like apoptosis and necrosis, that are the major markers of toxicity in organisms exposed to nanomaterials. Therefore, there is some relationship with biological toxicity of nanoparticles and the prepare method of nanometer size particles.
본 연구에서는 촉매적 활성이 높은 물질로 예상되는 TiO$_2$와 TiO$_2$-CdS계 분말을 초임계 유체법으로 제조하였다. 제조된 TiO$_2$ 광촉매 분말들은 결정질 아나타제로서 비표면적이 넓은 초미립의 구형이었다. 초임계 유체법으로 제조된 TiO$_2$ 광촉매는 유해 유기물인 DCA(Dichloroactic Acid)의 광분해반응의 실험 결과 기존 광촉매 보다 우수한 물성을 보였다.
$K_2Ti_6O_{13}$ 휘스커를 합성하는 방법은 고상법, 수열합성법, 소성법, 융제법, 서냉법, 용융법, KDC법, 졸-겔법 등이 있다. 융제법을 이용하여 $K_2Ti_6O_{13}$을 합성하는 연구를 진행하였다. 칼륨 전구체의 종류와 반응온도와 시간을 조절하여 합성 된 $K_2Ti_6O_{13}$의 입자크기와 분포를 제어하였고, 합성된 $K_2Ti_6O_{13}$의 평균입자 크기는 $500nm{\sim}2{\mu}m$였다. KOH와 $TiO_2$의 비율, pH(KOH 첨가량), 반응온도와 반응시간 등의 공정변수에 대해 연구를 진행하였다. 합성된 $K_2Ti_6O_{13}$은 X-선 회절분석기와 전계방사 주사전자현미경을 이용하여 특성평가를 실시하였다.
Photocatalytic degradation of phenol was carried out with UV-illuminated TiO$_2$-SiO$_2$ in aqueous suspension. TiO$_2$-SiO$_2$ catalysts were prepared by sol-gel method from the titanium isopropoxide and tetraethylorthosilicate at different Ti/Si ratio and some commercial TiO$_2$ catalysts were used as purchased. All catalysts were characterized by X-ray Diffraction(XRD) and BET surface area analyzer. The effect of reaction conditions, such as initial concentration of phenol, reaction temperature and catalyst weight on the photocatalytic activity was studied. In addition, TiO$_2$-SiO$_2$(49: 1) prepared by sol-gel method showed higher activity than commercial TiO$_2$catalysts on the photocatalytic degradation of phenol. The addition of SiO$_2$ into TiO$_2$hepled to increase the thermal stability of titania which suppressed the formation of anatase into rutile. The photocatalytic degradation of phenol showed pseudo-1st order reaction and the degradation rate increases with decreasing initial phenol concentration.
V2O5-TiO2 catalysts were prepared by various methods. V2O5-TiO2 were prepared by sol-gel method with different drying conditions (aerogel and xerogel), and V2O5 supported on TiO2 obtained by sol-gel method with precipitation-deposition method and impregnation method. The performance of the V2O5-TiO2 catalysts was investigated for the selective oxidation of hydrogen sulfide in the stream containing both ammonia and excess water. All the catalysts showed good dispersion of vanadium and they had high H2S conversion with no or little production of sulfur dioxide. The V2O5-TiO2 aerogel catalyst prepared by sol-gel method with drying under super critical condition had the highest surface area which led to better catalytic activity compared to those by other synthesis methods.
[$TiO_2$] sol and $SiO_2$ sol were prepared using sol-gel method. As $H_{2}O$/Alkoxide ratios increased, sol had cluster structure and as $H_{2}O$/Alkoxide ratios decreased, sol had linear structure. Gelation time of $TiO_2$ sol was faster than that of $SiO_2$ sol according to the time. In comparison with initial viscosity between $TiO_2$ sol and $SiO_2$ sol, $TiO_2$ sol was highest at $H_{2}O/Ti(OC_{3}H_{7})_{4}=5$, $SiO_2$ sol was almost constant according to $H_{2}O/Si(OC_{2}H_{5})_{4}$ ratios.
This research aims to compare immobilized catalysts prepared by various methods and determine suitable $TiO_2$ catalyst for water purification. Sol-gel method by Anderson and powder coation method by Tanaka ate famous in the methods to immobilize catalyst. Therefore, the $TiO_2$ catalyst for this research was prepared by sol-gel method and powder coating method. Its structure was tested by X-ray diffractometer (XRD), Scanning electron microseope (SEM). Durability of a catalyst-support couple in an solution was investigated. too. Experimental results were summarized as following; i) Optimum ratio of Ti : $H_2O$ : $H^+$ to obtain stable sol was 1 : 10 : 0.1 and the XRD patterns of $TiO_2$ film immobilized by sol-gel method which were fired at $700^{\circ}C$ showed that the catalyst had an anatase structure. ii) The particle size of $TiO_2$ prepared by sol-gel method was less than $5{\mu}$, but it was observed that coated side was not unifiom. iii) Sol-gel method was very effective to obtain $TiO_2$ catalyst of thin film, but spreadability and durability of a catalyst-support couple in a solution were than $TiO_2$ film immobilized by powder coating method. iv) The particle size of $TiO_2$ immobilized by powder coating method was a little larger than it prepared by sol-gel method, but spreadability and uniformity of $TiO_2$ film and durability of a catalyst-support couple in a solution were better than it immobilized by sol-gel method.
$TiO_2$ 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.
착체중합법과 sol-gel법을 이용하여 ZnO 나노입자 표면상에 $TiO_2$ 입자를 코팅한 나노 코아쉘 구조를 제조하였다. 착체중합법으로 제조된 ZnO 입자는 평균입도가 약 100 nm, sol-gel법으로 제조된 $TiO_2$ 입자는 10 nm 이하의 크기로 각각 구성되었다. $ZnO@TiO_2$ 나노 코아쉘 구조의 평균입도는 약 150 nm의 크기를 나타내었다. 착체중합법으로 제조된 구형의 ZnO 나노 입자는 콜로이드상의 $TiO_2$ 입자의 균일한 표면흡착으로 인해 착체중합법으로 제조된 ZnO 입자의 입자간 응집이 크게 제어되었다. ZnO와 $TiO_2$의 이종 입자간의 표면전하는 pH 7 근처의 중성 영역에서 iso-electric point (IEP)의 차이로 인하여 - 로 대전된 $TiO_2$와 + 로 대전된 ZnO 나노입자의 이종의 입자들이 쿨롱의 인력에 의해 서로간의 결합을 하게 되고, 결합을 이룬 $ZnO@TiO_2$ 나노 코아쉘 구조가 표면 전하가 zero가 되어 발생하게 된다.
$TiO_2$ photocatalyst has been known to exhibit a notable disinfecting activity against a broad spectrum of microorganisms. A lot of commercial $TiO_2$ photocatalyst products have been developed for antimicrobial purposes. However, a standard method has not yet been proposed for use in testing antimicrobial activity. In this study, we developed a $TiO_2$ photocatalytic adhesion test method with film as the standard testing method for the evaluation of antimicrobial activity. This method was devised by modifying the previous antimicrobial products test method, which has been widely used, and considering the characteristics of $TiO_2$ photocatalytic reaction. The apparatus for testing the antimicrobial activity was composed of a Black Light Blue (BLB) lamp as UV-A light source, a Petri dish as the cover material, and a polypropylene film as the adhesion film. The standard $TiO_2$ photocatalyst sample, Degussa P25 $TiO_2$ - coated glass, could only be used once. The optimal initial concentration of the microorganism, proper light intensity, and light irradiation time were determined to be $10^6$ CFU/mL, 1.0 mW/$cm^2$, and 3 hr, respectively, for testing and evaluating antimicrobial activity on the $TiO_2$ surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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