$SnO_2$-mixed and Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles were synthesized via a hydrothermal process. $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles prepared in a neutral condition consisted of anatase $TiO_2$ nanoparticles(diamond shape, ~25 nm) and cassiterite $SnO_2$ nanoparticles(spherical shape, ~10 nm). On the other hand, Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles obtained under a high acidic condition showed a crystalline phase corresponding to rutile $TiO_2$. As the Sn content increased, the particle shape changed from rod-like(d~40 nm, 1~200 nm) to spherical(18 nm) with a decrease in the particle size. The peak shift in the XRD results and a change of the c-axis lattice parameter with the Sn content demonstrate that the $TiO_2$ in the rutile phase was doped with Sn. The photocatalytic activity of the $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles dramatically increased and then decreased when the $SnO_2$ content exceeded 4%. The increased photocatalytic activity is mainly attributed to the improved charge separation of the $TiO_2$ nanoparticles with the $SnO_2$. In the case of Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles, the photocatalytic activity increased slightly with the Sn content due most likely to the larger energy bandgap caused by Sn-doping and the decrease in the particle size. The $SnO_2$-mixed $TiO_2$ nanoparticles generally exhibited higher photocatalytic activity than the Sn-doped $TiO_2$ nanoparticles. This was caused by the phase difference of $TiO_2$.
$TiO_2$ 나노입자의 광촉매 반응을 억제하기 위해 평균 직경 3~5 nm의 $TiO_2-SnO_2$ 나노입자가 titanium tetraisopropoxide(TTIP)와 tin chloride의 가수분해 반응에 의해 합성되었다. 생성된 $TiO_2-SnO_2$ 나노입자를 졸-겔법에 의해 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane(GPTMS)과 반응시킴에 의해 유-무기 혼성 코팅 용액이 제조되었다. 그 후 코팅 용액을 기재인 polycarbonate(PC) 시트 위에 스핀 코팅시키고, $120^{\circ}C$에서 열경화 시켜 고굴절률 하드코팅 도막이 제조되었다. $TiO_2-SnO_2$ 나노입자로부터의 코팅 도막은 $TiO_2$ 나노입자로부터 얻어진 코팅 도막의 2H에 비해 증가된 3H의 연필경도를 보였다. 또한 $TiO_2-SnO_2$ 나노입자로부터의 코팅 도막의 굴절률은 Sn/Ti 몰 비가 0에서 0.5로 증가함에 따라 633 nm 파장에서 1.543으로부터 1.623으로 향상되었다.
This study focuses on the difference of photocatalytic activity depending on crystal structure type of nanoparticles ($TiO_2$) and nanotubes (TNT). The photodecomposition of 2-chlorophenol on the synthesized $TiO_2$, Sn-impregnated $TiO_2$, TNT, and Snimpregnated TNT were evaluated. The characteristics of the synthesized photocatalyts, TNT, Sn/TNT, $TiO_2$, and Sn/$TiO_2$ were analyzed by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and UV-Visible spectroscopy (UV-Vis), and cyclic voltammeter (CV). The water-suspended 2-chlorophenol photodegradation over $TiO_2$ (anatase structure) catalyst was better than that over pure TNT. Particularly, the water-suspended 2-chlorophenol of 10 ppm was perfectly decomposed within 4 h over Sn/$TiO_2$ photocatalyst.
본 연구에서는 SnO2 nanoparticles (NPs) 위에 TiO2 NPs를 코팅하여 Quantum Dots Light Emitting Diodes (QLEDs)를 제작하였다. TiO2 NPs는 SnO2 NPs보다 conduction band minimum (CBM) 준위가 낮다. 따라서 SnO2 층과 발광층의 CBM 준위 사이에 위치해 에너지 장벽을 감소시키고, 전자의 이동을 원활하게 할 것으로 예상하였다. QLEDs는 inverted 구조로 제작되었으며, SnO2 단일층을 사용한 경우보다 발광 특성이 향상된 것을 확인하였다. 이중 전자수송층을 적용한 이번 연구를 통해 SnO2를 QLEDs에 전자수송층으로 적용할 수 있을 것으로 기대한다.
염료감응형 태양전지의 광전변환효율(${\eta}$) 향상을 위하여 수열합성한 $TiO_2$ 나노입자에 전기방사한 $TiO_2$, $SiO_2$, $ZrO_2$ 및 $SnO_2$ 나노파이버를 첨가하여 광전극에 적용하였다. $TiO_2$ 나노파이버를 첨가한 염료감응형 태양전지는 순수한 $TiO_2$ 나노입자에 비해 높은 전류밀도($J_{sc}$)를 나타내었고 이것은 나노파이버 구조로 인하여 염료에서 여기된 전지의 전달 특성이 용이하여 나타난 현상으로 생각된다. 또한 $SiO_2$ 나노파이버를 첨가한 염료감응형 태양전지의 경우, 순수한 $TiO_2$ 나노입자를 이용한 것에 비해 보다 높은 0.67 V의 개방전압($V_{oc}$)을 나타내었고 에너지 변환효율 또한 6.24%로 가장 높게 나타났다.
SnS-$TiO_2$ nanocomposites are synthesized using simple, cheap, and less toxic $SnCl_2$ as the tin (II) precursor. The prepared nanoparticles are characterized using powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and UV-Vis diffuse reflectance spectra (DRS). The XRD and TEM results indicate that the prepared product has SnS nanoparticles and a grain diameter of 30 nm. The DRS demonstrate that SnS-$TiO_2$ possesses the absorption profile across the entire visible light region. The generation of reactive oxygen species is detected through the oxidation reaction from 1,5-diphenyl carbazide (DPCI) to 1,5-diphenyl carbazone (DPCO). It is found that the photocurrent density and photocatalytic effect increase with the modified SnS. Excellent catalytic degradation of Texbrite BA-L (TBA) solution is observed using the SnS-$TiO_2$ composites under visible light irradiation. It is proposed that both the strong visible light absorption and the multiple exciton excitations contribute to the high visible light photocatalytic activity.
In this study, the H2S gas sensing characteristics were evaluated using surface-modified SnO2 microparticles by tip sonication. The surface-modified SnO2 microparticles were synthesized using the following sequential process. First, bare SnO2 microparticles were synthesized via a hydrothermal method. Then, the surfaces of bare SnO2 microparticles were modified with Ti nanoparticles during tip sonication. The sensing characteristics of SnO2 microparticles modified with Ti were systematically investigated in the range of 100-300℃, compared with the bare SnO2 microparticles. In this study, we discuss in detail the improved H2S sensing characteristics of SnO2 microparticles via Ti nanoparticle modification.
본 연구에서는 자성을 이용하여 재수득이 가능한 광 촉매 물질인 $ZnFe_2O_4@SnO_2@TiO_2$ core-shell nanoparticles (NPs)를 3단계 과정을 통해 합성하였다. 구조적 특성은 X-ray diffraction (XRD) 분석으로 확인하였다. Spinel 구조의 $ZnFe_2O_4$와 tetragonal 구조의 $SnO_2$와 anatase 구조의 $TiO_2$가 합성된 것을 확인하였다. 합성한 물질의 자기적 성질은 vibrating sample magnetometer (VSM)으로 확인하였다. Core 물질인 $ZnFe_2O_4$의 포화자화 값은 33.084 emu/g으로 확인하였다. $SnO_2$와 $TiO_2$층의 형성의 결과, 두께 증가로 인한 자성은 각각 33, 40% 감소하였으나 재수득이 가능한 충분한 자성을 가지는 것을 확인하였다. 합성된 물질의 광 촉매 효율은 methylene blue (MB)를 사용하여 측정하였다. Core 물질의 효율은 4.2%로 확인하였고 $SnO_2$와 $TiO_2$ shell 형성의 결과 각각 73%와 96%로 증가하였고 높은 광 촉매 효율을 가지는 것을 확인하였다. 또한 항균 특성은 대장균(E. Coli)과 황색포도상구균(S. Aureus)을 사용하여 억제 영역을 확인하였다. Shell이 형성되면서 더 넓은 억제 영역이 형성되었고 이는 광 촉매 효율을 측정한 결과와 일치하는 것을 확인하였다.
Nanocrystalline $SnO_2$ colloids are synthesized by hydrolysis of $SnCl_4{\cdot}5H_2O$ in aqueous ammonia solution. The synthesized $SnO_2$ nanoparticles with ca. 15 nm in diameter are coated on a fluorinedoped thin oxide (FTO) conductive substrate and heated at $550^{\circ}C$. The annealed $SnO_2$ film is treated with aqueous $TiCl_4$ solution, which is sensitzied with MK-2 dye (2-cyano-3-[5'''-(9-ethyl- 9H-carbazol-3-yl)-3',3'',3''',4-tetra-n-hexyl-[2,2',5',2'',5'',2''']-quater thiophen-5-yl]). Compared to bare $SnO_2$ film, the conversion efficiency is significantly improved from 0.22% to 3.13% after surface treatment of $SnO_2$ with $TiCl_4$, which is mainly due to the large increases in both photocurrent density from 1.33 to $9.46mA/cm^2$ and voltage from 315 to 634 mV. It is noted that little change in the amount of the adsorbed dye is detected from 1.21 for the bare $SnO_2$ to $1.28{\mu}mol/cm^2$ for the $TiCl_{4-}$ treated $SnO_2$. This indicates that the photocurrent density increased by more than 6 times is not closely related to the dye loading concentration. From the photocurrent and voltage transient spectroscopic studies, electron life time increases by about 13 order of magnitude, whereas electron diffusion coefficient decreases by about 3.6 times after $TiCl_4$ treatment. Slow electron diffusion rate offers sufficient time for regeneration kinetics. As a result, charge collection efficiency of about 40% before $TiCl_4$ treatment is improved to 95% after $TiCl_4$ treatment. The large increase in voltage is due to the significant increase in electron life time, associated with upward shift of fermi energy.
We investigated the flux pinning properties of both 10 mol% Zr-and Sn-doped $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) films with the same thickness of ~350 nm for a comparative purpose. The films were prepared on the $SrTiO_3$ (STO) single crystal substrate by the metal-organic deposition (MOD) process. Compared with Sn-doped YBCO film, Zr-doped one exhibited a significant enhancement in the critical current density ($J_c$) and pinning force density ($F_p$). The anisotropic $J_{c,min}/J_{c,max}$ ratio in the field-angle dependence of $J_c$ at 77 K for 1 T was also improved from 0.23 for Sn-doped YBCO to 0.39 for Zr-doped YBCO. Thus, the highest magnetic $J_c$ values of 9.0 and $2.9MA/cm^2$ with the maximum $F_p$ ($F_{p,max}$) values of 19 and $5GN/m^3$ at 65 and 77 K for H // c, respectively, could be achieved from Zr-doped YBCO film. The stronger pinning effect in Zr-doped YBCO film is attributable to smaller $BaZrO_3$ (BZO) nanoparticles (the average size ${\approx}28.4$ nm) than $YBa_2SnO_{5.5}$ (YBSO) nanoparticles (the average size ${\approx}45.0$ nm) incorporated in Sn-doped YBCO film since smaller nanoparticles can generate more defects acting as effective flux pinning sites due to larger incoherent interfacial area for the same doping concentration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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