• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.3 no.1
• /
• pp.35-45
• /
• 1992

The interest in photocatalysis, which is a new branch of catalysis, is steadily increasing. Recently photocatalysis is attracting considerable attention as new methods and processes for obtaining cheap and renewable sources of energy and for syntheses of chemically useful products. In this review article, the principles and some examples of heterogeneous and homogeneous photocatalyses are described. In addition, the problems yet to resolve and the prospect of application of photocatalysis are discussed.

• Journal of the Korean Chemical Society
• /
• v.41 no.12
• /
• pp.682-710
• /
• 1997

Photocatalysis, which can be applied to get energy economically, to synthesize useful materials, and to remove environmentally harmful materials by transforming solar energy to chemical energy, has many advantages over conventional heterogeneous catalysis. In this review article, both heterogeneous and homogeneous photocatalyses were discussed focusing on the principles of photocatalysis, the modification of the photocatalysts, hydrogen formation by water decomposition, and environmental application of photocatalysis.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
• /
• 2005.05a
• /
• pp.274-276
• /
• 2005

본 논문에서는 유동층 화학기상증착법(FB CVB; Fluidized Bed Chemical Vapor Deposition)으로 광촉매가 박막증착된 비드를 제조하였고 제조된 광촉매코팅비드의 광반응성을 연속식 반응기에서 아세트알데히드의 분해능력을 측정하여 분석하였다. 광촉매가 박막증착된 비드의 FE-SEM 분석 결과 글라스 비드 위의 티타니아는 비교적 매끄럽게 증착되었고, 실리카 위의 티타니아는 입자의 형태로 증착되었으며 알루미나 위의 티타니아는 결정상을 이루며 증착됨을 확인 할 수 있었다. Acetaldehyde 기체의 광촉매에 의한 분해 실험을 진행하기 위해 연속식 반응기를 설계 제작하였고, 이 반응기를 사용하여 제조된 광촉매 코팅입자의 광반응성을 살펴보았다. 반응기는 가스 주입구와 출구를 갖고 있으며, 중심부에 UV 램프가 설치되었다. 반응기는 내열유리(pyrex)로 제작하였으며, 체적은 100 ml이다. 반응기 내부의 중심부에 UV 램프가 설치되고 UV 램프와 반응기 외부사이에 유동층 화학기상증착법에 의해 티타니아가 박막증착된 광촉매입자가 위치하여 광반응성을 평가하였다. 유량변화에 따른 광반응성을 측정하였으며, 알루미나에 광촉매를 증착시킨 제품의 경우 가스유량 100cc/min에서는 acetaldehyde가 $100\%$ 분해되고, 가스유량 500cc/min에서는 $50\%$정도 분해되는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1999.11a
• /
• pp.67-70
• /
• 1999

최근에 들어서 태양에너지의 화학적 에너지로의 변환에 대한 연구는 에너지 부족에 대한 대안으로서 각광을 받고 있는 분야이다. 이런 관심을 바탕으로 한 다양한 연구는 연속식 또는 회분식 반응기를 이용한 불균일계 촉매를 이용함으로써 진행되고 있고, 특히 기-액, 기-고 그리고 기-액-고상 반응기를 응용하는 광촉매 반응에 관심이 증폭되고 있다. 그리고 광촉매 반응이 실제 산업계에서 활용되기 전에 먼저 불균일계 광촉매 반응기의 설계기준에 대한 연구가 선행되어야 하며 실제 산업적인 응용측면에서도 광촉매 반응의 충분한 이용가능성에 관심이 이루어져야 한다.(중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.72.1-72.1
• /
• 2013

광촉매 활용 기술은 수질 및 대기 중의 난분해성 오염 물질 처리 등의 환경 분야에서부터 항균 및 초친수성 기능을 활용한 소재 분야, 그리고 태양광을 이용한 물분해 수소 제조 및 이산화탄소의 전환 등의 인공 광합성 연구 분야까지 그 응용분야가 대단히 넓은 기술이다. 본 강연에서는 이러한 광촉매의 반응 원리와 대표적인 응용분야인 환경 정화 분야 및 에너지 분야에서의 광촉매 기술의 활용, 그리고 현재 광촉매 관련 연구 분야의 주요 관심사 및 미래 성장을 위한 과제 등을 포괄적으로 다루고자 한다. 광촉매 반응은 반도체의 따간격 에너지 흡수에 따라 전자와 정공(+전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)가 발생한 뒤에 일어나는 계면에서의 전자전달 반응을 기초한다. 발생한 정공과 전자는 각각 산화와 환원 반응을 유발하며 이러한 산화, 환원반응을 통해 다양한 분야로의 응용이 가능하다. 환경 정화 분야의 경우, 정공이 물 혹은 공기 속에 존재하는 수분과 반응하여 생성되는 OH 라디칼 ($OH{\cdot}$)의 강력한 산화력을 주로 이용하게 된다. OH 라디칼에 의한 다양한 난분해성 유기물질의 산화분해 반응을 활용하여 고도처리공정이 가능하게 되며, 수계 난분해성 유기오염물질의 제거뿐만 아니라 대기 중에 존재하는 VOCs, 악취물질 등의 분해도 가능하며, 아울러 바이러스나 박테리아와 같은 세균을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 물 분해 수소제조 및 이산화탄소의 전환과 같은 에너지 분야 응용의 경우, 전도대의 전자를 활용한 환원반응에 기초한다. 앞서 언급한 다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 광촉매의 종류 또한 매우 다양하며, 이사화티탄(TiO2)는 대표적인 고효율 상용 광촉매이다. 아울러, 원하는 응용 분야에서의 광활성이 높은 새로운 광촉매의 제조 및 평가가 꾸준히 진행되고 있으며, 그 가운데 태양광의 가장 많은 영역을 차지하고 있는 가시광 활성을 갖는 광촉매 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이에, 현재까지 개발된 다양한 가시광 광촉매 시스템에 대한 소개 및 각 광촉매 응용분야에서 최근 새롭게 대두되고 있는 이슈들에 대하여 중점적으로 고찰하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.46 no.6
• /
• pp.1063-1068
• /
• 2008

The photocatalytic degradation of methylene blue water solution was carried out by irradiating microwave and UV light simultaneously using $TiO_2$ photocatalyst balls prepared by Chemical Vapor Deposition method. A microwave-discharged electrodeless UV lamp was developed to use microwave and UV simultaneously for photocatalytic reactions. The results of photocatalytic degradation of methylene blue showed that the decomposition rate increased with the microwave intensity, the circulating fluid velocity and auxiliary oxidizing agents added. Especially, the rate constant of $H_2O_2$-added photocatalytic reaction increased about three times from $0.0061min^{-1}$ to $0.0197min^{-1}$ when microwave was additionally irradiated. This study demonstrates that the microwave irradiation can play a very important role in photocatalytic degradation using peroxides although it is not easy to quantitatively assess the effect of microwave on photocatalytic reactions from the experimental data of this study.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.50 no.6
• /
• pp.952-959
• /
• 2012

The photocatalytic reactor was designed to have improved efficiency by enhancing a light intensity of photocatalytic reactor using a reflector coated on the surface at the outer radius of annular shaped photocatalytic reactor. The improved photocatalytic reactor performed to treat waste air containing malodor and VOC with the enhanced light intensity, of which the effect on their removal efficiency was investigated. The intensities of illumination of the improved photocatalytic reactor filled with porous silica-based media and nonporous glass bead media carrying photocatalyst were observed to increase by 28.5% and 30.1%, respectively, compared to those of photocatalytic reactor without any reflector. Using the improved photocatalytic reactor filled with porous silica-based media and nonporous glass bead media carrying photocatalyst, the removal efficiencies were enhanced by 2~3% and insignificantly, respectively. The removal efficiencies of the optimized photocatalytic reactor with reflectors, filled with porous silica-based media carrying photocatalyst, were observed to increase by 26% and 60%, compared to those of photocatalytic reactor (i.e., 19% and 53%), without any reflector, filled with nonporous glass bead media carrying photocatalyst, for hydrogen sulfide and toluene, respectively. The roughness of used reflector surface was measured to be ca. four times as big as that of a commercial mirror. However, their removal efficiencies are expected to be enhanced by increasing an light intensity resulting from lowering the roughness of used reflector coated on the improved photocatalytic reactor in the future.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.30 no.11
• /
• pp.1087-1094
• /
• 2008

Diazinon is a phosphorothiate insecticide widely used in the world including Korea. This study investigates the feasibility of photolysis and photocatalysis processes for the degradation of diazinon in water. Both photolysis and photocatalysis reactiosn were effective in degrdading diazinon, however lower TOC removals were achieved. In case of photocatalysis, approximately 40% of nitrogen from diazinon was recovered as NO$_3^-$, and less than 5% of phosphorus as PO$_4{^{3-}}$. However, the sulfur in diazinon molecule was completely recovered to SO$_4{^{2-}}$ from photocatalysis reaction, and the recovery from photolysis was 50%, indicating that P=S bond easily breaks first during photolysis and photocatalysis. The poor recoveries of ionic byproducts and TOC from photolysis and photocatalysis indicate the presence of other organic intermediates during reactions. The formation of organic intermediates were identified during reactions using GC/MS and LC/MS/MS, and the main degradation products were diazoxon, and 2-isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyrimidine (IMP), respectively. Finally, the acute 48-hr toxicity test using Daphnia magna were employed to measure the toxicity reduction during photocatalysis of degradation. The results showed that the toxicity increased until 180 min of the photocatalysis reaction (from EC$_{50}$ (%) of 69.6 to 13.2%), however, acute toxicity completely disappeared (>100%) after 360 min. The toxicity results showed that the intermediates from photocatalysis such as diazoxon were more toxic than diazinon itself, however these intermediates can be degraded or mineralized with further reaction.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
• /
• 2004.05a
• /
• pp.309-311
• /
• 2004

수용성 양이온 안료인 RhB를 대상으로 회전원판 광촉매 반응기와 열처리와 비열처리 방법으로 코팅된 고정화 광촉매를 이용하여 색 제거실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 회전원판 광촉매 반응기의 경우 설치하는 회전원판의 개수가 증가하면 반응면적의 증가로 반응속도가 증가하지만 일정 거리이하로 설치되면 광과 원판과의 접촉이 방해받아 반응면적 증가 효과를 감소시키는 역할을 하며, 원판 사이의 최적 거리가 존재하는 것으로 나타났으며, 본 실험범위에서는 약 11.2 mm인 것으로 나타났다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.27 no.8
• /
• pp.822-828
• /
• 2005

The photocatalytic degradation of methyl parathion was carried out using a circulating $TiO_2$/solar system. Under the photocatalytic condition, parathion was more effectively degraded than by the photolysis or $TiO_2$ only condition. The parathion degradation followed pseudo first-order kinetics. With photocatalysis, 10 mg/L parathion was completely degraded within 90 min with a TOC decrease exceeding 63% after 150 min. The nitrogen from parathion was recovered mainly as ${NO_2}^-$, ${NO_3}^-$, and ${NH_4}^+$, 80% of sulfur as ${SO_4}^{2-}$, and less than 5% of phosphorus as ${PO_4}^{3-}$ during photocatalysis. The organic intermediates 4-nitrophenol and paraoxon were also identified, and these were further degraded. Two different bioassays using V. fischeri and D. magna were employed to measure the toxicity reduction in the solutions treated by both photocatalysis and photolysis. Relative toxicity was reduced almost completely after 150 min in both organisms under the photocatalysis, whereas in photolysis, 76 and 57% reduction was achieved for V. fischeri and D. magna, respectively. The acute toxicity reduction pattern corresponded with the decrease in parathion and TOC concentrations.