• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권4호
• /
• pp.584-595
• /
• 2021

본 연구에서는 교대로 운전되는 두 개의 UV/광촉매 반응기로 구성된 폐가스 처리시스템의 운전단계와 단계별 광촉매의 비활성화의 상관관계를 사용된 광촉매에 대한 기기분석을 통하여 규명하였다. 선행연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]의 광촉매 반응기 시스템 운전에 사용되지 않은 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A4), 1회 운전하는 동안 사용되고 재생을 경험하지 않은 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A1), 2회 운전에 사용되고 1회 재생된 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A2) 및 3회 운전에 사용되고 2회 재생된 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체(A3)와, 1차 재생(AD1) 또는 3차 재생(AD3)된 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체에 대한 BET 분석, SEM, XPS, SEM-EDS 및 FTIR 분석 등을 수행하여, 광촉매를 담지한 다공성 SiO₂ 담체의 비활성화 및 재생 특성을 포함하는 특성 분석을 수행하였다. 그 결과로서, 3회 이상의 여러 번 재생을 수행하는 광촉매의 적정 재생 온도를 200℃ 미만으로 도출하였다. 이러한 광촉매의 적정 재생 온도는 BET 분석결과에서 도출된 기공에 흡착된 에탄올 산화분해 중간생성물의 대부분이 완전 분해가 되어 기공이 재생되는 재생 온도와 거의 일치하였다. 특히, XPS 분석 결과는, 선행 연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]에서 광촉매 반응기의 첫 번째 운전 후에 광촉매의 미세한 비활성화가 발생하였음을 나타내었다. 또한, XPS 분석 결과는, 선행연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]에서 광촉매 반응기의 두 번째 운전에서 비교적 큰 광촉매의 비활성화가 발생하여 첫번째 운전성능보다 약 5%만큼 못 미치는 에탄올과 황화수소 각각의 제거효율을 초래하였으나, 세 번째 운전에서의 에탄올과 황화수소의 제거효율은 두 번째 운전에서의 에탄올과 황화수소의 제거효율 실험 결과와 거의 비슷하였다는 연구 결과와 일치하였다. 한편, AD3를 사용하여 선행연구[Lee와 Lim, Korean Chem. Eng. Research, 59(4), 574-583 (2021)]에서와 같은 광촉매 반응기의 네 번째 운전을 수행할 것을 가정하면, 두 번째 운전에서보다 더 큰 광촉매의 비가역적 비활성화의 발생으로 인하여 에탄올과 황화수소 제거효율이 가장 크게 저하되리라 예상되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권6호
• /
• pp.945-951
• /
• 2012

광촉매반응기의 충전제로서 glass bead-광촉매담체를 control로 하고 다공성의 silica-based 광촉매담체를 사용하였을 때의 악취 및 VOC를 함유한 폐가스의 광촉매 처리효율에 대한 광촉매담체 다공성의 영향평가를 수행하였다. 다공성의 silica-based-광촉매담체의 광촉매 코팅량은 $1,716.3{\mu}g/cm^2$로서 nonporous glass bead(control)에 담지된 광촉매코팅량인 $670{\mu}g/cm^2$ 값의 약 250%이었다. Porous silica-based 담체가 충전된 광촉매반응기의 황화수소 및 톨루엔 제거효율은 각각 22% 및 82%로서, glass-bead 담체가 충전된 UV/광촉매반응기의 경우의 황화수소 및 톨루엔 제거효율인 각각 19% 및 53%와 비교하였을 때에 황화수소의 경우는 약 16% 증가하였고 톨루엔의 경우는 약 55% 증가하였다. 따라서 다공성의 silica-based 광촉매담체를 사용함으로써 황화수소와 톨루엔의 동시처리효율을 각각 제고하였고, 처리효율의 제고율은 황화수소보다 톨루엔의 경우가 3.4배 높았다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5B호
• /
• pp.497-502
• /
• 2009

광촉매에 의한 수처리 방법은 수중에서 오염물질을 직접분해 처리하며 난분해성 유기물 또는 무기물의 분해가 용이하다. 특히 2차 오염물질의 생성이 거의 없는 것이 가장 큰 장점이라 할 수 있다. 하지만 광촉매 형태에 따라 여러 문제가 발생한다. 회전 광촉매 형태는 기존의 문제를 최소화시키고 회전원판법을 적용하여 고도산화처리가 가능하다. 회전광촉매 반응기의 적용을 위해서는 여러 가지 설계와 운전인자 및 특성에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 회전 광촉매를 $TiO_2$ 고정화 작업으로 회전원판법에 적합하게 제작하였다. 이를 이용하여 회전 광촉매 반응에 의한 폐수처리를 수행하기 위한 운전인자들을 도출하였다. 회전 광촉매 $TiO_2$ 함량은 최대 70%가 한계로 나타났다. $TiO_2$ 함유량이 증가할수록 처리효율도 지속적으로 증가되고 있다. 적절한 회전 광촉매는 R4로 $TiO_2$ 함유량 36.8% 이다. 자외선 세기가 증가 할수록 TCODcr의 분해효과는 지속적으로 증가 된다. 다만 적절한 광원의 세기는 경제성을 고려해서 판단하여야 한다. 회전 광촉매의 회전속도가 증가할수록 처리효율은 향상된다. UV lamp를 반응조에 침지시키지 않을 때 회전 광촉매 수심변화는 수심이 50%, 30%, 10%, 70%, 100% 순으로 처리효율이 높게 나왔다. 본 실험을 바탕으로 태양광에서도 유기물을 처리할 수 있는 시스템을 개발에 바탕이 될 것이라 판단한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
• /
• pp.103-103
• /
• 2003

대기나 물에 용해된 여러 가지 유해한 유기물을 분해하기 위한 방안으로서 다양한 광촉매 재료를 이용하려는 시도가 진행되고 있다. 하지만 광촉매 반응은, 현탁액 내에서 submicrometer 크기를 갖는 반도체재료에서 발생하므로 처리된 폐수로부터 촉매를 제거해야 하는 정제공정 (downstream process)이 필요하며, 이는 경제적인 측면에서 큰 경비를 요구하게 된다. 이를 해결 하기 위하여, 가장 우수한 광촉매 재료로 평가받는 TiO$_2$를 glass beads, sands, silica gel등의 물질에 고정시키거나, TiO$_2$를 자성 입자에 코팅시킨 형태인, 자성 광촉매입자를 응용하려는 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 광촉매의 고정화와 재활용 효율을 향상시키기 위하여 TiO$_2$ 나노입자를 y-Fe$_2$O$_3$ 나노입자의 표면에 코팅하여 나노입자의 큰 비표면적을 활용하고 미세구조를 제어하여 입자간의 고정특성과 자기적 특성의 제어기술을 확립하고자 하였다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국대기환경학회 1999년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.231-232
• /
• 1999

근래에 우리나라에서도 광촉매를 이용한 환경기술에 대한 관심이 높아지고 있는데 산화티타늄 광촉매가 가지고 있는 자기정화기능(self-cleaning)과 초친수성을 이용하는 기술 및 공기중의 악취제거(탈취)는 이미 일본에서는 실용화되고 있다. 또한 대로변 혹은 터널에서는 대기 중의 질소산화물 농도가 환경기준치를 초과하는 경우가 많은데 이러한 저농도(0.1 ppm정도)의 질소산화물제거에 광촉매를 이용하고자 하는 적용시험도 진행되고 있는 일본에서는 이와 같이 광촉매가 다방면에 이용 혹은 이용이 시도되고 있는 와중에 광촉매에 대한 맹신 혹은 과대선전에 대한 우려 또한 제기되고 있다(공업재료(일본), 1999).(중략)

• 공업화학
• /
• 제3권1호
• /
• pp.35-45
• /
• 1992

촉매화학의 새로운 한 분야인 광촉매반응에 대한 관심은 계속적으로 증가하고 있다. 최근 광촉매 반응은 값싸고 재생 가능한 에너지원과 화학적으로 유용한 물질을 얻을 수 있는 새로운 방법으로 주목을 받게 되었다. 본고에서는 광촉매반응의 기본원리 그리고 여러가지 불균일계 및 균일계 광촉매반응을 소개한다. 또한 앞으로의 광촉매반응의 응용에 있어서의 문제점과 전망에 대해 알아본다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제48권5호
• /
• pp.649-653
• /
• 2010

본 연구에서는 열처리 온도(Pure: non-thermally treated, 450, 650, $850^{\circ}C$)에 따른 P-25 광촉매의 특성 변화를 조사하였으며, 이 광촉매를 이용하여 염료 감응형 태양전지를 제조하고 그 효율 특성을 연구하였다. P-25 광촉매의 열처리 온도에 따른 Methylene blue의 광분해 정도는, Pure와 $450{\sim}650^{\circ}C$에서 소성된 광촉매들의 광분해도는 3시간 이후 약 97~99%로 비슷한 결과를 보였고, $850^{\circ}C$에서 소성된 광촉매는 약 46%로 다른 광촉매에 비해 낮은 값을 보였다. 비열처리(Pure) 광촉매와 450, 650, $850^{\circ}C$에서 열처리한 광촉매를 이용하여 제조한 염료감응형 태양전지의 에너지 변환효율은 각각 6.9, 6.5, 5.8 그리고 5.6%로 각각 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권6호
• /
• pp.120-131
• /
• 2019

본 연구에서는 빛 감성친화형 콘크리트에 광촉매를 적용하여 대기질 및 실내공기질을 개선하기 위한 LEFC 블록을 개발하고자 하였다. LEFC에 광촉매를 적용하게 되면 자외선 입사면 반대편에서도 투과로 인한 자외선이 존재하여 광촉매가 반응함으로써 일반 건축 자재를 적용한 경우보다 광촉매 반응효율이 크게 상승한다. 따라서 광촉매를 LEFC에 적용하기 위해 슬럼프, J-ring, L-box 테스트를 통한 자기충전성능을 평가하여 최적 배합을 결정하였고, 압축 및 휨 강도 시험을 통해 역학성능을 평가하였다. 그리고 TiO2 분포도를 확인하기 위해 SEM과 EDS 분석을 실시하였다. ALC골재와 단열재 적용으로 광촉매 사용량을 줄이고 단위중량을 감소시키는 방안을 활용하여 광촉매 효율을 증가시키는 빛투과 콘크리트 블록을 제작하였고, 향후 건조수축 등의 문제점 개선 및 NOx 제거 실험을 통한 LEFC 블록 성능 평가를 진행하고자 한다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.466-472
• /
• 2012

가시광선에 감응하는 광촉매를 제조하기 위하여 $TiO_2$에 질소(N)를 도핑하여 $N-TiO_2$를 제조하였다. 제조한 광촉매의 결정성, 입자 형상 및 도핑 상태는 XRD, FE-SEM 및 XPS를 이용하여 조사하였다. 제조한 광촉매의 활성 평가는 메틸렌블루의 광분해로 조사하였다. 제조한 광촉매는 anatase type이었으며, pH가 높을수록 결정화도가 향상되었다. 제조한 광촉매의 입자 크기는 pH 2.0에서 5.42 nm, pH 4.7에서 5.99 nm, pH 9.0에서 7.58 nm로, 입자 크기는 pH가 증가 할수록 약간씩 증가하였다. 광촉매의 활성은 결정화도에 비례하였다. $TiO_2$에 N를 도핑하여 제조한 $N-TiO_2$가 가시광선 하에서도 활성을 나타냈다. $TiO_2$에 도핑한 N는 격자 속에 존재하는 것이 아니라 표면에 존재하였다.

• 공업화학
• /
• 제23권3호
• /
• pp.308-312
• /
• 2012

암모니아를 이용하여 질소가 도핑된 광촉매를 제조하고 이에 따른 가시광 광촉매 활성효과를 알아보았다. 질소 도핑된 $TiO_2$ 광촉매가 태양광영역에서 분해되는 정도를 확인하기 위해서 태양광에 조사하에 메틸렌블루 염료분해 실험을 수행하였다. SEM 이미지 분석결과 질소가 도핑된 $TiO_2$ 광촉매의 응집 입자가 감소함을 알 수 있었고, XRD 결과 $600^{\circ}C$에서 열처리된 질소 도핑 $TiO_2$ 광촉매는 아나타제 구조와 루타일이 존재하고 있음을 알 수 있었다. 또한, X선 광전자 분광기 분석을 통하여 암모니아 반응시간에 따라서 $TiO_2$ 광촉매에 N의 조성 증가를 알 수 있었다. $TiO_2$ 광촉매의 질소 도핑에 의하여 메틸렌블루에 대한 광분해 효과가 도핑되지 않은 시료에 비해 증가하였다. 또한 질소 도핑은 $TiO_2$ 광촉매의 결정에도 영향을 주었다.