• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1063-1068
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• 2008

화학기상증착법으로 제조된 $TiO_2$ 광촉매 볼을 이용하여 마이크로웨이브와 자외선을 동시에 조사시켜 메틸렌블루 수용액의 광촉매 분해실험을 하였다. 광촉매반응에 마이크로웨이브와 자외선을 같이 사용하기 위하여 마이크로웨이브에 의해 방전되는 무전극자외선램프를 개발하였다. 실험결과 마이크로웨이브의 강도, 반응수용액의 순환유속 그리고 산화보조제의 첨가량이 증가할수록 광촉매분해속도가 증가하였다. 특히 과산화수소를 첨가한 광촉매반응에 마이크로웨이브를 부가한 실험의 반응속도상수는 $0.0197min^{-1}$이고 광촉매반응에 과산화수소만을 첨가한 경우의 속도상수는 $0.0061min^{-1}$로 약 3배정도 높은 값을 나타내었다. 본 연구의 결과로부터 광촉매반응에 마이크로웨이브가 미치는 영향을 정량적으로 평가하기는 어렵지만, 과산화수소가 첨가되는 광촉매반응에 마이크로웨이브의 조사가 매우 중요한 인자인 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.817-822
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• 2008

Microwave와 자외선을 동시에 조사하여 광촉매분말이 분산된 메틸렌블루수용액의 분해실험을 하였다. 광촉매반응에 microwave와 자외선을 같이 사용하기 위하여 microwave에 의해 방전되는 무전극자외선램프를 제작하였다. 실험결과 microwave의 강도, 반응수용액의 순환유속, TiO$_2$ 분말의 첨가량 그리고 산화보조제의 첨가량이 증가할수록 광촉매분해속도가 증가하였다. 특히 과산화수소를 첨가한 광촉매반응에 microwave를 부가한 실험의 반응속도상수는 0.0250 min$^{-1}$이고 광촉매반응에 과산화수소만을 첨가한 경우의 속도상수는 0.0075 min$^{-1}$로 약 3배 정도 높은 값을 나타내었다. 본 연구의 결과로부터 광촉매반응에 microwave가 미치는 영향을 정량적으로 평가하기는 어렵지만, 과산화수소가 첨가되는 광촉매반응에 microwave의 조사가 매우 중요한 인자인 것을 알 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.466-472
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• 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
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• 제23권3호
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• pp.308-312
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• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제14권1호
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• pp.47-54
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• 2005

본 연구에서는 농산물 폐기물인 국산 포도씨를 원료로 사용하여 roasting, cabonization, chemical activation 과정을 각각 거쳐 활성탄을 제조하였다. 화학적 활성화는 NaOH, KOH, ZnCl$_2$를 활성화제로 사용하였다. 100-300wt%의 중량비율로 활성화하여 제조된 활성탄의 N$_2$-BET 비표면적은 44.09~121.33 m$^2$/g으로 측정되었다. 포도씨 활성탄에 메틸렌 블루를 흡착 시킨 후 UV spectrometer를 사용하여 투광도를 측정하였으며, 투광도 측정 시 메틸렌 블루의 최대 흡광파장은 660 nm로 설정하였다. 그 결과 메틸렌블루의 흡착은 NaOH 활성화제를 사용하여 제조한 활성탄에서 가장 잘 이루어졌으며, 평형 흡착 시간은 60분인 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.311-320
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• 2020

본 연구에서는 단순 침전법으로 제조한 CdS 및 CdZnS/ZnO 광촉매를 이용하여 가시광선하에서 로다민 B, 메틸 오렌지 및 메틸렌 블루 등에 대한 광분해 반응 연구를 수행하였다. 특히 염료와 광촉매의 물리화학적 성질이 전체 광촉매 반응의 반응 경로에 미치는 영향에 대해 중점을 두고 검토하였다. X선 회절분석법, UV-vis 확산반사 분광법 그리고 X선 광전자 분광분석법 등을 이용하여 제조된 촉매들의 물리화학적 특성을 분석하였다. CdS 및 CdZnS/ZnO 광촉매 모두 자외선뿐만 아니라 가시광선 영역에 있어서도 우수한 광흡수 특성을 나타내었다. 메틸 오렌지의 경우에는 CdS 및 CdZnS/ZnO 각각의 광촉매 상에서 동일한 반응기구를 통해 반응이 진행되는 반면, 로다민 B 및 메틸렌 블루는 각각의 광촉매 상에서 서로 다른 반응 경로를 통해 광분해 반응이 진행되는 것으로 나타났다. 특히 메틸렌 블루의 광분해 반응을 보면, CdZnS/ZnO 광촉매 상에서는 주로 단일분자 형태로 전체 반응이 진행되지만, CdS 상에서는 반응 초기부터 이량체를 형성하였다. 이와 같은 결과들은 CdS 및 CdZnS/ZnO 각각의 반도체 광촉매들의 전도대의 띠끝 전위 차이와 염료들의 흡착 특성 차이에 기인한 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권9호
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• pp.636-642
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• 2013

광촉매인 나노크기의 산화아연(ZnO)과 흡착기능의 지지체인 Laponite, 결합제인 poly vinyl alcohol (PVA)를 혼합하여 붕산(boric acid)과 가교반응(crosslinking)을 통해 흡착과 광분해가 동시에 발생하며 회수가 불필요한 nano-ZnO/Laponite/PVA (ZLP) 광촉매 흡착볼을 개발하였다. ZLP 광촉매 흡착볼 제작을 위한 최적의 배합비는 Nano-ZnO:Laponite:PVA:deionized water의 구성비가 3:1:1:16 (by weight)으로 도출되었으며, PVA가 붕산과의 가교결합을 통해서 다층의 망(mesh network)과 막(film)을 형성하여 Laponite의 팽윤과 ZnO의 탈리 현상을 억제하는 것으로 사료된다. 수중안정성을 개선하고 비표면적을 높이기 위한 최적의 건조방법은 microwave를 활용하는 방법이며, SEM과 TEM의 분석을 통해 다양한 크기(55~500 ${\mu}m$)의 공극(pore)이 분포하며 ZnO의 균질한 분포를 확인할 수가 있었다. 메틸렌블루 광분해 특성은 반응 초기(40분)에는 Laponite와 메틸렌블루의 이온결합에 따른 흡착제거가 주요 제거 기작이며, 메틸렌블루의 흡착이 포화상태에 도달 후 광분해를 통한 제거가 발생함을 확인하여 흡착과 광분해가 동시에 발생하여 수중에 용해된 메틸렌 블루를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 짧은 시간에 흡착과 광분해가 동시에 진행되어 난분해성 오염물질을 효과적으로 제거하는 광촉매 흡착볼의 제작이 가능하며, 나노물질의 탈리로 인해 발생하는 환경 및 수용체에 미치는 위해성도 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.7-12
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• 2020

란탄족 이온이 도핑된 Ti-SBA-15 촉매를 수열합성법으로 제조하였다. 또한 이들의 특성을 X선 회절기(X-ray diffraction, XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), Diffuse reflectance spectroscopy (DRS), 가스흡착법(Brunauer-Emmett-Teller, BET) 및 Photoluminescence spectrometer (PL) 등을 이용하여 조사하였고, 이 촉매를 사용하여 자외선 조사하에서 메틸렌블루에 대한 광분해 반응성을 조사하였다. 란탄족 이온이 도핑과 무관하게 Ti-SBA-15 촉매는 메조동공체 구조를 유지하고 있으며, 란탄족 이온이 치환됨에 따라 기공의 크기와 기공의 부피가 줄어들었으며 표면적은 오히려 증가하였다. 란탄족 이온의 도핑과 무관하게 전체적으로 IV형의 흡착등온선과 H2형 히스테리시스를 보여주고 있으나, 란탄족 이온이 도핑되면 히스테리시스의 크기가 커지는 것을 볼 수 있다. 란탄족 이온의 도핑과 무관하게 가시광 영역에서의 흡수밴드는 나타나지 않으며 220 nm에서 다소 폭이 넓은 흡수피크가 나타나고 있다. 이것은 SBA-15 골격 내에 Ti가 존재한다는 것을 의미하고 있다. 메틸렌블루의 광분해 반응에서 Pr 이온을 첨가 시킨 것이 가장 높은 광촉매 활성을 보여주었으며, Er, Eu 및 Nd 등의 란탄족 이온이 치환되면 순수한 Ti-SBA-15 촉매보다 오히려 활성이 떨어진 것을 볼 수 있다. 모든 촉매들은 410 nm 부근에서 강하고 넓은 PL 흡수밴드가 나타났으며, 이 피크의 세기가 커질수록 광분해 활성이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.163.2-163.2
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• 2016

타이타늄과 탄소의 비율이 서로 다른 조건에서, 탄소가 도입된 산화타이타늄 (TiO2)을 수열합성법을 이용하여 합성하였다. TEM 이미지를 통하여 일정한 형태의 산화타이타늄이 합성된 것과, XRD 패턴 분석을 통하여 Anatase 형태임을 확인하였다. 본 연구에서는 탄소가 도입된 산화타이타늄을 이종상촉매로 사용하여 일차 및 이차 알코올 산화반응과 메틸렌 블루 분해 실험에 응용하였다.

• 공업화학
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• 제19권6호
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• pp.674-679
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• 2008

수처리에 있어서 분말 $TiO_2$ 광촉매가 안고 있는 문제점을 극복하기 위하여 스테인리스 강 섬유를 지지체로 한 $TiO_2$ 담지 광촉매($TiO_2/SSF$)를 제조하였다. 초음파 세척기를 이용하여 담지된 $TiO_2$의 부착강도를 살펴보았으며, 메틸렌블루와 포름산 분해실험을 통하여 광촉매 활성을 평가하였고, 대장균과 비브리오균에 대한 살균실험을 통하여 살균능력을 평가하였다. 담지된 $TiO_2$는 30 min간의 초음파 처리 후에도 95% 이상이 남아 있을 정도로 강한 부착력을 보였으며, UV 하에서 60%의 메틸렌블루와 38%의 포름산을 1 h 만에 각각 분해시키는 광촉매 활성을 보였고, 대장균과 비브리오균에 대하여 99.9% 이상의 높은 살균능력을 보였다. 포름산 분해의 경우에는 산화제를 첨가하면 분해율이 증가하였으며, 특히 과산화수소를 첨가할 경우에는 분해율이 1 h 만에 80%로 증가하였다.