• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제4권3호
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• pp.177-188
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• 2010

The use of an activated carbon (AC) system alone has the limitation that the pollutants are not eliminated but only transferred to another phase with the consumed AC becoming hazardous waste itself. Therefore, the present study investigated the feasibility of using a combined system of granular AC (GAC) with S-doped visible-light-induced $TiO_2$ (GAC/S-doped $TiO_2$) to clean monocyclic aromatic hydrocarbons (MAHs) with concentrations at $\leq$ 3 mg $m^{-3}$, using a continuous air-flow reactor. This study conducted three different experiments: an adsorption test of pure GAC and GAC/S-doped $TiO_2$; a long-term adsorptional photocatalytic (AP) activity test of GAC/S-doped $TiO_2$; and an AP activity test of GAC/S-doped $TiO_2$ under different conditions. For the AP activity test, three parameters were evaluated: various weights of GAC/S-doped $TiO_2$ (0.9, 4.4, and 8.9 g); various flow rates (FRs) (0.5, 1 and 2 L $min^{-1}$); and various input concentrations (ICs) of the target MAHs (0.1, 1, 2 and 3 mg $m^{-3}$). The adsorption efficiencies were similar for the pure GAC and GAC/S-doped $TiO_2$ reactors, suggesting that S-doped $TiO_2$ particles on GAC surfaces do not significantly interfere with the adsorption capacity of GAC. Benzene exhibited a clear AP activity, whereas no other target MAHs did. In most cases, the AP efficiencies for the target MAHs did not significantly vary with an increase in weight, thereby suggesting that, under the weight range tested in this study, the weights or FRs are not important parameters for AP efficiency. However, ICs did influence the AP efficiencies.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6952-6957
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• 2014

광촉매 반응에서 $TiO_2$에 금속물질을 첨가하면 촉매표면이 변화되며, 이러한 금속물질은 광분해반응의 속도를 증가시킨다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 광촉매의 광분해능력을 향상시키기 위해 다양한 방법을 이용하여 개질하였으며, 개질된 광촉매의 광분해특성은 회분식 광반응기를 이용하여 조사하였다. 우수한 $TiO_2$ 광촉매용액을 얻기 위해 여러 종류의 분산제와 안정제를 조사하였으며, 분산제로는 isoproply alcohol, 안정제로는 sodium silicate가 적합하였다. 톨루엔 분해반응을 향상시키기 위해 다양한 금속물질을 $TiO_2$ 광촉매에 첨가하여 광분해효율을 조사한 결과 Pd가 가장 우수하였으며, Cu와 W도 우수하였다. Pd를 첨가한 경우 25%의 제거효율 향상이 있었다. 그러나 Fe의 경우 광촉매분해반응을 상당히 저해하는 것으로 나타났다. $Pd/TiO_2$ 광촉매에 Cu 또는 W를 부가적으로 첨가하여도 촉매의 광분해효율에는 증가가 없었다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제68권
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• pp.14-23
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• 2018

$TiO_2-coated$ cubic ${\alpha}-Fe_2O_3$ with mostly exposed (012) and (101) facets (${\alpha}-Fe_2O_3@TiO_2$) was fabricated using a hydrothermal route for the photo-Fenton degradation of tetracycline under visible light irradiation. $TiO_2$ coating could greatly affect the photocatalytic activity of ${\alpha}-Fe_2O_3@TiO_2$. Compared with cubic ${\alpha}-Fe_2O_3$ alone for photodegradation of tetracycline, ${\alpha}-Fe_2O_3@TiO_2$ with $TiO_2$ shell of around 15 nm exhibited higher removal efficiency of tetracycline in photo-Fenton system, and its durability was slightly affected after five cycle times under same conditions. It is ascribed to the well-matched interface between cubic ${\alpha}-Fe_2O_3$ core and $TiO_2$ shell, leading to the broadened light-absorption and the efficient separation of photo-generated electon-hole pairs. The $^{\bullet}OH$ radicals were main responsible for the advanced photocatalytic performance of ${\alpha}-Fe_2O_3@TiO_2$ in visible-light driven degradation of tetracycline.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제27권2호
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• pp.163-169
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• 2005

본 연구에서는 인공 UV lamp의 대체에너지로 무한한 청정에너지인 태양광을 광원으로 이용하여 Cu(II)-EDTA 제거를 위한 광촉매 산화반응을 실시하였다. Cu(II)-EDTA의 광촉매 산화반응의 효율에 관한 연구를 위해 집광반사판의 형태, 집광반사판의 입사각, 광세기, 유량, 반응면적, $H_2O_2$의 효율, 그리고 광촉매 형태의 변화에 따라 실시하였다. Cu(II)와 DOC 제거율은 평판형의 집광반사판보다 반구형의 집광반사판 사용시 높게 나타났으며, 반사판의 각도를 $38^{\circ}$까지 증가시킬수록 제거속도 및 제거율이 각각 증가였다. $TiO_2$ 분말시스템은 $TiO_2$ 코팅 시스템보다 Cu(II)와 DOC 제거율에 있어서 약 4배 이상의 큰 제거율을 나타내어서 제거효율에 있어서는 우수한 것으로 조사되었다. Cu(II)와 DOC 모두 자외선 세기가 높은 맑은 날($0.372{\sim}2.265\;mW/cm^2$)에 제거효율이 가장 좋은 것으로 나타났는데, Cu(II)의 경우 흐린날($0.038{\sim}1.129\;mW/cm^2$에 비하여 약 3배, DOC의 경우 약 2배의 높은 제거율이 나타나서 광세기가 양자수율에 직접적으로 영향을 미침을 알 수 있었다. Cu(II)가 제거되는 경향은 반응기의 면적이 클수록 증가하였으며, 유량변동에는 비슷한 경향을 보였지만 일정유량 이상에서는 방해요인이 되는 것으로 나타났다. 코팅된 $TiO_2$를 광촉매로 사용하였을 때 $H_2O_2$ 농도증가에 따라 Cu(II)의 제거효율은 크게 증가하였지만 분말형 $TiO_2$ 사용시에는 이에 비해 $H_2O_2$ 주입효과가 크게 나타나지 않았다.

• 산업기술연구
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• 제20권A호
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• pp.51-56
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• 2000

The Photocatalytic decolorization and degradation of commercial dyes were studied using a batch reactor. Degussa P25 titanium dioxide and $H_2O_2$ were used as the photocatalyst and proved to be effective for dyes degradation when they were irradiated with UV light. The light source was a 20W low pressure mercury lamp. Three different kinds of dyes, such as direct dye(congo red), acid dye (acid black) and disperse dye(disperse blue) were tested. Extending the UV only treatment up to 120min, direct dye was decolorized to 60% and degraded to 30% as COD. On the other side, acid and disperse dyes were eliminated less than 10% as color and COD. But, color and COD were eliminated about 90% for all of the three dyes by $UV/H_2O_2$ system. And then the most effective decolorization was done for direct dye with 96% removal efficiency by $UV/TiO_2$ system at 120min with 500mg/L of $TiO_2$.

• 한국분말재료학회지
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• 제23권1호
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• pp.33-37
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• 2016

10 wt.% and 20 wt.%$Li-TiO_2$ composite powders are synthesized by a sol-gel method using titanium isopropoxide and $Li_2CO_3$ as precursors. The as-received amorphous 10 wt.%$Li-TiO_2$ composite powders crystallize into the anatase-type crystal structure upon calcination at $450^{\circ}C$, which then changes to the rutile phase at $750^{\circ}C$. The asreceived 20 wt%$Li-TiO_2$ composite powders, on the other hand, crystallize into the anatase-type structure. As the calcination temperature increases, the anatase $TiO_2$ phase gets transformed to the $LiTiO_2$ phase. The peaks for the samples obtained after calcination at $900^{\circ}C$ mainly exhibit the $LiTiO_2$ and $Li_2TiO_3$ phases. For a comparison of the photocatalytic activity, 10 wt.% and 20 wt.% $Li-TiO_2$ composite powders calcined at $450^{\circ}C$, $600^{\circ}C$, and $750^{\circ}C$ are used. The 20 wt.%$Li-TiO_2$ composite powders calcined at $600^{\circ}C$ show excellent efficiency for the removal of methylorange.

• 한국물환경학회지
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• 제32권1호
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• pp.23-29
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• 2016

Ozonation was investigated for its ability to remove pyruvic acid in a laboratory-scale batch reactor under various experimental conditions, including UV irradiation, TiO₂ addition, and variations in temperature. An ozone flow rate of 1.0 L min^-1 and a concentration of 75±5 mg L^-1 were maintained throughout the experiment, and pH, COD, and TOC were measured at 10 min intervals during a 60 min reaction. Our results confirmed that the combination of UV irradiation and photocatalytic TiO₂ in the ozonation reaction improved the removal efficiency of both COD and TOC in aqueous solution at 20℃. Pseudo first-order rate constants and activation energies were quantified based on the COD and TOC measurements. We observed that the O₃/UV, O₃/UV/TiO₂ system increased mineralization and reduced the activation energy (E_a) necessary for pyruvic acid decomposition.

• Composites Research
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• 제33권2호
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• pp.68-75
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• 2020

최근 우수한 내구성과 높은 광촉매반응 효율로 인해 TiO₂의 활용이 다각적으로 검토되고 있다. 특히 대기 중 오염물질을 제거하기 위해 시멘트계 물질에 TiO₂를 혼입하는 연구가 활발히 진행되고 있다. TiO₂를 혼입한 시멘트계 물질은 타일, 블록, 구조체의 형태로 터널, 중앙분리대 및 방음벽 등 도로부속물로의 잠재적 활용이 검토되어지고 있다. 따라서 TiO₂혼입에 따른 시멘트계 물질의 특성변화에 대한 철저한 이해가 선행되어야 할 것이다. 본 개요 논문에서는 TiO₂를 혼입한 시멘트계 물질의 다양한 물리·화학적 특징과 대기 오염물 제거 성능에 대한 선행연구를 소개하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.691-698
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• 2015

대도시와 인접한 고속도로와 같이 교통량이 많은 경우 스모그와 산성비의 주요 원인이 되는 많은 양의 질소산화물이 발생하여 대기오염이 심각한 상황이다. 이에 최근 들어 전 세계적으로 질소산화물 제거의 중요성이 부각되고 있다. $TiO_2$는 광촉매 소재의 하나로써 질소산화물 제거에 매우 효과적이므로 대기오염의 주요 원인인 질소산화물을 제거하기 위하여 $TiO_2$ 콘크리트를 도로 구조물에 적용하는 방안이 있다. 이에 본 실험적 연구에서는 $TiO_2$ 콘크리트의 현장 적용을 위하여 공용에 따른 질소산화물 제거 효율변화와 함께 환경 하중 저항성을 평가하였다. 이로 인해 $TiO_2$ 콘크리트의 장기적인 기능성 유지가 확인되었으며, 인접 도로 구조물에 적용이 타당할 것으로 판단된다.