• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권4호
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• pp.1195-1201
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• 2014

Atomic layer deposition (ALD) of $TiO_2$ thin film from $TiCl_4$ and $H_2O$ has been intensively studied since the invention of ALD method to grow thin films via chemical adsorptions of two precursors. However the role of HCl which is a gaseous byproduct in ALD chemistry for $TiO_2$ growth is still intriguing in terms of the growth mechanism. In order to investigate the role of HCl in $TiO_2$ ALD, HCl pulse and its purging steps are inserted in a typical sequence of $TiCl_4$ pulse-purge-$H_2O$ pulse-purge. When they are inserted after the first-half reaction (chemisorption of $TiCl_4$), the grown thickness of $TiO_2$ becomes thinner or thicker at lower or higher growth temperatures than $300^{\circ}C$, respectively. However the insertion after the second-half reaction (chemisorption of $H_2O$) results in severely reduced thicknesses in all growth temperatures. By using the result, we explain the growth mechanism and the role of HCl in $TiO_2$ ALD.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권2호
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• pp.519-523
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• 2013

When atomic layer deposition (ALD) is performed on a porous material by using an organometallic precursor, minimum exposure time of the precursor for complete coverage becomes much longer since the ALD is limited by Knudsen diffusion in the pores. In the previous report by Min et al. (Ref. 23), shrinking core model (SCM) was proposed to predict the minimum exposure time of diethylzinc for ZnO ALD on a porous cylindrical alumina monolith. According to the SCM, the minimum exposure time of the precursor is influenced by volumetric density of adsorption sites, effective diffusion coefficient, precursor concentration in gas phase and size of the porous monolith. Here we modify the SCM in order to consider undesirable adsorption of byproduct molecules. $TiO_2$ ALD was performed on the cylindrical alumina monolith by using titanium tetrachloride ($TiCl_4$) and water. We observed that the byproduct (i.e., HCl) of $TiO_2$ ALD can chemically adsorb on adsorption sites, unlike the behavior of the byproduct (i.e., ethane) of ZnO ALD. Consequently, the minimum exposure time of $TiCl_4$ (~16 min) was significantly much shorter than that (~71 min) of DEZ. The predicted minimum exposure time by the modified SCM well agrees with the observed time. In addition, the modified SCM gives an effective diffusion coefficient of $TiCl_4$ of ${\sim}1.78{\times}10^{-2}\;cm^2/s$ in the porous alumina monolith.

• 대한환경공학회지
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• 제39권3호
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• pp.164-168
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• 2017

본 연구에서는 $TiCl_4$ (0.12-0.18 mM)를 이용하여 합성 폐수(2 mg P/L)내 인을 제거할 때, 칼슘이온($Ca^{2+}$) (0-0.55 mM)이 인 제거에 미치는 영향을 알아보았다. $TiCl_4$ 0.12 mM일 때 초기 pH(4.0-10.0)에 따른 실험결과 pH 7에서 인 제거율이 95.1%로 가장 높았고, pH 8에서 인 제거율이 51.4%로 떨어졌다. $TiCl_4$ 0.12 mM에서 $Ca^{2+}$농도 0 mM일 때 인 제거율은 55.6%, $Ca^{2+}$농도 0.045 mM에서는 90.5%로 증가하였다. 반면에 $TiCl_4$ 0.15-0.18 mM에서는 $Ca^{2+}$농도에 따른 인 제거율(96.5-99.5%)의 차이는 미미하였다. $TiCl_4$ 농도를 0.12 mM로 고정하고, 초기 pH 7.0-9.0, $Ca^{2+}$ 농도 0.00-0.18 mM 범위에서 반응표면분석법을 이용하여 분석한 결과, 실험 범위내에서 인 제거율 90%이상을 얻기 위해서는 $Ca^{2+}$ 농도는 pH 8.0에서 0.10 mM, pH 9.0에서 0.12 mM 이상이 필요하다.

• 공업화학
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• 제1권1호
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• pp.35-43
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• 1990

일련의 $TiO_2-SiO_2$촉매를 $TiCl_4$와 $Na_2SiO_3$혼합용액을 공침전시켜 제조하였으며 이중 일부의 촉매는 1N $H_2SO_4$로 처리하여 촉매표면을 개질하였다. 개질된 촉매의 촉매활성은 개질 안된 촉매보다 높은 촉매활성을 나타내었으며 cumene dealkylation 반응에서 보다 2 - propanol dehydration 반응에서 더욱 효과가 크게 나타났다. 개질 안된 촉매의 상기 두 반응에 대한 촉매활성은 산의 양과 관계가 있었다. $TiO_2-SiO_2$촉매는 비교적 많은 양의 약한 산자리와 작은 양의 강한 산자리를 가졌기 때문에 cumene dealkylation 반응에서 보다 2 - propanol dealkylation 반응에 더 높은 촉매활성을 나타내었다. 촉매활성에 미치는 $H_2SO_4$의 개질효과는 $TiO_2$ 함량에 비례하였으며 $92-TiO_2-SiO_2/SO_4^2$가 2 - propanol dealkylation 반응에 가장 큰 촉매활성의 증가를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.270-276
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• 2008

$TiO_2$의 가장 큰 특징은 광촉매적 특성을 들 수 있으나 순수한 $TiO_2$는 자외선 영역에서만 활성을 보이는 단점이 있다. 단점을 보완하고자 본 연구에서는 초고온, 고활성을 이용한 열플라즈마 공정으로 질소가 도핑된 $TiO_2$를 합성하여 $TiO_2$의 광촉매적 특성을 높이고자 하였다. 직류 플라즈마 제트를 이용하여 비금속이온인 질소와 반응 가스인 산소를 $TiCl_4$와 함께 플라즈마 반응기 안에서 반응시켜 질소가 도핑된 $TiO_2$ 나노 분말을 합성하였다. 합성 조건으로 질소의 유량을 변화하였다. 합성 변수에 따른 입자의 상조성, 크기를 분석하였고 아세트알데히드와 곰팡이를 광분해하는 실험을 통해 광촉매 활성을 살펴보았다. 한편 $TiO_2$의 분말 상태와 코팅된 상태의 광촉매 특성을 비교하고자 합성한 분말의 스핀 코팅과 PLD (Pulsed Laser Deposition)을 통해 $TiO_2$를 코팅하였다. 아세트알데히드 분해 실험의 결과 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말의 경우가 순수한 $TiO_2$ 분말에 비해 가시영역에서의 광촉매 활성이 두 배 이상 뛰어난 것을 확인하였으며, 곰팡이 분해 실험 결과 역시 질소가 도핑된 $TiO_2$ 분말에 곰팡이가 분해되는 것을 확인하였다. 분말과 필름을 제조하여 메틸렌블루 광분해 실험한 결과 분말의 경우 100% $TiO_2$입자가 메틸렌블루 분해에 이용되며, 반면 스핀 코팅의 경우 바인더의 함량 때문에 20~30%의 $TiO_2$만이 분해에 이용되기 때문에, 분말의 경우 초기 30 mL 메틸렌블루를 한번에 분해할 수 있었다.