• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권4호
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• pp.1137-1144
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• 2013

$TiO_2$ composites with seven different carbon materials (activated carbons, graphite, carbon fibers, single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, graphene oxides, and reduced graphene oxides) that are virgin or treated with nitric acid are prepared through an evaporation method. The photocatalytic activities of the as-prepared samples are evaluated in terms of $H_2$ production from aqueous methanol solution (photo-catalytic reduction: PCR) and degradation of aqueous pollutants (phenol, methylene blue, and rhodamine B) (photocatalytic oxidation: PCO) under AM 1.5-light irradiation. Despite varying effects depending on the kinds of carbon materials and their surface treatment, composites typically show enhanced PCR activity with maximum 50 times higher $H_2$ production as compared to bare $TiO_2$. Conversely, the carbon-induced synergy effects on PCO activities are insignificant for all three substrates. Colorimetric quantification of hydroxyl radicals supports the absence of carbon effects. However, platinum deposition on the binary composites displays the enhanced effect on both PCR and PCO reactions. These differing effects of carbon materials on PCR and PCO reactions of $TiO_2$ are discussed in terms of physicochemical properties of carbon materials, coupling states of $TiO_2$/carbon composites, interfacial charge transfers. Various surface characterizations of composites (UV-Vis diffuse reflectance, SEM, FTIR, surface area, electrical conductivity, and photoluminescence) are performed to gain insight on their photocatalytic redox behaviors.

• 한국세라믹학회지
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• 제55권3호
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• pp.239-243
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• 2018

Up to now, microstructure changes of photocatalysts have been studied to improve photocatalytic activity. Especially, to improve the adsorption of reactants and reactive sites, porous and fine crystal structures have received much attention because of their large specific surface area. In this study, $TiO_2$ nanotubes were synthesized by hydrothermal method using $TiO_2$ nanoparticles; nanotubes were evaluated by oxidized methylene blue reduction test. Using synthesized $TiO_2$ nanotubes, results of TEM showed that the $TiO_2$ nanoparticles were changed into folding sheets and nanotubes. XRD results showed that the peaks of the nanoparticles almost disappeared and only the rutile (110) and anatase (200) peaks were observed. Comparison of photocatalytic properties of nanoparticles and nanotube structures was performed by measuring the UV-vis absorbance with reducing oxidized methylene blue. As a result, the reduction rate of nanotubes was found to be $0.24{\mu}mol/s$, which was 2.6 times higher than the rate of reduction of nanoparticles.

• 한국재료학회지
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• 제21권2호
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• pp.83-88
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• 2011

Nano-technology is a super microscopic technology to deal with structures of 100 nm or smaller. This technology also involves the developing of $TiO_2$ materials or $TiO_2$ devices within that size. The aim of the present paper is to synthesize $WO_x$ doped nano-$TiO_2$ by the Sonochemistry method and to evaluate the effect of different percentages (0.5-5 wt%) of tungsten oxide load on $TiO_2$ in methylene blue (MB) elimination. The samples were characterized using such different techniques as X-ray diffraction (XRD), TEM, SEM, and UV-VIS absorption spectra. The photo-catalytic activity of tungsten oxide doped $TiO_2$ was evaluated through the elimination of methylene blue using UV-irradiation (315-400nm). The best result was found with 5 wt% $WO_x$ doped $TiO_2$. It has been confirmed that $WO_x-TiO_2$ could be excited by visible light (E<3.2 eV) and that the recombination rate of electrons/holes in $WO_x-TiO_2$ declined due to the existence of $WO_x$ doped in $TiO_2$.

• Carbon letters
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• 제9권4호
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• pp.294-297
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• 2008

A CNT-$TiO_2$ nano composite was prepared from titanium chloride ($TiCl_4$) via sol-gel process using multi walled carbon nano tube (MWCNT) followed by calcination at $450^{\circ}C$. Spectral analysis revealed that the formed $TiO_2$ resided on the carbon in anatase form. The effect of adsorption was investigated using aqueous solution of methylene blue and procion blue dye. The photochemical reaction of CNT-$TiO_2$ composite in aqueous suspensions was studied under UV illumination in batch process. The reaction was investigated by monitoring the discoloration of the dyes employing UV-Visible spectro-photometeric technique as a function of irradiation time. The catalyst composites were found to be efficient for the photodegradation of the dye.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.58-62
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• 2010

$TiOSO_4$와 다층벽탄소나노튜브(MWCNT)를 사용하여 가수분해법으로 CNT-$TiO_{2}$ 나노복합체를 제조하였다. 제조된 $TiO_{2}$-CNT 복합체의 CNT는 아나타제 $TiO_{2}$에 균일하게 분산되어 있으며 MWCNT의 첨가량이 증가함에 따라 결정성 탄소의 비율과 O/Ti 비율이 증가함을 확인할 수 있다. CNT-$TiO_{2}$복합체의 광활성 및 오염물 흡착능력을 UV 조사 시간에 따른 메틸렌블루의 분해정도로 확인하였다. MWCNT의 비율이 높아질수록 높은 흡착능과 광분해능을 나타내었다. 이는 MWCNT의 높은 비표면적, 산소포함 관능기, 낮은 밴드갭 에너지, 높은 전기전도성, 높은 부피 대 표면적 비율, 균일한 구조 및 특성으로 인하여 CNT-$TiO_{2}$ 복합체의 광활성에 도움을 주는 것으로 보인다.

• 한국재료학회지
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• 제30권8호
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• pp.383-392
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• 2020

In this paper, AgCl/Ag₃PO₄/diatomite photocatalyst is successfully synthesized by microemulsion method and anion in situ substitution method. X-ray diffraction (XRD), photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) are used to study the structural and physicochemical characteristics of the AgCl/Ag₃PO₄/diatomite composite. Using rhodamine B (RhB) as a simulated pollutant, the photocatalytic activity and stability of the AgCl/Ag₃PO₄/diatomite composite under visible light are evaluated. In the AgCl/Ag₃PO₄/diatomite visible light system, RhB is nearly 100 % degraded within 15 minutes. And, after five cycles of operation, the photocatalytic activity of AgCl/Ag₃PO₄/diatomite remains at 95 % of the original level, much higher than that of pure Ag₃PO₄ (40 %). In addition, the mechanism of enhanced catalytic performance is discussed. The high photocatalytic performance of AgCl/Ag₃PO₄/diatomite composites can be attributed to the synergistic effect of Ag₃PO₄, diatomite and AgCl nanoparticles. Free radical trapping experiments are used to show that holes and oxygen are the main active species. This material can quickly react with dye molecules adsorbed on the surface of diatomite to degrade RhB dye to CO₂ and H₂O. Even more remarkably, AgCl/Ag₃PO₄/diatomite can maintain above 95 % photo-degradation activity after five cycles.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.705-713
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• 2017

독창적 물질인 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 나노복합체를 쉬운 수열법에 의해 성공적으로 합성하였다. 수열반응을 하는 동안, 그래핀 시트 위에 $Bi_2WO_6$와 $TiO_2$를 도포하였다. 합성한 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 복합체형 광촉매는 X-선 회절법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 에너지 분산 X-선(EDX) 분석, 투과전자현미경(TEM), 라만분광법, UV-Vis 확산반사 분광법(UV-vis-DRS), 및 X-선 광전자분광기(XPS)에 의하여 특성화하였다. $Bi_2WO_6$ 나노입자는 불규칙한 dark-square block 나노 플페이트 형상을 보였으며, 이산화티탄 나노입자는 퀜텀 도트 사이즈로 그래핀 시트 위 표면을 덮고 있었다. 로다민 비의 분해는 농도감소의 측정과 함께 UV 분광법에 의하여 관찰하였다. 합성된 물질의 광촉매 반응은 Langmuir-Hinshelwood 모델과 띠 이론으로 설명하였다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.29-33
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• 2010

본 연구에서는 여러 가지 열처리 온도에서 다성분 도핑에 의한 광촉매의 밴드갭 저감 및 가시광 광분해 효과를 알아보고자 tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEATFB)로 B, C, N, F 등이 동시에 도핑된 $TiO_{2}$ 광촉매를 제조하였다. 도핑된 $TiO_{2}$ 광촉매가 가시광선영역에서 분해되는 정도를 확인하기 위해서 태양광에 조사하여 rhodamine B와 acridine orange로 염료분해 실험을 수행하였다. XRD 결과 $800^{\circ}C$ 이하에서 열처리된 $TiO_{2}$ 광촉매는 anatase 구조가 존재하고 있음을 알 수 있었다. XPS 분석을 통하여 광활성에 영향을 미치는 B, C, N, F의 결합구조를 확인하였고 UV-DRS 결과로부터 다성분 도핑된 $TiO_{2}$ 광촉매의 밴드 갭이 2.98 eV로 줄어든 것을 알 수 있었다. 다성분 도핑 $TiO_{2}$의 태양광 조사에 의한 UV-Vis 결과에서 acridine orange에 대한 광분해 효과가 도핑되지 않은 샘플에 비해 1.61배 증가함을 알 수 있었다. 특히, 다성분이 동시 도핑되고 $700^{\circ}C$에서 열처리된 샘플이 acridine orange과 rhodamine B 두 가지 염료 모두에서 가장 좋은 광분해 효과를 보여 주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.71-77
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• 2015

D염색공단의 폴리에스테르 알카리 감량폐수가 혼합된 실제 혼합염색폐수를 처리하기 위하여 Pseudomonas sp. 및 Bacillus cereus/thuringiensis를 고정한 폐타이어담체를 충전한 유동상 바이오필터를 운전하였다. 또한 유동상 바이오필터와 450 W의 UV/광촉매반응기를 결합한 하이브리드 재순환시스템을 구축하여 stage I에서는 UV/광촉매반응기를 바이패스하고 유동상 바이오필터만을, stage II-i, ii, iii에서는 하이브리드 재순환시스템을 각각 운전하였다. 유동상 바이오필터만을 사용하였을 경우에 $COD_{Cr}$ 및 색도 제거효율은 각각 75~80% 및 67%를 나타내었다. 한편 하이브리드 재순환시스템 운전에서 stage I에서 stage II-i로 전환되었을 때에 UV/광촉매산화공정의 $COD_{Cr}$ 제거율이 20~30%에 달하여 총 $COD_{Cr}$ 제거율은 75%로부터 80~85%까지 제고되었다. 한편 stage I에서 stage II-i로 전환되었을 때에 UV/광촉매산화공정의 색도제거율은 0~5%에 불과하였으나 총 색도제거율은 45~65%로부터 65~70%까지 제고되었다. 색도 제거에서는 $COD_{Cr}$ 제거와 다르게 UV/광촉매산화공정에 의하여 유동상 바이오필터의 효율이 제고되어서 하이브리드 재순환시스템의 시너지효과가 나타났다. 또한 색도제거에서는 $COD_{Cr}$ 제거와 다르게 반송비 증가에 따른 광촉매 비활성화가 관찰되지 않았고, $COD_{Cr}$ 제거에서 반송비 증가에 따른 광촉매 비활성화는 비가역적으로 관찰되었다.