• 멤브레인
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• 제29권6호
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• pp.299-307
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• 2019

광촉매는 물에서 유기 염료를 분해하는 친환경적 기술이다. 산화 텅스텐은 이산화 티타늄에 비해 더 작은 밴드갭을 지니고 있어 광촉매 나노물질로서 활발히 연구되고 있다. 계층적 구조의 합성, 백금 도핑, 나노 복합물 또는 다른 반도체와의 결합 등이 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들로 연구되고 있다. 이들 방법들은 광 파장의 적색편이를 유도하여 전자 이동, 전자-정공 쌍의 형성과 재결합에 영향을 미친다. 산화 텅스텐의 형태 개질을 통해 앞서 언급한 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들과 합성에 대해 분석하였으며 금속 산화물과 탄소 복합재를 결합하는 방법이 새로운 물질의 합성이 필요없으며 가장 효율적인 방법으로 조사되었다. 이러한 광촉매 기술은 수처리 분리막기술과 모듈화하여 정수처리 목적으로 사용될 수 있다.

• 공업화학
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• 제17권1호
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• pp.100-105
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• 2006

$UV/TiO_2$ 허니컴 광촉매가 고정된 반응기에서 여러 운전 변수에 따른 페놀의 분해반응을 고찰하였다. 광촉매의 종류에 따른 페놀의 분해능을 비교한 결과, 이시하라사 STS-02로 코팅한 허니컴 광촉매는 데구사 P25에 비해 약간 높은 광산화 활성을 나타내 주었다. 반면에 국내 N사의 광촉매로 코팅한 허니컴의 경우에는 페놀의 광분해 효과가 거의 나타나지 않았다. 허니컴 광촉매는 데구사 P25의 코팅량이 증가함에 따라 페놀의 광산화 반응속도가 증가하는 경향을 나타내주었다. 데구사 P25로 코팅된 허니컴 반응기의 경우에 원수의 유량이 증가함에 따라 페놀의 광산화 속도가 지속적으로 증가하다가 500 mL/min 이상의 유속에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 광촉매 표면이 페놀에 의해 미리 흡착된 경우에는 초기 반응시간에 자외선 조사에 의한 페놀의 부분산화 반응이 일어나 오히려 269 nm에서 페놀의 흡광도가 상승하는 결과를 나타내 주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.652-665
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• 2019

Analytical solutions of the reactant concentration inside porous spherical catalytic particles were obtained from unsteady reaction-diffusion equation by applying eigenfunction expansion method. Various surface concentrations as exponentially decaying or oscillating function were considered as boundary conditions to solve the unsteady partial differential equation as a function of radial distance and time. Dirac delta function was also used for the instantaneous injection of the reactant as the surface boundary condition to calculate average reactant concentration inside the particles as a function of time by Laplace transform. Besides spherical morphology, other geometries of particles, such as cylinder or slab, were considered to obtain the solution of the reaction-diffusion equation, and the results were compared with the solution in spherical coordinate. The concentration inside the particles based on calculation was compared with the bulk concentration of the reactant molecules measured by photocatalytic decomposition as a function of time.

• 한국환경과학회지
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• 제6권1호
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• pp.75-88
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• 1997

The rates of photodegradation, reactivities, and mechanisms of photooxidation for the aqueous solution containing with halogen derivatives of aliphatic hydrocarbons have been discussed with respect to the kinds of photocatalysts, concentration of photocatalytlc suspensions, strength of radiant power, time of illumination, changes of pH of substrate solution, wavelength of radiation, and pressure of oxygen gas saturated In the solution. These aqueous solutions suspended with 0.5 $gL^{-1}$ $TiO_2$ powder have been photodecomposed in the range of 100 and 93.8% per 1 hour if it is illuminated with wavelength (λ $\geq$ 300nm) produced from Xe-lamp(450W). The photocatalytic abilities have been increased In the order of $Fe_2O_3$ < CdS < $CeO_2$ < Y_2O_3$ <$TiO_2$, and rates of photodegradation for the solution have maldmum values in the condition of pH 6 ~ 8 and 3 psi-$O_2$ gL^{-1}$. These rates for the Photoolddation Per 1 hour were dependent on the size of molecular weight and chemical bonding for organic halogen compounds and the rates of photodegadation were increased in the order of $C_2H_5Br$ < CH_2Br_2$ < C_5H_11Cl C_2H_4Cl_2$ < tracts-$C_2H_2Cl_2$ < cis-C_2H_2Cl_2$ The T_{1/2}$ and t99% for these solutions were 5~21 and 40~90 minutes. respectively, and these values were coincided with Initial reaction kinetics(ro). It was found that reaction of photodegradation has the pseudo first-order kinetics controlled by the amount of $h^+_{VB}$ diffused from a surface of photocatalysts.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.3.1-3.1
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• 2010

Water splitting reaction using photocatalysts is of great interest in the utilization of solar energy [1]. In the present work, visible light-responsive $TiO_2$ thin films (Vis-$TiO_2$) were prepared by a radio frequency magnetron sputtering (RF-MS) deposition method and applied for the separate evolution of $H_2$ and $O_2$ from water as well as the photofuel cell. Special attentions will be focused on the effect of HF treatment of Vis-$TiO_2$ thin films on their photocatalytic activities. Vis-$TiO_2$ thin films were prepared by an RF-MS method using a calcined $TiO_2$ plate and Ar as the sputtering gas. The Vis-$TiO_2$ thin films were then deposited on the Ti foil substrate with the substrate temperature at 873 K (Vis-$TiO_2$/Ti). Vis-$TiO_2$/Ti thin films were immersed in a 0.045 vol% HF solution at room temperature. The effect of HF treatments on the activity of Vis-$TiO_2$/Ti thin films for the photocatalytic water splitting reaction have been investigated. Vis-$TiO_2$/Ti thin films treated with HF solution (HF-Vis-$TiO_2$/Ti) exhibited remarkable enhancement in the photocatalytic activity for $H_2$ evolution from a methanol aqueous solution as well as in the photoelectrochemical performance under visible light irradiation as compared with the untreated Vis-$TiO_2$/Ti thin films. Moreover, Pt-loaded HF-Vis-$TiO_2$/Ti thin films act as efficient and stable photocatalysts for the separate evolution of $H_2$ and $O_2$ from water under visible light irradiation in the presence of chemical bias. Thus, HF treatment was found to be an effective way to improve the photocatalytic activity of Vis-$TiO_2$/Ti thin films. Furthermore, unique separate type photofuel cell was fabricated using a Vis-$TiO_2$ thin film as an electrode, which can generate electrical power under solar light irradiation by using various kinds of biomass derivatives as fuel. It was found that the introduction of an iodine ($I^-/{I_3}^-$) redox solution at the cathode side enables the development of a highly efficient photofuel cell which can utilize a cost-efficient carbon electrode as an alternative to the Pt cathode.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.152-156
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• 2016

Brilliant blue FCF에 대한 분해 특성이 우수한 광촉매를 제조하는 연구를 수행하였다. 먼저 전구체인 titanium (IV) sulfate와 zinc acetate에 침전제로 각각 NaOH, $NH_4OH$를 첨가하여 비교적 낮은 온도와 상압에서 중간상 형성 없이 1단계의 수열합성법으로 $TiO_2$와 ZnO를 제조하였다. $TiO_2$의 경우 제조과정에 양이온성 계면활성제인 CTAB을 첨가하여 제조하기도 하였다. 제조된 $TiO_2$와 ZnO의 결정성, 입자크기, 흡광도 등과 같은 물리적 특성을 확인하기 위해 XRD, Zeta-potential meter, DRS 등을 사용하여 분석하였다. 광촉매적 특성을 확인하기 위해 회분식 반응장치를 이용하여 UV 조사 하에서 brilliant blue FCF의 광분해 특성을 조사하였다. CTAB을 첨가하지 않은 경우, $TiO_2$가 ZnO보다 입자가 작고 흡광도와 광촉매 반응의 초기속도가 큰 것을 확인할 수 있었다. 그리고 동일한 제조조건에서 CTAB을 전구체인 $Ti(SO_4)_2$ 농도의 1/10 첨가하여 제조한 $TiO_2$는 CTAB을 첨가하지 않은 것보다 brilliant blue FCF의 최종 제거율이 약 15% 정도 우수하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제22권4호
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• pp.284-289
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• 2003

Mesoporous titanium oxo-phosphate(Ti-MCM)은 기존의 유기성 오염물질의 광분해제로 널리 이용되고 있는 $TiO_2$에 비해 표면적이 매우 넓은 장점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 Ti-MCM에 의한 chlorothalonil의 흡착 및 광분해 특성을 $TiO_2$와 비교하였다. 합성된 Ti-MCM은 hexagonal 형태로 d-spacing이 4.1 nm이었다. 암조건에서 $TiO_2$에 의한 chlorothalonil의 흡착은 거의 일어나지 않았으나, Ti-MCM에 의한 흡착은 반응 1시간까지 25%로 급격히 증가하여 흡착평형에 도달하였다. UV조사 하에서 반응 9시간 후의 $TiO_2$와 Ti-MCM에 의한 chlorothalonil의 제거율은 각각 88%와 100%로 나타났다. 그러나 정치상태에서의 광분해 속도는 chlorothalonil과 Ti-MCM사이의 낮은 접촉에 의한 반응성의 감소로 느린 경향을 나타내었다. 또한 Ti-MCM에 의한 chlorothalonil의 분해효율은 용액의 초기 농도가 낮을수록, pH 7까지 반응용액의 pH가 높을수록 증가하였다.

• 청정기술
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• 제25권1호
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• pp.46-55
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• 2019

CdS 및 CdZnS/ZnO를 침전법으로 제조하여 가시광선하에서의 로다민 B의 광분해 반응에 대한 광촉매로 이용하였다. 제조된 광촉매들은 X선 회절분석기와 UV-vis 확산반사 분광법 등으로 특성을 분석하였으며, 그 결과 원하는 결정구조를 지닌 광촉매들이 생성되었으며 또한 CdS 및 CdZnS/ZnO 두 가지 광촉매 모두 자외선뿐만 아니라 가시광선 영역의 빛도 효율적으로 흡수함을 알 수 있었다. 여러 종류의 활성 화학종에 대한 포집제들을 첨가하면서 각각의 광촉매에 대한 활성을 조사하였으며, 특히 두 가지 촉매상에서의 반응기구 차이점에 중점을 두고 고찰하였다. 이때 $CH_3OH$, KI 및 p-benzoquinone을 각각 ${\cdot}OH$ 라디칼, 광여기 정공 그리고 ${\cdot}O_2{^-}$ 라디칼에 대한 포집제로 이용하였다. 각각의 광촉매상에서는 서로 다른 반응기구에 의해서 반응이 진행되는 것으로 나타났다. CdS 광촉매 반응에서는 ${\cdot}O_2{^-}$ 라디칼이 그리고 CdZnS/ZnO 광촉매 반응에 있어서는 광여기 정공이 중요한 역할을 하는 것으로 판단되며, 따라서 CdS와 CdZnS/ZnO 각각의 광촉매상에서는 발색단 골격의 탈알킬화 반응 및 발색단 콘쥬케이트 구조의 절단 과정을 통하여 반응이 우선적으로 진행된다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 CdS, CdZnS 그리고 ZnO 각각 반도체들의 전도대와 가전자대의 띠끝 전위와 활성 화학종 생성에 대한 산화환원 전위의 차이에 주로 기인한 것으로 생각된다.

• Advances in environmental research
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• 제3권1호
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• pp.29-43
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• 2014

Pharmaceutical wastewater effluents are well known for their difficult elimination by traditional biotreatment methods and their important contribution to environmental pollution due to its fluctuating and recalcitrant nature. OTC is one of the nonbiodegradable antibiotics that makes antibiotic-resistant, so it can make be high risk for environment. NZVI can be a good choice for removal of OTC in aqueous solution. Response surface methodology (RSM) was used to optimize the amounts of NZVI and OTC to be used at pH 3 and under 200 W, UV-A irradiation. The responses were removal percent of absorption at 290 and 348 nm, TOC and COD of OTC. In the optimum condition, Linear model was performed 155 ppm of OTC were removed by 1000 ppm NZVI after 6.5 hours and the removal efficiency of absorption at 290 and 348 nm, TOC and COD were 87, 95, 85 and 89 percent, respectively. In the similar process, there is no organic compound after 14 hours. The parameters ORP, DO and pH were investigated for 6:30 hours to study the type of NZVI reaction in process. In the beginning of reaction, oxidation was the dominant reaction after 3 hours, photocatalytic reaction was remarkable. The mechanism of OTC degradation is proposed by HPLC/ESI-MS and four by products were found. Also the rate constants (first order kinetic chain reaction model) were 0.0099, 0.0021, 0.0010, 0.0049 and $0.0074min^{-1}$, respectively.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제6권1호
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• pp.43-46
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• 2000

$H_4Nb_6/O_{17}$/CdS nanocomposites which intercalated CdS particles, less than 0.8nm thickness, in the interlayer of $H_4Nb_6/O_{17}$ were prepared by the successive ion exchange reactions of $H_4Nb_6/O_{17}$ with $Cd^{2+}$ and $C_3H_7NH_3_+$, followed by the reaction with $H_2S$ gas. $H_4Nb_6/O_{17}$/CdS photocatalytically reduced $NO_3$￣ to $NO_2$￣ and $NH_3$in the presence of sacrificial hole acceptor such as methanol under visible light irradiation (wavelength>400nm), although unsupported CdS showed no noticeable photocatalytic activity for $NO_3$￣ reduction. The catalytic activity of $H_4Nb_6/O_{17}$/CdS greatly enhanced with co-doping of Pt particles in the interlayer.