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- photocatalyst
- junction
- conduction band
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
황필기님의 답변
2011-08-04- 0
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(1)몇 가지 반도체 물질들의 에너지대 구조에 대하여, 반도체 CB(Conduction Band, 전도대)의 전위가 수소생성전위보다 크면 수소의 생성이, VB(Valence Band, 가전자대)가 산소생성전위보다 작으면 산소의 생성이 가능한 것을 의미합니다. TiO2의 경우는 양쪽조건을 만족하여 물 분해가 일어나 수소와 산소가 발생합니다.
(2)첨부한 그림을 보시면, VB의 깊이는 반도체물질의 산화력의 강도를 의미하고 CB의 높이는 환원력의 강도를 나타내게 됩니다. 환경오염물질의 분해나 처리에는 광촉매의 산화력이 중요한 키가 됩니다. 금속 황화물이나 금속칼코겐나이트의 경우는 가시광이 이용가능하다는 점에서 대단히 매력적이지만 낮은 VB가 문제가 되겠죠. 반면, 가시광은 사용하기 어렵지만 에너지 갭이 크기 때문에 VB가 깊은 금속산화물쪽이 오염물질의 분해/처리에 적합한 것입니다.
(3)이산화티탄이 광촉매로서 사용되고 있는 중요한 이유 중 하나는 대부분의 산, 염기, 유기용매에 침식되지 않는 화학적 안정성 때문입니다. 산화아연(ZnO) 같은 경우는, 이산화티탄과 같은 에너지 밴드 구조를 갖고 광촉매로서 높은 활성이 있는 것으로 보고되고는 있으나 수용액 중에서 광조사시 Zn2+로 광용해되어버립니다. 위에서 잠깐 언급한 금속황화물, 금속칼코겐나이트도 ZnO처럼 물 속에서 광촉매로 이용되면 금속이 이온형태로 물에 녹아 버립니다. 게다가 Cd, Se, As 등은 독성물질이기도 하구요. 이에 비해 이산화티탄은 동물실험 등을 통해 안정성이 확인된 물질이라 여러분야에 많이 사용된답니다.
(4)주기율표상 10족에 있는 Ni, Pd, Pt는 촉매로도 사용되기때문에 광촉매효율 증대를 목적으로 침지시키는 방식으로 많이 적용되고 있습니다.