• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.3
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• pp.138-143
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• 2013

Recently, ZnO nanoparticles have been studied in various application fields due to their physico-chemical properties. In this study, we have researched on the ZnO photocatalytic activity by redox reaction. ZnO nanoparticles have low photocatalytic activity in comparison with $TiO_2$ nanoparticles because it has the disadvantage that the formation of $Zn(OH)_2$ in water solvent. Therefore, we were synthesized ZnO nanoparticles by spray-pyrolysis method, and then studied on stability in water solvent. At the results, the water treated-ZnO nanoparticles showed higher photocatalytic activity than non-treated ZnO nanoparticles because molecular $H_2O$ was increased onto the ZnO surface under the water treatment. Also, we confirmed that the ZnO nanoparticles synthesized by spray-pyrolysis method is very stable in the water solvent.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.72.1-72.1
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• 2013

광촉매 활용 기술은 수질 및 대기 중의 난분해성 오염 물질 처리 등의 환경 분야에서부터 항균 및 초친수성 기능을 활용한 소재 분야, 그리고 태양광을 이용한 물분해 수소 제조 및 이산화탄소의 전환 등의 인공 광합성 연구 분야까지 그 응용분야가 대단히 넓은 기술이다. 본 강연에서는 이러한 광촉매의 반응 원리와 대표적인 응용분야인 환경 정화 분야 및 에너지 분야에서의 광촉매 기술의 활용, 그리고 현재 광촉매 관련 연구 분야의 주요 관심사 및 미래 성장을 위한 과제 등을 포괄적으로 다루고자 한다. 광촉매 반응은 반도체의 따간격 에너지 흡수에 따라 전자와 정공(+전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)가 발생한 뒤에 일어나는 계면에서의 전자전달 반응을 기초한다. 발생한 정공과 전자는 각각 산화와 환원 반응을 유발하며 이러한 산화, 환원반응을 통해 다양한 분야로의 응용이 가능하다. 환경 정화 분야의 경우, 정공이 물 혹은 공기 속에 존재하는 수분과 반응하여 생성되는 OH 라디칼 ($OH{\cdot}$)의 강력한 산화력을 주로 이용하게 된다. OH 라디칼에 의한 다양한 난분해성 유기물질의 산화분해 반응을 활용하여 고도처리공정이 가능하게 되며, 수계 난분해성 유기오염물질의 제거뿐만 아니라 대기 중에 존재하는 VOCs, 악취물질 등의 분해도 가능하며, 아울러 바이러스나 박테리아와 같은 세균을 제거할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 물 분해 수소제조 및 이산화탄소의 전환과 같은 에너지 분야 응용의 경우, 전도대의 전자를 활용한 환원반응에 기초한다. 앞서 언급한 다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 광촉매의 종류 또한 매우 다양하며, 이사화티탄(TiO2)는 대표적인 고효율 상용 광촉매이다. 아울러, 원하는 응용 분야에서의 광활성이 높은 새로운 광촉매의 제조 및 평가가 꾸준히 진행되고 있으며, 그 가운데 태양광의 가장 많은 영역을 차지하고 있는 가시광 활성을 갖는 광촉매 개발에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 이에, 현재까지 개발된 다양한 가시광 광촉매 시스템에 대한 소개 및 각 광촉매 응용분야에서 최근 새롭게 대두되고 있는 이슈들에 대하여 중점적으로 고찰하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.5
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• pp.852-857
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• 2008

The immobilization technique is important to extend the application field of a photocatalyst. Titanium surface was changed into a $TiO_2$ thin film by the anodizing process. The anodized $TiO_2$ had photocatalytic activity, and showed sponge like shape. The photocatalytic degradation of gas phase acetaldehyde and VOCs by anodized titania has been studied in various initial concentrations, humidity and discharge potentials. The reactivity of anodized titania was increased with relative humidity, but excessive humidity led to a decrease of the reaction rate. The electric dark discharge that was combined with photocatalytic reaction enhanced the decomposition rate of the organic compounds. But excessively applied voltage caused corona discharge, which decreased the reaction rate. Optimum relative humidity was 40% and discharge potential was 5 kV under dark discharge region in photocatalytic reaction.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.287-287
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• 2013

탄소와 철의 비율을 조절한 산화타이타늄(C-Fe-TiO2) 를 수열 합성법(Hydrothermal method)으로 합성하였다. XRD 를 통하여 산화타이타늄임을 확인하였고TEM 과 SEM 을 통하여 크기와 형태를 관찰하였다. 합성된 C-Fe-TiO2를 사용하여 광촉매적 활성을 확인하였으며, 유기반응 중 하나인 Fridel-Craft 반응에 응용하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.321-321
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• 2016

한경오염의 증가에 따라 광촉매 물질을 이용한 환경 정화의 필요성이 대두되고 있다 [1]. 광촉매와 전기화학셀은 빛을 이용하여 다른 에너지를 생산하는 능력을 가지고 있다. 이 전기화학셀의 성능향상을 위해서는 적절한 밴드갭을 이용한 광흡수의 증가, 전자재결합의 감소, 전기화학적 반응 표면의 증가가 필요하다. 산화 아연은 잘 알려진 n형 산화물 반도체로서 좋은 전기적 특성과 광촉매 성능으로 전기화학셀에 적합한 소재이다. 그러나 산화 아연은 액체 전해물질 상에서 안정성이 좋지 못하다 [2]. 이를 해결하기 위해 단층 그래핀 혹은 풀러렌(C60)을 이용하여 산화아연을 코팅하는 방법을 제안하였는데, 풀러렌을 사용 시 단층 그래핀에 비하여 전기화학셀의 전기화학적 반응은 높았으나 안정성은 더 떨어지는 모습을 보였다 [3]. 본 연구에서는 다층 그래핀을 이용하여 전기화학적 반응도 높고 안정성도 높은 산화아연-다층 그래핀 양자점의 합성 및 이를 이용한 전기화학셀 소자의 특성을 연구하였다. X선 회절법, 라만 분광법, 투과 전자 현미경, 광발광 분광기, 시간-분해성 광발광 분광기를 이용하여 산화아연-다층 그래핀 양자점의 특성을 분석하였고, 이를 이용하여 광양극을 제작하여 전기화학적 특성을 관측하였으며 로다민 B 염료를 이용한 분해 테스트를 통하여 광촉매 성능을 확인하였고 사이클 테스트를 통하여 안정성을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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• pp.354-357
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• 2008

본 연구는 광전자촉매 시스템(PECS) 적용을 위하여 광촉매 금속판과 코팅비드를 제조하여 특성을 고찰하였다. 광촉매 물질의 회수가 용이하고, 실용화하기 위하여 티타늄 금속판을 $400^{\circ}C$에서 $700^{\circ}C$까지 $50^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$간격으로 토치를 사용하여 산화처리 하였으며, 비드의 경우 alumina, glass, silica gel beads에 TTIP([Ti$(OC_3H_7)_4$], Aldrich)을 전구체로 사용하여, 유동층 화학기상증착공정(Fluidized Bed Chemical Vapor Deposition, FB-CVD)으로 박막코팅을 하였다. 광촉매 금속판의 경우 산화처리 후 외관상태와 성분분석 시 최적조건은 $400^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ 60분간 토치로 산화하였을 때였으며, 광촉매 코팅비드의 경우 silica gel beads가 본연의 다공구조를 나타내며 박막코팅이 되어, 상대적으로 alumina, glass beads에 비해 반응표면적이 크게 나타났다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.50 no.3
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• pp.215-224
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• 2017

Arsenic (As) is known to be the most toxic element and frequently detected in groundwater environment. Inorganic As exists as arsenite [As(III)] and arsenate [As(V)] in reduced and oxidized environments, respectively. It has been reported that the toxicity of arsenite is much higher than that of arsenate and furthermore arsenite shows relatively higher mobility in aqueous environments. For this reason, there have been numerous researches on the process for oxidation of arsenite to arsenate to reduce the toxicity of arsenic. In particular, photooxidation has been considered to be simple, economical, and efficient to attain such goal. This study was conducted to evaluate the applicability of naturally-occurring goethite as a photocatalyst to substitute for $TiO_2$ which has been mostly used in the photooxidation processes so far. In addition, the effects of several factors on the overall performance of arsenite photocatalytic oxidation process were evaluated. The results show that the efficiency of the process was affected by total concentration of dissolved cations rather than by the kind of those cations and also the relatively higher pH conditions seemed to be more favorable to the process. In the case of coexistence of arsenite and arsenate, the removal tendency by adsorption onto goethite appeared to be different between arsenite and arsenate due to their different affinities with goethite, but any effect on the photocatalytic oxidation of arsenite was not observed. In terms of effect of humic acid on the process, it is likely that the higher concentration of humic acid reduced the overall performance of the arsenite photocatalytic oxidation as a result of competing interaction of activated oxygen species, such as hydroxyl and superoxide radicals, with arsenite and humic acid. In addition, it is revealed that the injection of oxygen gas improved the process because oxygen contributes to arsenite oxidation as an electron acceptor. Based on the results of the study, consequently, the photocatalytic oxidation of aqueous arsenite using goethite seems to be greatly feasible with the optimization of process.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.10
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• pp.1129-1135
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• 2005

In this study. the applicability of a rotating reactor for the oxidative removal of aqueous humic substances extracted from the Han River in Seoul, Korea was investigated. As air blowing for proper mixing of $TiO_2$ photocatalyst could inhibit UV-irradiation between a UV lamp and photocatalyst by air bubbles, a rotating reactor with some baffles was used for better UV-irradiation effect in this study. Han River humic substances are different from the other commercial humic substances(e.g., from Aldrich and International Humic Substance Society). Their characteristics were investigated with structural and spectroscopic analyses using FT-IR(Fourier transform-infrared), and $^{13}C$-NMR (nuclear magnetic resonance). The humic substances were extracted by XAD-7HP and treated with $TiO_2$-coated hollow beads under UV-A and UV-C irradiation in order to solve problems of separation and recovery of photocatalyst after reaction. At approximately 5 mg/L of initial TOC concentration, pH 3 and $2.0\;g-TiO_2/L$ dose, photocatalytic oxidation of Han River humic substances showed the optimum removal efficiency. Also, UV-C and UV-A lamps showed similar TOC removal efficiency. However, under UV-C irradiation, Han River humic substances were degraded to smaller compounds and increased the proportion of low molecular weight fractions compared to UV-A.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 1999.10a
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• pp.231-232
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• 1999

근래에 우리나라에서도 광촉매를 이용한 환경기술에 대한 관심이 높아지고 있는데 산화티타늄 광촉매가 가지고 있는 자기정화기능(self-cleaning)과 초친수성을 이용하는 기술 및 공기중의 악취제거(탈취)는 이미 일본에서는 실용화되고 있다. 또한 대로변 혹은 터널에서는 대기 중의 질소산화물 농도가 환경기준치를 초과하는 경우가 많은데 이러한 저농도(0.1 ppm정도)의 질소산화물제거에 광촉매를 이용하고자 하는 적용시험도 진행되고 있는 일본에서는 이와 같이 광촉매가 다방면에 이용 혹은 이용이 시도되고 있는 와중에 광촉매에 대한 맹신 혹은 과대선전에 대한 우려 또한 제기되고 있다(공업재료(일본), 1999).(중략)

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.28 no.1
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• pp.29-38
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• 2015

Cyanide can be leached out from the cyanidation method which has been used to extract high-purity gold and silver from ores, and it becomes a variety of cyanide complexes associated with heavy metals contained in ores. Such cyanide complexes are considered as persistent and non-degradable pollutants which cause adverse effects on humans and surrounding environments. Based on binding force between heavy metals and cyanide, cyanide complexes can be categorized weak acid dissociable (WAD) and strong acid dissociable (SAD). This study comparatively evaluated the performance of photo-catalytic process with regard to forms of cyanide complexes. In particular, both effects of UV LED wavelength and surface modification of photo-catalyst on the removal efficiency of cyanide complexes were investigated in detail. The results indicate that the performance of photo-catalytic oxidation is significantly affected by the form of cyanide complexes. In addition, the effect of UV LED wavelength on the removal efficiency was quite different between free cyanide and cyanide complexes associated with heavy metals. The results support that the surface modification of photo-catalyst, such as doping can improve overall performance of photo-catalytic oxidation of cyanide complexes.