Photoelectrocatalytic decolorization of methlene blue (MB) in the presence of two types of carbon nanotube/titania and yttrium-treated carbon nanotube/titania electrodes in aqueous solutions were studied under visible light. The prepared composite electrodes were characterized by X-ray diffraction, transmission and scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, and photoelectrocatalytic activity. The photoelectrocatalytic performances of the supported catalysts were evaluated for the decolorization of MB solution under visible light irradiation. The results showed that yttrium incorporation enhanced the decolorization rate of MB. It was found that the photoelectrocatalytic degradation of a MB solution could be attributed to the combined effects caused by the photo-degradation of titania, the electron assistance of carbon nanotube network, the enhancement of yttrium and a function of the applied potential. The repeatability of photocatalytic activity was also tested. The presence of yttrium enhanced the hydrophillicity of yttrium-carbon nanotubes/titania electrode because more OH groups can be adsorbed on the surface.
In this study, we have prepared three kinds of carbon nanometer tube $CNT/TiO_{2}$ electrodes through impregnation with different concentration titanium n-butoxide (TNB) solution. The prepared electrodes were characterized with surface properties, structural crystallinity, elemental identification and photoelectrocatalytic activity. The $N_2$ adsorption data showed that the composites had decreased surface area compared with the pristine CNT. This indicated the blocking of micropores on the surface of CNT, which was further supported by observation via SEM. XRD results showed patterns for the composites and a typical single and clear anatase crystal structure. The main elements such as C, O and Ti were existed for all samples from the EDX data. The catalytic efficiency of the developed electrode was evaluated by the photoelectrodegradation of methylene blue (MB). The positive potential applied in photoelectrocatalytic (PEC) oxidation was studied. It was found that photoelectrocatalytic (PEC) decomposition of MB solution could be attributed to combination effects between $TiO_2$ photocatalytic and CNT electro-assisted. Through the comparison between photocatalytic (PC) oxidation and photoelectrocatalytic (PEC) oxidation, it was found that the PEC oxidation efficiency for MB is higher than that of PC oxidation.
The effect of photoelectrocatalytic (PEC) degradation for different dyes with the CNT/$TiO_2$ electrode was studied. The prepared electrode was characterized with surface properties, structural crystallinity, elemental identification, and PEC activity. The $N_2$ adsorption data showed that the composites had decreased surface area compared with the pristine CNT. This indicated the blocking of micropores on the surface of CNT, which was further supported by observation via FESEM. XRD patterns of the composites showed that the CNT/$TiO_2$ composite contained a mixing anatase and rutile phase. EDX spectra showed the presence of C, O and Ti peaks for all samples. The decomposition efifciency of the prepared electrode was evaluated by the PEC degradation of three dyes (methylene blue (MB), rhodamine B (RH.B), methyl orange (MO)). The variations of the FT-IR spectra and pH value of dye solutions were measured during the PEC system; it was found that the CNT/$TiO_2$ electrode has better PEC degradation for MB solution than that of RH.B and MO. The proposed degradation mechanism was present.
We investigate a method for the electrochemical preparation of titanium dioxide/carbon nanotube ($TiO_2$/CNT) composites involving the electroplating of Ti in a titanium n-butoxide (TNB) electrolyte into a CNT matrix. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface areas of $TiO_2$/CNT composites decrease as the electrochemical operating time increases. Changes in XRD patterns show a typical anatase type on the $TiO_2$/CNT composite prepared with a CNT matrix by the electroplating method in a TNB solution. In SEM micrographs, the titanium complex particles are uniformly distributed on the CNT surface. The results of chemical elemental analysis for the $TiO_2$/CNT composites show that most of the spectra for these samples produce stronger peaks for carbon and Ti metal than for any other element. Finally, the prominent photoelectrocatalytic activities of the $TiO_2$/CNT composites can be attributed to the combined effects of photodegradation of $TiO_2$, electron assistance of CNT, and the application of a sufficient voltage.
We investigate a method for the electrochemical preparation of titanium dioxide/carbon nanotube ($TiO_2$/CNT) composites involving the electroplating of Ti in a titanium n-butoxide (TNB) electrolyte into a CNT matrix. The BET surface areas of $TiO_2$/CNT composites decreased as electrochemical operating time increased. Changes in XRD patterns showed a typical anatase type on the $TiO_2$/CNT composite prepared with a CNT matrix by the electroplating method in the TNB solution. In SEM micrographs, the titanium complex particles were uniformly distributed on the CNT surface. The results of chemical elemental analysis for the $TiO_2$/CNT composites showed that most of the spectra for these samples produced stronger peaks for carbon and Ti metal than those of any other element. Finally, the prominent photoelectrocatalytic (PEC) activities of the $TiO_2$/CNT composites could be attributed to the combined effects of photodegradation of $TiO_2$, electron assistance of CNT and the application of a sufficient voltage.
In this study, two series of CNT/$TiO_2$ electrodes were prepared. The decrease of surface area compared with that of the pristine carbon nanotubes (CNTs) indicated the blocking of micropores on the surface of the CNTs; was further supported by scanning electron microscopy (SEM) and field emission SEM (FE-SEM) observations. The X-ray diffraction (XRD) results showed that the CNT/$TiO_2$ composites contained a mix of anatase and rutile forms of $TiO_2$ particles when the precursor was $TiO_2$ powder, whereas when the precursor was Ti ($OC_4H_7$) (TNB), the composites contained only the typical single and clear anatase $TiO_2$ particles. The energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) spectra showed the presence of C, O and Ti peaks for all samples. It was found that catalytic decomposition of methylene blue (MB) solution could be attributed to synthetic effects between the $TiO_2$ photocatalysis and electro-assisted CNTs network, and that photoelectrocatalytic oxidation increased with an increase of CNT composition. It was also found that the photoelectrocatalytic oxidation efficiency for MB is higher than that of photocatalytic oxidation. Moreover, the CNT/$TiO_2$ composites catalyst prepared by the impregnation method demonstrates higher photoelectrocatalytic activity than the mechanical mixture with the same CNT content.
광촉매의 고정화는 광촉매의 이용범위를 넓히기 위해서 매우 중요한 기술이다. 광촉매를 고정화시키기 위해 티타늄 표면을 양극산화 시켜 $TiO_2$로 전환시킬 수 있다. 양극산화에 의해 제조된 $TiO_2$는 광촉매 활성을 가지고 있으며 표면은 스펀지와 비슷한 형태를 나타내었다. 다양한 초기농도, 습도, 방전전압 하에서 양극산화에 의해 티타니아를 제조 이를 이용하여 기상의 아세트알데히드와 VOC의 광촉매 분해반응을 연구하였다. 양극산화 티타니아의 반응성은 상대습도가 증가함에 따라 증가하였으나 너무 높은 습도는 반응성을 감소시켰다. 광촉매 반응과 전기 방전을 결합시키면 VOC 제거효율이 크게 증가 되었으나, 과도한 전압을 가하여 코로나 방전이 발생되면 반응속도가 오히려 감소되었다. 최적 상대습도는 40%였으며 최적 방전전압은 암방전 영역인 5 kV였다.
본 연구는 고효율의 광촉매 제조와 그것의 환경적 응용에 관한 것이다. 가시광 영역에서도 $TiO_2$와 유사한 빛 흡수와 광분해속도를 갖는 나노 광촉매를 제조하였고, 낮은 온도에서도 활성 높은 rutile상이 형성하는 $TiO_2$ 광촉매를 제조하여 $SiO_2$위에 분산시켰다 또한, 광촉매에 적용 가능한 바인더와 안정한 $TiO_2$ 광촉매 졸을 제조하였다. 이와같은 물질들은 자외선/가시광선 분광광도계, X선 회절분석기, SEM, 광촉매활성 측정과 $TiO_2$ 코팅 표면의 물성으로 평가하였다. 이 결과들은 공기정화를 위하여 POF나 금속판을 이용하는 효율적인 광촉매 시스템에 적용 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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