Titanium phenoxide and titanium carboxylate derivatives were prepared by ligand exchange of titanium tetraisopropoxide with the corresponding phenol and carboxylic acids. The substitution reactions were analyzed by NMR focused in the liberation of isopropylalcohol. The chemical shift of secondary proton of isopropyl group shifted to upfield after liberation; from 4.47 ppm at titanium-bound to 4.1~4.3 ppm at free alcohol state in $CDCl_3$. The substitution reaction of titanium tetraisopropoxide with carboxylic acid was applied to form dye-Ti complex for dye-sensitized solar cell.
$1{\mu}l$ 정도의 미량 titanium tetraisopropoxide(TTIP)를 주사기를 사용하여 1 cc 부피의 증발관에 주입하여 기화시킨 후 질소에 의해 직경 4 mm, 길이 35 cm의 관형 에어로졸반응기로 운반하여 열분해 시킴으로써 30-300 nm 크기의 $TiO_2$ 나노입자를 제조하였으며, 반응온도 및 TTIP 증기 농도가 생성된 $TiO_2$ 입자의 형상, 크기, 결정성 등에 미치는 영향을 조사하였다. 전구체 증기 농도 1 mol%에서 반응온도를 300, 500, $700^{\circ}C$로 변화시킨 결과 반응온도가 증가함에 따라 응집체를 구성하고 있는 1차 입자 크기가 감소하였고, $700^{\circ}C$에서는 입자 크기분포가 bimodal 형태를 나타내었다. 반응온도를 $700^{\circ}C$로 유지하고 전구체 증기 농도를 1, 3.5, 7 mol%로 변화시킨 결과 전구체 증기 농도 3.5 mol% 이상에서는 1 mol%에서 관찰되었던 bimodal 분포가 사라지고 응집체 내 1차 입자들의 개수가 상대적으로 많이 증가하였다. 반응온도 및 전구체 농도가 입자의 형상, 크기분포에 미치는 이와 같은 영향들을 이전의 연구결과들과 함께 비교 분석하였다.
Au 미립자가 분산된 $TiO_{2}$ 박막을 졸겔담금법과 열처리공정으로 실리카 유리기판위에 제조하였다. $TiO_{2}$ 박막제조는 titanium tetraisopropoxide-EtOH-HCl-$H_{2}O$-hydrogen tetrachloroaurat (III) tetrahydrate계를 이용하였다. 고농도로 Au 화합물을 함유하면서 투명한 코팅용액을 형성하는 조건을 검토하였다. Au 금속미립자의 크기를 조절하기 위하여 광환원공정을 채택하였다. UV 조사에 따른 Au 입자의 변화와 $TiO_{2}$ 매트릭스의 상전이과정을 XRD, SEM, TEM and UV-visible spectrophotometer로 관찰하였다. 분산제로서 CPCl (Cetylpyridinium chloride monohydrate)의 효과를 평가하였다.
Titannium tetra-isoporpoxide의 가수분해 반응을 이용하여 nanosize의 $TiO_2$powder를 합성하고, 가수분해 반응에 있어서 촉매로 사용되는 HCI과 $NH_4$OH의 첨가량에 따른 반응양상과 생성된 $TiO_2$분말의 특성의 변화를 조사하였다. 염기성 촉매인 $NH_4$OH,를 사용하였을 경우에 균질한 형상의 powder 형태의 $TiO_2$를 합성할 수 있었으며, 산성 촉매인 HCI을 사 용하여 p보가 5.04 이하일 경우에는 괴상이나 과립의 형태로 생성되었다. 사용한 촉매의 종류와 양에 따라 저온의 결정상인 anatase의 생성속도와 보다 안정한 rutile상으로의 상전이 속도가 영향을 받았다.
Nano-sized titanium oxide powders were synthesized by a polymer matrix technique using pulp and Titanium tetraisopropoxide (TTIP) as starting materials. The synthesized powders were characterized by XRD and FE-SEM. The particle size of the powders was controlled by preparation conditions, such as heat treatment temperature and time. After investigating various drying and heat treatment conditions, 50-100 nm sized homogeneous titanium oxide particles were obtained by treating at $600^{\circ}C$ for 1 h. The crystallization and rapid growth of particles was accelerated by increasing heat treatment temperature and time. Anatase phase generated below $600^{\circ}C$ transformed to the rutile phase with increasing heat treatment temperature. Moreover, above $800^{\circ}C$, heat treatment time had a very large influence on particle growth, and changing the heating condition also had a large influence on crystal growth.
Nanosized titania sol has been produced by the controlled hydrolysis of titanium tetraisopropoxide(TTIP) in sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate(AOT) reverse micelles. The physical properties, such as crystallite size and crystallinity according to R ratio have been investigated by FT-IR, XRD and UV-DRS. In addition, the photocatalytic degradation of bromate has been studied by using batch reactor in the presence of UV light in order to compare the photocatalytic activity of prepared nanosized titania. It is shown that the anatase structure appears in the 300~$600^{\circ}C$ calcination temperature range and the formation of anatase into rutile starts above $700^{\circ}C$. The crystallite size increases with increasing R ratio. In the photocatalytic degradation of bromate, the photocatalytic decomposition of bromate shows the decomposition rate increases with decreasing initial concentration of bromate and with increasing intensity of light.
Titanium dioxide ($TiO_2$), which is one of the most basic materials in our daily life, plays a key role for environment purification. We synthesized $TiO_2$ nanoparticles by the hydrolysis reactions of titanium tetraisopropoxide using $HNO_3$ as a peptizing agent or $CH_3COOH$ as a chelating agent in the sol-gel method. The powder consisted of a rod shape or a spherical shape according to the concentration and kind of acid. The physical properties of $TiO_2$ nanoparticles were investigated with X-ray diffraction, SEM, BET analysis, and UV-Vis spectrophotometer.
직경 2~3 nm 크기를 갖는 이산화티탄 나노입자가 산성 용액에서 titanium tetraisopropoxide(TTIP)의 가수분해 반응을 조절함에 의해 합성되었다. 생성된 이산화티탄 나노입자를 졸-겔법에 의해 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane(GPTMS)과 반응시킴에 의해 유-무기 혼성 코팅 용액이 제조되었다. 그 후 코팅 용액을 기재인 polycarbonate(PC) 시트 위에 스핀 코팅시키고, $120^{\circ}C$에서 열경화 시켜 고굴절률 하드코팅 도막이 제조되었다. 코팅 도막은 가시광선 영역에서 90%의 높은 광학적 투과율을 보였으며 2H의 연필경도를 나타내었다. 또한 코팅 용액 내의 이산화티탄 나노입자의 함량이 4%에서 25%로 증가됨에 따라 코팅 필름의 굴절률은 633 nm 파장에서 1.502로부터 1.584로 향상되었다.
염료감응형 태양전지의 구성체 중 전극으로 연구 되어 지고 있는 $TiO_2$는 기존에 대량 생산이 가능한 spin coating법, screen printing법, spray법의 연구가 이루어져 왔으나 고 효율 태양전지에 쓰이는 전극 시스템에 비해 고 분산성을 지닌 $TiO_2$페이스트를 제조 하는데 어려움이 있다. 그리고 플렉시블 디스플레이 소자의 응용을 위해서는 소자 공정 온도인 $250^{\circ}C$ 이하의 공정 온도가 요구 되어 지므로 고온공정인 CVD법은 이에 적합하지 않다. 이에 본 연구는 진공 증착 방법인 광원자층증착법을 이용하여 $150^{\circ}C$이하의 저온공정온도에서도 적용이 가능한 $TiO_2$ 박막을 185nm의 UV light를 조사하여 glass 기판위에 제조 하고 그에 따른 박막의 물성 분석을 하였다. Mo source로는 titanium tetraisopropoxide(TTIP)와 reactant gas 로는 $H_2O$를 사용하였으며 불활성 기체인 Ar 가스는 purge 가스로 각각 사용하였다. $100^{\circ}C{\sim}250^{\circ}C$ 공정온도를 변수로 $TiO_2$ 박막을 제조 하였으며 제조된 $TiO_2$ 박막의 물성 분석을 위해 FESEM, TEM을 이용하여 표면 및 두께를 분석하였다. 또한 $100^{\circ}C$ 400 cycles에서 약 12nm 막 두께를 관찰 할 수 있었으며 그 결과 박막의 성장률이 $0.3{\AA}$/cycle 임을 확인 할 수 있었다. 그리고 UV-VIS을 이용하여 박막의 좌외선에 대한 흡수도 및 투과도 분석을 하였다. 또한 XPS 성분 분석을 통하여 $100^{\circ}C$의 저온 공정에서 형성된 박막이 $TiO_2$임을 확인 하였다. 이러한 결과에서 185nm의 UV light에 의한 광원자층 증착법으로 $100^{\circ}C$의 저온에서도 $TiO_2$ 박막이 증착 되는 것을 확인 할 수 있었다.
$TiO_2$ 고정화 물질은 Titanium tetraisopropoxide-isopropanol 용액에 제오라이트와 glass filter를 담지한 후, 이것을 공기중에 건조시켜 $500^{\circ}C$에서 소결하여 얻었다. Chlorothalnoil의 분석은 ECD가 부착된 가스크로마토그래피로 분석하였다. Chlorothalnoil에 대한 분해효율은 $TiO_2$로 지지된 광촉매가 효과적이었고, 3시간 후 완전히 분해되었다. 반응 생성물들은 $TiO_2$로 지지된 제오라이트에서는 $Cl^-$가 5.0ppm, $TiO_2$로 지지된 glass filter에서는 $Cl^-$가 7.5ppm,그리고 $TiO_2$ 분말에서는 $Cl^-$가 2.0ppm 각각 생성되었다. 그러나, $CN^-$는 지지체의 종류에 관계없이 검출한계이하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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