졸-겔 법으로 제조된 TiO2 분말의 광촉매 특성에 미치는 전이 금속 원소의 효과

초록

TiO2는 우수한 광학적, 전기적 성질, 화학적 안정성, 무독성과 저렴한 비용 등으로 인하여 광촉매로서 널리 이용되고 있다. 그러나 TiO2의 밴드갭 에너지(3.2eV)가 높아 자외선 부근의 빛(파장, λ〈380nm)이 요구되어 응용에 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하고자 TiO2에 전이 금속을 도핑하여 밴드갭 에너지를 낮추어 흡수 파장을 가시 광선 영역으로 이동시키려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 졸-겔 공정으로 도핑된 TiO2 powder를 제조하기 위하여, Ti의 전구체로는 Titanium(Ⅳ) Isopropoxide(TIP), dopants로는 ns 전자를 보유하여 valence band를 낮출 수 있는 가능성이 존재하는 Antimony(Sb), Bismuth(Bi), Chromium(Cr) 등의 전이 금속을 사용하였다. 그리고 TiO2의 흡수 파장을 자외선 영역에서 가시 광선 영역으로 확장시키고자 dopants의 함유량과 공정 변수를 조절하여 전이 금속이 도핑된 TiO2 powder를 제조하였다. 제조된 powder의 미세 구조는 X-Ray diffractometer(XRD), 광학적 성질은 UV-Vis-spectrometer를 이용하여 측정하였다.