졸-겔 법으로 제조된 Niobium이 doping된 TiO2 분말의 광촉매 특성

초록

광촉매로서 널리 이용되고 TiO2는 높은 밴드갭 에너지(3.2eV)로 인하여 응용에 많은 제약을 받고 있다. 이에 Niobium을 TiO2에 도핑하여 밴드갭 에너지를 낮추어 흡수 파장을 가시 광선 영역으로 이동시켜 광촉매 활성을 증진시키는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서는 졸-겔 공정으로 Niobium이 doping된 TiO2 powder를 제조하기 위하여, Ti의 전구체로는 Titanium(Ⅳ) Isopropoxide(TIP), dopant로는 Niobium(Ⅴ) Ethoxide을 사용하였다. TiO2의 흡수 파장을 가시 광선 영역으로 이동시키고자 Nb의 첨가량을 1%에서 5%, 열처리 온도는 500℃에서 900℃까지 변화시켜 Niobium이 doping된 TiO2 powder를 제조하였다. 제조된 powder의 구조 및 미세 구조는 XRD와 SEM, 광학적 성질은 UV-Visible spectrometer 그리고 유해 물질인 Dichlorobenzene (DCB) 분해도로 광촉매 활성을 측정하였다. Nb이 doping된 TiO2는 다른 화합물을 형성하지 않았으며 Nb의 doping이 rutile phase로의 상전이를 억제하였고 TiO2의 흡수 파장을 가시 광선 영역으로 이동하였다. 순수한 TiO2에 비해 DCB 분해도도 증가하여 광활성도 향상되었다.