전기충격법을 통한 다양한 도펀트가 도핑된 타이타니아 나노튜브

초록

음극재에 사용되는 타이타니아 나노튜브(TiO2 nanotubes)는 높은 종횡비를 가지고 있으며, 기계적인 강도가 우수하고 화학적인 안정성이 높다. 그러나 낮은 전기전도도와 상대적으로 넓은 밴드갭(bandgap)은 다양한 활용 분야에 이 물질이 활용되는 것을 제한하고 있는 상황이다. 전기 화학적 분야에서 광화학 반응 또는 과전압에서 밴드갭을 줄이기 위한 타이타니아 나노튜브의 나노 구조 변형에 대한 많은 연구가 있어왔다. 본 연구에서는 염화백금산(Chloroplatinic acid), 육염화팔라듐산칼륨(Potassium hexachloropalladate), 과루테늄산칼륨(potassium perruthenate)을 촉매로 사용하여 타이타니아 나노튜브에 전기충격법을 이용하여 도핑했다. 생성된 타이타니아 나노튜브를 450℃에서 1시간 30분 동안 가열하여 타이타니아 나노구조를 아나타제(anatase) 구조로 변형켰다. 타이타니아 나노튜브의 구조적인 변화를 scanning electron microscopy(SEM), energy?dispersive X-ray spectroscopy(EDS) 등을 통해 측정했고 Monochrometer를 통해 단파장 영역에서 광전류를 측정하여 IPCE(%)를 구하여 도핑된 타이타니아 나노튜브의 밴드갭을 측정하였다. 여러 도판트들이 도핑된 타이타니아 나노튜브는 기존의 타이타니아 나노튜브가 가지는 밴드갭인 3.0 ~ 3.2eV 범위와 비교하여 밴드갭이 얼마나 변하는 지를 알아보았다. 이를 통해 각 도판트의 광촉매로써 활용 가능성을 평가해보았다.