광촉매 Tio2의 원리와 기능

목차

Ⅰ. 광촉매
1. 광촉매의 정의
2. 광촉매의 원리
3. 광촉매의 기능
Ⅱ. 광촉매 Tio2
1. Tio2 란?
2. 반응 Mechanism
3. 광촉매 TiO2 반응 ((주)나노 발표논문 J. Photochemistry 159 (2003) 301-310)
4. Tio2의 기능

본문내용

(?OH) 및 superoxide radical(O2- ?) 이 생성된다.
3. 광촉매 TiO2 반응 ((주)나노 발표논문 J. Photochemistry 159 (2003) 301-310)
① 광산화분해 반응: 물질을 분해하는 현상으로 380nm이하의 자외선을 흡수했을 때 반응이 진행 된다. 이 반응은 30,000℃ 이상에서의 연소반응과 동일하지만 통상의 연소반응과 는 다른 온도가 상승하지 않고, 실온의 상태에서 반응이 진행된다. 이런 반응에 의해 유해한 유기휘발성 화합물(VOCs), 세균, 바이러스의 산화분해 및 NOx, SOx 산화제 거 효과를 나타낸다.
빛이 산화티탄에 흡수되면 2개의 전자(e-)와 정공(h+) 캐리어가 생성된다. 정공 (h+) 의 산화에 의해 물은 산해분해력이 높은 하이드록시라디칼(?OH)을 생성하며, 전자 (e-)는 산 소와 반응하여superoxide radical (O2-)을 생성시킨 후 여러 반응경로에 의해 하이드록 시라디칼(OH)을 생성한다. 이 OH가 유기화합물이나 바이러스 등을 산화분해 한다.
② 초친수성:
친수화란 재료의 표면에 물이 잘 어울려서 재료의 표면에 넓게 퍼지는 현상이다. 산화티탄은 물체와 물의 접촉각을 5도이하로 형성하게 하므로, 산화티탄을 코팅한 재료의 표면에 자외선이 조사되면 물이 완전하게 표면에 퍼져 버리는 초친수성 현상을 나타내며, 이 특성에 의해 산화티탄을 코팅한 재료의 표면에 물이 닿게 되면, 더러움이 간단히 씻겨져 버리므로 세척비용을 절감, 김서림 및 시야의 왜곡현상을 방지할 수 있다.
4. Tio2의 기능
① 유기오염물질 분해: 광촉매는 염소나 오존 등에 의한 정화 방법으로 분해하기 어려운 유해 유기 오염물질을 완전히 분해하여 무해화가 가능한 강한 산화력을 갖고 있다. 따라서 미량이지만 환경에 큰 영향을 미치는 환경 호로몬이나 수질, 토양의 유기오염물질의 무해한 물질로의 분해, 제거에 유효하다.
<분해가능 유기오염물질: 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene) 등의 유기 염소화합물, 페놀(Phenol) 화합물, 폴리염화비닐(PCB), 환경호로몬(Bisphenol, Nonylphenol, Estradiol) 등 유기 오염물질>.
② 대기오염물질 분해: 자동차 배기가스, 소각로, 발전소 등에서 배출되어 대기오염의 원인이 되는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), Dioxine 등
③ 유해 악취가스 분해:
- 유해 VOCs: 아세트알데히드, 포름알데히드, 카시린, 톨루엔, 스틸렌 등
- 악취 가스: 황화수소, 메틸메루카프탄, 유화메틸, 트리메틸아민, 이소길초산, 암모니아 등
- 기타 탈취가 요구되는 냄새(담배냄새 등)
④ 자정(Self-Cleaning)기능:
자연적으로 더러운 것을 제거한다는 의미로 광촉매 TiO2에 태양등의 자외선이 닿으면 친수반응으로 비나 물에 의해 자연적으로 더러움이 씻겨 버리며, 광산화반응으로 자연적으로 표면에 있는 유기물 등을 분해하게 된다. 이러한 작용으로 서서히 부착되어 오는 기름성분 등은 분해 제거되므로, 티끌이나 먼지 등의 오염이 쌓여지기 어려운 상태로 됨.
(적용분야 : 건축물 내외장재, 도로자재, 터널조명등 및 옥외조명등, 간판 등)
⑤ 항균, 살균 기능: 광산화분해 반응에 의한 기능의 일종으로 광촉매 TiO2에 태양등의 자외선이 닿으면 표면에 강한 산화력이 생겨 표면의 박테리아, 세균을 죽이게 된다. 이런 강한 산화력은 항균, 살균 뿐만 아니라 세균의 잔해 및 독소까지 분해하므로 은(Ag)이나 구리(Cu)등의 다른 항균제에는 없는 다양하고 우수한 특성을 나타낸다. (적용분야 : 병원, 주방 및 각종 위생기기 등)
5. Tio2의 적용분야

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