h-MoO3 나노막대를 이용한 메틸렌 블루 용액의 효과적인 광분해 조건 연구 = Study on the Effective Photo-degradation of Methylene Blue Solution Using h-MoO3 Nanorods

국문 초록 (Abstract)

인구의 증가, 도시화 및 산업의 발전으로 폐수의 배출량이 증가하고 있고, 갑작스런 사고와 무단 방류 등으로 폐수의 유입량이 급격히 증가했을 경우, 오염물질을 효과적으로 제거하는 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 자외선과 가시광선 영역에서 우수한 광촉매 특성을 나타내는 h-MoO3 나노막대를 초음파 분산과 화학적 침전법으로 합성하였다. 또한 광촉매의 농도와 광분해 온도, 가시광선과 자외선 등의 광원의 변화에 따른 methylene blue(MB) 용액의 효과적인 광분해 조건에 대하여 조사하였다. 그 결과 h-MoO3는 가시광선 및 자외선 영역에서 MB 용액을 효과적으로 광분해하는 광촉매로 작용하였다. 특히 h-MoO3의 농도가 1.5 mg/mL, 2.5 mg/mL, 3.5 mg/mL로 증가할수록 가시광선을 1시간 조사했을 때, MB 용액이 광분해 되는 정도는 각각 28%, 31%, 73%로 증가하였다. 또한 광촉매의 농도가 0.5 mg/mL로 낮게 분산된 MB 용액을 상온과 50 ℃로 변화시키면서 자외선을 1시간 조사하였을 경우, MB 용액의 광분해 효율이 상온에서 4%, 50 ℃에서 89%로 급격하게 증가하였다. MB 용액의 효과적인 광분해 조건을 적용하면, 갑자기 다량의 오염수가 유입되는 환경에서 광촉매의 농도를 조절하거나 광분해 온도를 조절하여 광분해 효율을 제어할 수 있으므로 폐수처리장에서 하천의 수질을 효과적으로 관리할 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Wastewater discharge is increasing due to population growth, urbanization, and industrial development. Therefore, it is necessary to develop a technology to effectively remove pollutants when wastewater inflow increases rapidly due to sudden accidents or unauthorized discharge. In this study, h-MoO3 nanorods with excellent photocatalytic properties in the ultra violet(UV) and visible light range were synthesized using ultrasonic dispersion and chemical precipitation method. The effective photodegradation (PD) conditions of a methylene blue(MB) solution were investigated for different photocatalyst concentrations, PD temperatures, and light sources, such as visible and UV light. h-MoO3 effectively operated as a photocatalyst in a MB solution in visible and UV light. In particular, as the h-MoO3 concentration was increased to 1.5 mg/mL, 2.5 mg/mL, and 3.5 mg/mL, the degree of PD of MB solution increased to 28%, 31%, and 73%, respectively, under visible light irradiation for 1 h. In addition, when a MB solution with a photocatalyst concentration as low as 0.5 mg/mL was irradiated with UV light for 1 h while changing the temperature from room temperature(RT) to 50 °C, the PD efficiency of the MB solution increased rapidly to 4% at RT and 89% at 50 °C. The PD efficiency in the MB solution could be controlled by adjusting the photocatalyst concentration or the PD temperature in an environment where a large amount of wastewater suddenly flows in. Hence, the water quality of a river can be effectively managed at wastewater treatment plants.