KCI등재
수소 생산을 위한 가시광선 감응 질소 도핑 TiO₂와 Nb₂O<sub>5</sub> 광촉매의 개발 = Development of Visible Light Responsive Nitrogen Doped Photocatalysts (TiO₂, Nb₂O<sub>5</sub>) for hydrogen Evolution
저자
최미진(Mi Jin Choi) ; 채규정(Kyu Jung Chae) ; 유혜원(Hye Weon Yu) ; 김경열(Kyoung Yeol Kim) ; 장암(Am Jang) ; 김인수(In S. Kim)
발행기관
학술지명
대한환경공학회지(Journal of Korean Society of Environmental Engineers)
권호사항
발행연도
2011
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
907-912(6쪽)
제공처
소장기관
물의 광분해에 의한 수소생산을 위하여 이산화티타늄(TiO₂)과 산화니오븀(Nb2O<sub>5</sub>)을 이용하여 가시광선 감응 광촉매 개발을 본 연구의 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 요소를 이용한 질소 도핑한 TiO₂, Nb2O<sub>5</sub>, HNb3O8 (TiO₂-N, Nb2O<sub>5</sub>-N와 HNb3 O8-N)을 제조하였다. 그 결과 질소 도핑이 광촉매의 띠간격 에너지를 감소시킴으로써 excitation파장이 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동한 것을 reflectance 관찰을 통해 알 수 있었다. 특히 TiO₂-N의 경우 띠 간격 에너지가 3.3 eV (TiO₂)에서 2.72 eV로 가장 큰 감소를 보였다. 또한, 가시광선 영역에서 로다민 B 광분해 반응을 통하여 광촉매의 활성도를 평가하였을 때, 질소도핑한 경우(Nb2O<sub>5</sub>-N와 HNb3O8-N)는 모두 80% 이상의 분해 효율을 나타내었으며 특히 TiO₂-N이 약 99.8%의 높은 분해율을 보여주었다. 그러나 질소 도핑을 하지 않은 TiO₂와 Nb2O<sub>5</sub>의 경우, 약 10% 의 로다민 B가 분해된 것으로 관찰되었다. 또한 가시광선 영역에서 각 촉매의 광전류 생성을 비교해보았을 때, HNb3O8-N (63.7 mA/cm2)이 가장 높은 전류 반응을 나타내었으며 물의 광분해에 의한 수소생산량을 비교해보면 Nb2O<sub>5</sub>-N이 19.4 μmol/h의 가장 많은 양을 생산한 것으로 나타났다.
더보기Development of visible light responsive photocatalysts is a promising research area to facilitate utilization of solar energy for hydrogen production via photocatalytic water splitting. In this study two groups of samples, nitrogen (N)-doped niobium pentoxide (Nb2O<sub>5</sub>) and titanium dioxide (TiO₂) (Nb2O<sub>5</sub>-N, HNb3O8-N, TiO₂-N) and N-undoped ones (Nb2O<sub>5</sub> and TiO₂) were tested. In order to utilize visible light, nitrogen atoms were doped in selected photocatalysts by using urea. A shift of the absorption edges of the N- doped samples in the visible light region was observed. Under visible light irradiation, N-doped samples were more prominent photocatalytic activities than the N-undoped samples. Specifically, 99.7% of rhodamine B (RhB) was degraded after 60 minutes of visible light irradiation with TiO₂-N. Since TiO₂-N shows the highest activity of RhB degradation, it was supposed to generate the highest current response. However, HNb3O8-N showed the highest current response (63.7 mA/cm2) than TiO₂-N. More interestingly, when we compare the hydrogen production, Nb2O<sub>5</sub>-N produced 19.4 μmol/h of hydrogen.
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