Al이 도핑된 ZnO의 흡착특성과 광촉매 활성

Abstract

본 실험을 통해 Al-doped ZnO (AZO)촉매의 자외선영역 하에서의 산성 및 염기성 염료의 흡착반응과 광촉매적 분해 반응에 대하여 다음과 같은 사실을 확인 할 수 있었다. 첫째, 자외선을 이용한 광분해 반응에서 실험에서 제조된 AZO(Al-doped ZnO)촉매는 그 광흡수 특성과 일치하는 광분해 특성을 보였고 그 중에서 Al의 함량이 높을수록 높은 광촉매적 활성이 나타났고 광촉매 첨가량이 증가 할수록 활성 또한 증가 하였으나 일정량 이상이 되면 오히려 활성이 저하됨을 알 수 있었다. 둘째, 흡착반응에서 Methylene blue를 제외한 나머지 반응물들은 모두 흡착거동을 나타냈으며 Al의 도핑량이 증가 할수록 흡착거동이 향상되었고 이는 강한 산점이 생겨 상대적으로 산성 성질을 띄는 반응물과의 흡착능력을 향상시키는 결과를 가져왔다. 그리고 본래의 ZnO의 특성을 가지고 있기 때문에 모든 반응물은 자외선영역 하에서 광촉매적 활성을 나타내었다. 셋째, 자외선에서 높은 활성을 지니는 AZO는 기존의 광촉매인 ZnO보다 훨씬 좋은 광촉매적 활성이 나타났고, Al이 첨가됨에 따라 기존의 광촉매의 물성을 변화시켜 저 비용, 고효율의 특성을 지님을 알 수 있다. 그리고 P-25의 활성에는 미치지 못했으나 자외선에서 아주 좋은 반응을 나타냄을 알 수 있다. Methylene blue를 제외한 나머지 반응물들은 모두 흡착과 광분해가 동시에 진행되었고 AZO는 유기염료 처리에 상당한 효과를 가지는 것으로 판단된다.

ZnO has a lot of advantages as a functional material, such as non-toxicity, high stability, low cost and high photocatalytic activity in the degradation and complete mineralization of environmental pollutants. In this research, we have synthesized Al-doped ZnO (AZO) nanostructured powders by sol-gel process and used as a photocatalyst for the decomposition of acid and base dye. The prepared catalysts were characterized by XRD and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy. Photocatalytic activities of the AZO and ZnO were investigated and compared with each other. The AZO showed considerably high photocatalytic activity for the degradation of acid and base dye in UV light as compared with undoped ZnO.