SnO₂-doped TiO₂ 분말과 박막의 구조분석 및 광촉매 특성

Abstract

졸-겔 법에 첨가제(Polyethylene glycol, Pluronic P123, Degussa P25, Quinacridone)를 이용하여 SnO2-doped TiO2 분말과 박막을 제조하였다. 출발 금속산화물로 titanium diisopropoxide bis(acetylacetonate) solution과 tin(Ⅳ) bis(acetylacetonate) dichloride를 사용하여 산 촉매 하에서 졸 용액을 합성하였다. TiO2와 dopant인 SnO2의 몰 비를 1 : 0.025 로 고정시키고, 첨가제의 종류를 변화시키면서 복합 산화물의 특성을 살펴보았다. 졸 용액의 반응 진행정도는 FT-IR spectroscopy로 관찰하였고, 겔 분말에 대한 열분석은 TG/DTA를 이용하였다. 분말과 박막의 구조적 특성은 XRD 분석을 통해 알아보았고, FE-SEM을 통해 입자크기와 균일도 및 박막의 두께를 관찰하였다. 박막의 성분은 EDS 분석을 통해 알아보았고, 표면 결합상태는 XPS spectroscopy로 측정하여 Sn과 Ti 모두 +4가의 결합상태를 갖는다는 것을 알았다. 이는 곧 titanium격자 내에 tin이 SnO2의 형태로 존재한다는 것을 의미한다. 합성된 분말과 박막의 광분해 효과는 환경오염물질로 Indigo Carmine (IC)을 선택하여 UV lamp 하에서 분해되는 과정을 UV-visible 분광광도계로 관찰하여 비교하였다.|The powders and thin films of SnO2-doped TiO2 with adding various structure-directing agents(Polyethylene glycol, Pluronic P123, Degussa P25, Quinacridone) were prepared by sol-gel process. Titanium diisopro- poxide bis(acetylacetonate) solution and tin(Ⅳ) bis(acetylacetonate) dichloride were used as precursors with HCl catalyst. The structure evolution of the reaction mixture was monitored by FT-IR spectroscopy. Hydolyzed sol were spin coated onto Si(100) wafer and it was pyrolyzed. The SnO2-doped TiO2 powders and thin films were annealed in air with different heat treatments. The thermal analysis of SnO2-doped TiO2 gel powders were studied by TG/DTA. The surface morphology, crystal structure, chemical composition and states of the powders and thin films has been observed by FE-SEM, XRD and XPS. The photocatalytic activity of powders and thin films were investigated by using indigo carmine solution as an unconsumed dye in the wastewater.