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에어로졸 증착법을 이용한 광촉매 TiO₂ 박막 제조 및 박막의 여과 특성
최원열(Choi Wonyoul),이진우(Lee Jinwoo),김시준(Kim Shijun),김종오(Kim Jongoh) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.1
본 연구에서는 에어로졸 증착법을 사용하여 광촉매 TiO₂ 박막을 제조하기 위하여 원심분리기의 회전속도, vibration milling 시간에 의한 입경 변화 등과 같은 운전인자의 영향을 검토하였고, 제조된 고정화 TiO₂ 광촉매 박막의 경우와 TiO₂ 광촉매 분말을 부유 상태로 존재시킨 경우와의 막투과 특성의 변화를 실험적으로 비교검토 하였다. 원심분리기의 회전속도 1000-3000rpm 에서 얻어진 TiO₂ 분말은 저온 분사 성형법(aerosol deposition, AD)으로 TiO₂ 박막을 제조하는데 있어서 nozzle powder 막힘 현상과 같은 문제점을 나타내었다. 한편, vibrating milling에 의해 제어된 TiO₂ 분말의 평균입경 크기는 vibrating milling 2시간 후 약 420㎚로 AD법을 이용한 입자의 증착에 효과적인 것으로 나타났다. XRD 분석 결과, 광촉매에 효과적인 아나타제 상을 잘 유지하고 있는 것으로 나타났으며, 이러한 결과로부터 vibrating milling은 TiO₂ 분말을 제어하는데 있어 적절한 전처리 공정임을 확인할 수 있었다. 제조된 TiO₂ 박막의 여과 특성으로 TiO₂ 분말을 분리막의 표면에 고정화 한 경우가 부유 상태일 경우보다 더 높은 막투과 유속을 나타내었다. The objective of this study is to evaluate the effect of operational parameters such as rotation speed and vibrating milling time for the fabrication of photocatalytic TiO₂ thin film using aerosol deposition methods. TiO₂ powders produced in the range of 1,000-3,000 rpm of rotation speed of centrifugal separator are ineffective on the fabrication of TiO₂ thin film by aerosol deposition due to the problem of nozzle powder jam. TiO₂ powders controlled by vibrating milling had about 420 ㎚ of average diameter after 2 hr of vibrating milling time. The result of XRD analysis indicated that TiO₂ powders had a anatase phase. Vibrating milling methods was considered to be an effective pre-treatment process for TiO₂ powder control. Consequently TiO₂ photocatalytic thin film with dispersion of anatase crystallites controled by vibrating milling was successfully fabricated by aerosol deposition. The permeation flux of TiO₂ photocatalytic thin film with the immobilized TiO₂ powder was higher than that of suspended TiO₂ powder. Therefore, TiO₂ photocatalytic thin film promises to be one of the effective methods for enhancing filtration performance for the treatment of organic pollutants.
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