암모니아 표면처리 된 질소 도핑 TiO 2 광촉매의 합성 및 광분해반응
김예솔⋅배병철⋅이영석
† 충남대학교 공과대학 정밀응용화학과
(2012년 2월 28일 접수, 2012년 3월 23일 심사, 2012년 4월 4일 채택)
-
Synthesis and Photodecomposition of N-Doped TiO 2 Surface Treated by Ammonia
Yesol Kim, Byong Chol Bai, and Young-Seak Lee †
Department of Fine Chemical Engineering Applied Chemistry, Chungnam National University, Daejeon 303-764, Korea (Received February 28, 2012; Revised March 23, 2012; Accepted April 4, 2012)
암모니아를 이용하여 질소가 도핑된 광촉매를 제조하고 이에 따른 가시광 광촉매 활성효과를 알아보았다. 질소 도핑 된 TiO 2 광촉매가 태양광영역에서 분해되는 정도를 확인하기 위해서 태양광에 조사하에 메틸렌블루 염료분해 실험을 수행하였다. SEM 이미지 분석결과 질소가 도핑된 TiO 2 광촉매의 응집 입자가 감소함을 알 수 있었고, XRD 결과 600
℃에서 열처리된 질소 도핑 TiO 2 광촉매는 아나타제 구조와 루타일이 존재하고 있음을 알 수 있었다. 또한, X선 광전 자 분광기 분석을 통하여 암모니아 반응시간에 따라서 TiO 2 광촉매에 N의 조성 증가를 알 수 있었다. TiO 2 광촉매의 질소 도핑에 의하여 메틸렌블루에 대한 광분해 효과가 도핑되지 않은 시료에 비해 증가하였다. 또한 질소 도핑은 TiO 2
광촉매의 결정에도 영향을 주었다.
Nitrogen doped TiO 2 photocatalysts were prepared by ammonia for exploring the visible light photocatalytic activity. To ex- plore the visible light photocatalytic activity of the nitrogen doped TiO 2 photocatalyst, the removal of methylene blue dye was investigated under the sunlight. SEM images showed that the flocculated particle sizes of N-doped TiO 2 decreased due to the reaction with ammonia. XRD patterns demonstrated that the samples calcined at temperatures up to 600 ℃ and doped with nitrogen using ammonia clearly showed rutile as well as anatase peaks. The XPS results showed that the nitrogen composition onto TiO 2 increased according to the reaction time with ammonia. Photocatalytic activity of the nitrogen doped TiO 2 was better than that of undoped TiO 2 . Nitrogen doping onto the TiO 2 also affected the crystal type of TiO 2 photocatalyst.
Keywords: titania, N-doping, photocatalysts, solar light, ammonia
1. 서 론
1)
현대 사회는 과학기술의 눈부신 발전으로 인간의 생활환경을 보다 편리하고 효율적으로 변화시키고 있다. 하지만 이러한 발전의 이면에는 환경오염이라는 심각한 부작용이 함께 동반되고 있는 것도 사실이다.
특히 수질오염이 갈수록 심각해지고 있으며, 계속적인 새로운 오염물 질의 생성으로 인하여 기존의 처리 방법으로는 여러 가지 한계에 도 달하고 있다[1]. 현재 수질오염원에 대한 기존의 처리법으로는 화학 적, 생물학적, 오전 산화법 및 자외선과 오존을 함께 사용하는 방법 등이 있으나, 슬러지 발생과 고가의 처리비용이 들며, 온도조건과 처리 조건이 까다롭다는 약점이 존재한다. 이외에도 기존의 처리 기술들은 2 차 오염물질의 생성이라는 공통적인 문제점을 안고 있다[2]. 이러한 문제점을 해결하고 오염된 환경을 복원하는 데 있어서 대두되고 있는 것이 친환경 기술이며 광촉매 산업은 친환경 기술의 선두주자라 할 수 있기에, 가장 활발하게 연구되고 있다. 광촉매는 광을 에너지로 이용 하여 광화학 반응을 촉진시키는 물질을 통칭한다. 현재까지 광촉매
† 교신저자 (e-mail: [email protected])
효과를 나타내는 재료에는 TiO 2 , SiO 2 , ZnO, WO 3 , CdS, ZnS 등이 있다.
이들 중에서도 TiO 2 는 높은 광활성을 갖는 특성뿐만 아니라 가격의
저렴하고, 광화학적 안정성 및 효과적인 전하의 분리와 높은 산화‐환
원력으로 인해서 많은 연구분야에 이용되고 있다[3,4]. TiO 2 입자는
아나타제, 비정질, 루타일 등의 여러 가지 형태의 결성상이 존재하는
데, 이 중에서도 가장 많이 상업적으로 이용되는 결정상은 아나타아
제와 루타일이다[5,6]. 그러나 가장 널리 쓰이는 아나타아제 TiO 2 는
밴드갭이 3.2 eV로 파장이 388 nm 이하인 자외선 영역에서 광촉매의
활성이 되며, 루타일 타입 TiO 2 의 경우는 밴드갭이 3.0 eV로 아나타아제
보다는 좁지만 활성면에서 떨어지므로 이것도 자외선 영역에서 광촉
매의 활성이 진행된다고 볼 수 있다. 즉, 사용할 수 있는 빛의 영역이
자외선 영역으로 한정되었기 때문에 가시광선 영역에서는 광촉매의
활성이 떨어진다. 그러므로 실생활에서 많이 사용되기 위해서는 밴드
갭 에너지를 낮춰 가시광선 영역에서도 높은 광활성을 지니도록 하는
촉매를 제조하는 것이 중요하다[7,8]. 가시광선 영역에서 밴드갭을 줄
이는 방법은 표면개질 하는 도핑법이 가장 많이 이용되고 있다. 금속
도핑의 경우 높은 가격과 높은 열적 불안정성 때문에 광활성 효과가
떨어진다는 단점이 있어 이를 해결하기 위하여 여러 비금속 원소를
Figure 1. The schematic diagram of sol-gel method TiO 2 .
Table 1. The Name of Prepared Samples and Their Preparation Conditions Samples Treatment temp. Reaction time
RT 600 ℃ 0 min
15NT 600 ℃ 15 min
30NT 600 ℃ 30 min
45NT 600 ℃ 45 min
60NT 600 ℃ 60 min
이용한 도핑 방법이 개발되고 있다[9-11]. 비금속 원소 중에서도 질소를 TiO 2 에 도핑하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 질소도핑 방법에는 티타늄 전구체를 출발물질로 하여 암모니아수를 첨가하여 가수분해 법으로 질소가 도핑된 TiO 2 를 제조 후 고온에서 소성하는 방법과 TiO 2
제조 후 소성 시 가스를 흘려주어 질소를 도핑하는 방법이 있다[12].
본 실험에서는 가시광선 영역에서도 광활성이 좋은 TiO 2 광촉매를 제조하기 위하여 졸겔법 및 암모니아를 이용하여 N원소 도핑 TiO 2 를 제조하였다. 암모니아 처리 조건을 변수로 하여 제조한 N도핑 TiO 2
광촉매의 구조 및 특성을 평가하고, 태양광 조사를 통하여 N 도핑 TiO 2 의 염료 광분해 특성을 고찰하였다.
2. 실 험
2.1. 실험 재료 및 장치
졸겔법을 이용한 TiO 2 를 제조하기 위해서 Aldrich 사에서 제조한 순도 97%의 Titanium (IV) isopropoxide (TTIP)와 Samchun사에서 제조한 순도 99.00%의 Isopropanol (IPA)를 이용하였다. 그리고 pH를 맞추기 위하여 Samchun에서 제조한 순도 60%의 질산을 이용하였다.
N 도핑을 위하여 액화된 암모니아 가스와 공기를 이용하였다.
본 실험에서 사용한 실험 장비로는 교반기 및 건조를 위해 Samheung Instrument 사에서 생산된 건조기를 이용하였으며, 소결 및 암모니아 가스 반응로 또한 Samheung Instrument사에서 제조된 고온로를 이용 하였다. 가시광선에 따른 제조한 N도핑 TiO 2 광촉매의 염료 분해능을 측정하기 위해서 사용한 염료로는 Acros에서 제조한 메틸렌블루 (Methylene blue) 를 사용하였다.
2.2. 졸겔법을 이용한 TiO 2 광촉매 제조
TiO 2 광촉매를 제조하기 위하여 TTIP 28.4 g와 IPA 200 mL를 교반 기를 이용하여 10 min 동안 교반하였다. 제조된 용액에 물 72 g을 가 수분해반응과 응축반응이 이루어지도록 천천히 넣어주면서 1h을 교 반하였다. 그 후 질산을 넣고 천천히 30 min 교반 후 IPA를 이용한 여과를 거쳐 제조된 TiO 2 를 건조기를 이용하여 50 ℃에서 12 h 동안 건조하였다. 상기 방법을 Figure 1에 간단한 모식도로 나타내었다.
2.3. N도핑 TiO 2 광촉매 제조
상기 졸겔법으로 제조한 TiO 2 를 고온로를 이용하여 승온 속도를 1 ℃/min으로 600 ℃에서 공기분위기로 2 h 열처리를 한다. 열처리 된 TiO 2 에 암모니아와의 반응시간을 달리하여(15∼60 min), N도핑 정도 가 다른 TiO 2 를 제조한다. 제조된 시료의 열처리온도와 암모니아의 처리시간 및 그 시료명을 Table 1에 정리하였다.
2.4. N도핑 TiO 2 의 특성 평가
N도핑된 TiO 2 광촉매 입자의 결정성을 알아보기 위하여 X선 회절 장치(X-ray Diffraction; XRD)를 사용하였으며, 그 표면 화학성분 및 화학결합 구조를 분석하기 위하여 X선 광전자 분광기(X-ray photo- electron spectroscopy; XPS) 를 이용하였다. 그리고 제조된 N도핑 TiO 2
광촉매 입자의 크기와 입자형태를 관찰하기 위하여 주사전자 현미경 (scanning electron microscope; SEM) 을 사용하였다.
2.5. 광분해 측정
각 반응조건에 따라 제조된 TiO 2 광촉매의 분해 특성을 알아보기 위하여 10 ppm의 메틸렌블루 용액 100 mL에 각각의 시료 0.3 g을 각 각의 비커에 첨가시킨 후 태양광으로 조사하였다. 이 때 조사된 태양 광의 세기는 조도측정기(digital illumination meter; INS, DX-200)를 이용하여 측정하였다. 태양광으로 조사하면서 일정한 시간 간격으로 반응액을 채취하여, 자외선‐가시광선 분광광도계(UV-Visible spec- trophotometer; UV-Vis) 를 통하여 반응시간에 따른 염료의 농도를 관 찰하였고, N도핑 정도에 따른 TiO 2 광촉매의 광활성의 상관관계를 살 펴보았다.
3. 결과 및 고찰
3.1. 제조된 TiO 2 광촉매에 대한 SEM 관찰
Figure 2는 소성하기 전의 TiO 2 와 600 ℃에서 소성된 TiO 2 의 SEM 이미지를 보여주고 있다. SEM 이미지 형상 결과로부터 TiO 2 광촉매는 일차적으로 생성된 작은 입자들이 응집하여 큰 이차입자(응집입자)를 형성하는 클러스터 형태를 이루고 있는 것을 (a)와 (c)를 통해 확인할 수 있었다. 이는 산 촉매 및 졸겔법에 의하여 TiO 2 를 제조할 때 발생 하는 가수분해 및 축합 반응에 의한 입자간의 응집 때문인 것으로 판 단된다[13].
또한, 열처리 전의 TiO 2 분말의 입자 크기에 비해 600 ℃에서 소성
된 TiO 2 의 응집입자 크기가 조금 증가함을 알 수 있었으며, 소성 전의
응집입자는 크기가 대략 1∼3 µm이지만 600 ℃에서 소성된 TiO 2 응
집입자의 크기는 2∼4 µm 정도의 크기로 증가하는 것을 확인할 수 있
었다. 이는 고온의 열처리는 TiO 2 입자의 크기를 증가시켜 결정성을
높여주기 때문이고, 600 ℃의 고온 열처리는 소성현상을 증가시켜, 상
대적으로 더 크게 응집된 덩어리의 입자가 형성되었음을 보여준다
Figure 2. SEM images of samples prepared in this study; (a) and (b) : sample before calcination, (c) and (d) : sample after calcination at 600 ℃.
Figure 3. SEM images of samples; (a) RT and (b) 60NT.
Figure 4. XRD patterns of different samples prepared in this study.
[14]. Figure 3은 소성 후 암모니아를 처리하지 않은 원료 TiO 2 와 1 h 동안 암모니아 처리를 한 TiO 2 를 비교하기 위하여 나타낸 SEM이미지 이다. SEM이미지 결과로부터 암모니아로 처리하지 않은 원료 TiO 2 와 1 h 동안 암모니아 처리를 한 TiO 2 의 응집입자 크기 및 모양이 상당한 차이를 보여 주고 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 암모니아를 처리하지 않고 600 ℃에서 열처리만 된 RT 시료보다, 600 ℃ 처리 후 암모니아 를 1 h동안 흘려준 60NT의 TiO 2 의 응집입자 크기가 크게 작아졌음을 확인 할 수 있었다. 또한 본 논문에서 SEM 이미지로는 나타내지 않았 지만, 다른 조건의 TiO 2 의 시료들도 1 h 동안 암모니아를 흘려준 상기 시료와 유사하게 응집상태 및 모양의 변형과 그 입자크기가 크게 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
3.2. 표면 개질된 TiO 2 광촉매의 XRD에 의한 결정성 분석 TiO 2 제조 후 결정성을 분석하기 위하여 X선 회절(XRD)로 측정하 였다. Figure 4는 600 ℃의 소성처리 후 암모니아 처리 조건에 따라 처리된 TiO 2 광촉매와 도핑이 되지 않은 원료 TiO 2 광촉매에 대한 X선 회절 패턴을 나타낸 것이다. TiO 2 는 무정형의 브루카이트와 결정상인 아나타제, 루타일의 세 가지 구조를 가지며, 이러한 형상은 일반적으 로 그 출발물질과 용매, 촉매, 코팅방법, 소성온도 등에 의해 결정된다 [15]. 대표적인 아나타제 피크인 (1 0 1)는 2θ가 25.48에서 관찰 할 수 있으며, 대표적인 루타일 피크인 (1 1 0)는 2θ가 27.58에 존재하는 데[16], 본 실험으로부터 얻어진 XRD 분석 결과로부터 아무 처리하 지 않은 원료 TiO 2 에서 아나타제 및 루타일 두 가지 형태의 피크를 모두 관찰 할 수 있었다. 암모니아 처리를 하지 않은 RT에서 아나타 제 피크가 가장 높게 나왔으며 다음으로 15 min 암모니아 가스처리
한 15NT, 그리고 30NT 다음이 45NT 순으로 각각 아나타제 피크를 관찰 할 수 있었다. 또한, 아나타제 피크가 가장 낮게 나온 60NT에서 는 이에 반하여 루타일 피크가 가장 높게 나타났음을 관찰 할 수 있었 다. 일반적으로 TiO 2 의 상전이는 보통 800 ℃에서 많이 진행된다고 알 려져 있지만, 암모니아로 처리된 본 실험조건에서는 루타일 피크를 600
℃에서도 관찰할 수 있었다. 이와 같은 결과로 800 ℃보다 낮은 온도 에서도 루타일형을 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있으며, 이는 소성 시에 그 승온 속도가 느리면 800 ℃보다 낮은 온도에서도 아나타제와 루타일의 혼성이 나타난다는 연구 결과와도 일치함을 알 수 있었다 [17]. 본 실험에서 Sol-gel로 제조한 TiO 2 는 1 ℃/min의 낮은 승온 속 도로 소성하였기 때문에 800 ℃보다 낮은 온도인 600 ℃에서도 루타 일형의 TiO 2 를 얻은 것으로 판단된다. X선회절 분석 결과로부터 600
℃에서 소성된 원료 TiO 2 에서 암모니아를 이용하여 각각 15, 30, 45, 및 60 min의 반응시간으로 N도핑을 실시함에 따라 아나타제 피크는 크게 줄어들고, 루타일 피크가 상대적으로 상당히 증가하는 경향성을 나타냄을 확인 할 수 있었다. 이것은 TiO 2 의 결정구조 및 상전이가 소 성 온도뿐만 아니라 암모니아 표면 개질 처리 등 이외의 다른 요인에 의해서도 영향을 받을 수 있음을 보여 주고 있다. 암모니아가 고온에 서 TiO 2 와 반응함에 따라 N원소가 -Ti-O의 구조에 도핑 됨으로써 아 나타제형이 루타일형으로 상전이가 이루어 진다는 것을 알 수 있다.
또한, 암모니아와의 반응시간이 길어지면 N원소가 TiO 2 의 표면에 상 대적으로 많이 도핑되어 그 결과 TiO 2 의 구조에 영향을 주게 되어 아 나타제형에서 루타일형으로 상전이가 상대적으로 많이 진행됨을 알 수 있다[18].
3.3. X선 광전자 분광기를 이용한 TiO 2 표면 분석
TiO 2 입자의 원자가 상태를 분석하여 질소의 도핑 여부를 조사하기
위해 X선 광전자 분광기를 이용하여 분석하였고, 그 표면조성 및 성
분 비율에 대한 결과를 Table 2에 나타내었다. 원소구성은 X선 광전자
분광기 분석 결과를 통해 나온 데이터의 각 원소의 피크면적을 백분율
로 계산하는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 나타낸 것이다. 이 X선 광
전자 분광기 결과로부터 600 ℃에서 소결한 TiO 2 인 RT에서 나타나지
않았던 N 성분의 조성이 암모니아를 이용하여 반응함으로써 그 N성
분 조성이 15NT는 0.8, 30NT는 1.3, 45NT는 1.7, 그리고 60NT는
2.6%로 반응 시간에 따라 각각 증가함을 알 수 있었다. 또한 Ti의 양과
O 성분의 조성도 반응시간에 따라 변화함을 확인할 수 있는데, 특히 O
성분의 조성은 N성분 조성이 증가함에 따라 상대적으로 감소하고 있
Table 2. The Elemental Composition of the Prepared Samples Determined by XPS
Elemental composition (%) Samples
RT 15NT 30NT 45NT 60NT
Oxygen 70.1 69.3 68.6 68.1 67.3
Titanium 29.8 28.8 28.7 27.9 28.1
Nitrogen ‐ 0.8 1.3 1.7 2.6
Figure 5. XPS spectra of Ti 2p for titania prepared in this study.
Figure 6. XPS spectra of N 1s for different samples prepared in this study.
Figure 7. Illustration of the possible formation mechanism of N doped TiO 2 .
Figure 8. Methylene blue photodegradation of NH 3 gas treated TiO 2 photocatalysts.
음을 알 수 있었다.
Figure 5 는 암모니아와 반응한 TiO 2 에 대하여 X선 광전자 분광기를 이용하여 Ti 2p에 대한 코어레벨을 나타낸 결과이다. Figure 5로부터 X 선 광전자 분광기 결합에너지는 격자에 도핑제가 결합된 것을 알 수 있으며, 이 결과로부터 RT의 피크가 가장 높고, 다음으로 15NT, 30NT, 45NT 마지막으로 60NT의 순으로 피크의 정도가 낮아지고 있 음을 확인 할 수 있었다. 즉, TiO 2 와 N원소와의 도핑 반응에 의하여 Ti와 Ti 원소들간의 결합력이 낮아진 것으로 사료된다. Figure 6은 X선 광전자 분광기를 이용한 N 1s에 대한 결과로 TiO 2 에 N의 결합의 정도를 확인 할 수 있다. N 1s의 피크는 대략 400 eV부근과 402 eV에 서 나타난 것을 확인 할 수 있으며, N 원소는 TiO 2 광촉매의 활성을 증가시키는 역할을 하는 것으로 보고되고 있다[19,20]. 본 실험에서 이용된 암모니아의 반응시간에 따라서 그 표면조성이 낮은 관계로 확실한 차이를 구별하기는 다소 어렵지만 N 1s의 피크가 변화됨을 확인 할 수 있는데 이는 암모니아 가스주입 정도에 따라서 N 성분이 도핑의 정도가 다르기 때문인 것으로 생각된다. 암모니아와 반응하지 않은 RT시료의 경우보다 암모니아와 반응하여 N이 도핑 된 15NT, 30NT, 45NT, 60NT시료들의 피크 정도가 더 높아지고 있음을 확인할 수 있다. 따라서 암모니아의 반응시간에 따라 TiO 2 의 표면에 N성분 조성이 증가되고 이에 따라 광촉매 활성이 증가 할 것으로 기대된다.
Figure 7 에 N 성분이 도핑되는 메커니즘을 모식도로 나타내었다[21].
3.4. N도핑 TiO 2 광촉매의 광활성 평가
본 실험을 통하여 제조된 N도핑 TiO 2 광촉매의 염료분해를 통한 광 활성 효과를 확인하기 위하여 메틸렌블루 염료를 사용하였다. Figures 8과 9은 Beer-Lambert 식을 바탕으로 태양광으로 조사된 TiO 2 광촉매 (RT, 15NT, 30NT, 45NT, 60NT)의 초기 농도 10 ppm을 갖는 메틸렌 블루 염료의 광분해에 따른 농도변화를 보여 주고 있다. Figure 8의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 실험에서 제조된 광촉매를 암실에서
관찰한 결과 메틸렌 블루의 분해가 전혀 일어나지 않았고, 빛에 의해 분해가 된 것을 확인할 수 있다. 또한 TiO 2 광촉매의 N도핑 정도에 따라 그 광분해 효과가 크게 다르다는 것을 보여주고 있다.
본 실험에서 제조된 시료에서는 초기 제거율이 비교적 빨라서 태양 광조사 10 min 동안의 제거율이 최종 염료분해의 80∼90%에 달하는 분해가 이루어짐을 확인할 수 있었다. 또한, 도핑되지 않은 NT시료는 역시 초기 분해율이 우수하나 다소 낮은 약 50% 정도를 나타내었다.
N 원소가 도핑 됨에 따라 광분해 효율이 증가함을 알 수 있었고, 가장
광분해 효율이 좋은 45NT는 70%정도의 분해를 나타내었다. 반면에
N의 도핑량이 가장 큰 60NT의 경우에는 초기 분해율도 12%에 미치
지 못하고 최종적으로도 15%를 넘지 못하는 낮은 제거율을 보이며,
Figure 9. Photodegradation of Methylene blue by solar light.
오히려 600 ℃에서 소성하여 제조한 RT시료보다도 광분해 정도가 더 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
이 같은 결과가 나타나게 된 주된 요인은 N의 도핑 정도와 TiO 2 의 구조형상에 기인한 것으로 판단된다. 즉, TiO 2 의 표면에 N도핑에 의 해 TiO 2 의 밴드갭이 감소하여 광활성이 좋아지는 긍정적인 효과가 있 는 한편[22], 앞서 고찰한 것처럼, 조건에 따라 아나타제 구조와 루타 일의 구조가 적절하게 혼합되어있는 형태라면 광효율은 증가가 되나, 아나타제 구조보다 루타일의 구조가 증가하게 되면 오히려 광분해의 효과가 떨어진 다는 것을 알 수 있었다[23]. 암모니아 가스를 오랫동 안 주입한 60NT의 경우 N원소의 영향으로 TiO 2 의 구조는 루타일의 강도가 강해지고 아나타아제의 강도가 약해지는 XRD결과로 인하여 N 도핑에 의한 밴드갭 감소의 긍정적인 효과보다는 구조에 의한 염료 분해능이 감소가 됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 실험조건에서 1 h 이후에는 TiO 2 의 광분해 효율은 밴드갭의 영향뿐만 아니라 아나타아 제와 루타일의 구조적인 분율차이 또한 많은 영향을 주는 것으로 평 가되며, 암모니아에 의한 N원소의 TiO 2 도핑은 밴드갭이 감소하는 긍 정적 효과와 더불어, TiO 2 의 결정의 구조적 변화에도 관여하는 것으 로 사료된다.
4. 결 론
졸겔법 및 암모니아 반응을 이용하여 N 도핑된 TiO 2 광촉매를 제조 한 후 태양광조사를 하여 염료분해를 실시하였다. 암모니아 반응에 의하여 N성분이 TiO 2 의 표면에 도핑 됨으로써, 생성된 N성분이 -Ti-O 와 반응하게 되어 아나타아제 형태의 TiO 2 가 루타일 형태로 상전이가 일어나기 때문에 입자의 구조에 변화가 생기는 것을 알 수 있었다.
암모니아와 TiO 2 의 반응 시간에 따라 N성분의 도핑 정도가 달라지 며, N성분 조성이 표면에 도핑되어 있을수록 Ti 2p의 피크가 낮아짐 을 알 수 있었다. 본 연구에서 암모니아의 반응시간에 따른 제조된 N 성분 도핑 TiO 2 시료와 Raw TiO 2 시료의 광분해능을 측정해본 결과, 대체로 N성분이 도핑된 TiO 2 의 경우는 밴드갭의 감소로 광분해 효율 이 증가됨을 알 수 있었다. 하지만 과도한 N성분 도입은 TiO 2 의 결정 구조에 변화를 주어 광분해 효율이 감소된다는 것을 확인 할 수 있었다.
참 고 문 헌
