수소 생성 및 수처리를위한 태양 광 활성 재료

TIO2와 같은 태양 광 활성 재료에는 광범위한 응용 분야가 있습니다. 태양 광 (PV) 세포, 수소 생성, 수처리 등에 사용할 수 있습니다.

환경 친화적 인 특성, 끝없는 출처 및 비용 효율성으로 인해 재생 에너지 자원에 대한 수요는 매일 증가하고 있습니다. 다양한 재생 가능 연료가 본질적으로 제공되며 에너지 생성에 사용될 수 있습니다. 그러나 수소 연료는 에너지 함량 및 오염 효과 측면에서 가장 효율적입니다. 수소는 다른 방법으로 생성됩니다. 물 분할 및 바이오 매스 전환. TIO2 촉매는 UV 조사의 존재하에 활성화되고 광촉매 물 분할을 통해 수소를 생성한다 [1]. 태양 광 PV 셀을 사용한 물 분할도 매우 인기가 있습니다.

물은 귀중한 천연 자원입니다. 물은 다양한 산업 폐수에 의해 오염됩니다. 이 폐수는 추가 사용을 위해 처리 및 재활용 할 수 있습니다. 물 재활용은 담수 소비와 환경 오염을 줄입니다. 고급 산화 공정 (TIO2 및 UV 조사 사용)은 폐수 처리에 매우 인기있는 방법입니다. 이 UV/TIO2 공정은 오염 물질을 산화시키고 독성 최종 제품을 덜 생성합니다 [2].

상기 언급 된 방법 모두에서, TIO2 광촉매는 활성에 UV 조사를 사용한다. 이 광촉매는 3.2 eV의 밴드 갭을 갖는다. 따라서 UV 빛이있을 때 활성화됩니다. 태양 조사에는 매우 적은 부분의 UV가 포함되어 있기 때문에 인공 UV 소스를 사용해야합니다. 이러한 프로세스의 경제적 운영을 위해서는 가시 광선의 활용이 필요합니다. 따라서 가시 광선/태양 활성 TIO2 광촉매를 개발하기위한 막대한 연구가 수행되었습니다 [3].

TIO2의 광촉매 활성은 구조적, 형태 학적 및 광학적 특성과 같은 다양한 요인에 의존한다. Singh 및 Dutta의 연구에서, 졸-겔 공정은 TIO2를 합성하는데 사용된다. 합성 공정 동안 공정 파라미터의 적절한 제어는 결정도 및 표면적이 촉매의 전반적인 성능에 중요한 역할을하기 때문에 TIO2 품질을 향상시켰다. 소성 온도와 pH는 최적의 입자 크기와 결정 크기를 얻기 위해 제어됩니다 [3]. 그림 1. 응집 속도는 온도에서 다르다는 것을 보여줍니다. 합성 된 tio ₂ 분말은 미세 입자로 구성되며 더 높은 온도에서 추가 소성에서 증가하는 더 낮은 응집 속도를 나타냅니다.

촉매의 특성화는 조성, 결정 특성, 밴드 갭 에너지, 입자 크기, 표면적 등을 결정함으로써 촉매의 성능을 확인하기 때문에 중요하다. 특성화는 XRD, Fe-SEM, UV-Vis Spectroscopy, FTIR, Raman Spectroscopy 및 BET 표면적과 같은 다양한 방법을 사용하여 수행된다 [3].

TIO2 및 TIO2 기반 촉매와 같은 재료를 사용하여 에너지 위기와 수질 오염이 감소 할 것입니다.

이러한 발견은 최근 저널 Advanced Powder Technology에 발표 된 향상된 구조 및 광학적 특성을 갖는 태양 광 활성 TIO2 나노 입자의 합성 및 특성화라는 제목의 기사에 설명되어있다.  이 작업은 Dhanbad의 Indian Institute of Technology (ISM)의 Rohini Singh과 Suman Dutta가 수행했습니다.

참조

1. Suman Dutta; 생산, 수소 저장 및 에너지 자원으로서의 활용에 대한 검토; 산업 및 공학 화학 저널 20 (4) 2014, 1148–1156
2. s. Dutta, S.A. Parsons, C. Bhattacharjee, P. Jarvis, S. Datta, S. Bandyopadhyay; TIO2 표면에서 반응성 RED 198의 흡착 및 광채에 대한 동역학 연구; 화학 공학 저널 155 (2009) 674–679
3. Rohini Singh, Suman Dutta; 향상된 구조 및 광학적 특성을 갖는 태양 광 성 TIO2 나노 입자의 합성 및 특성; 고급 분말 기술 29 (2) 2018, 211-219
4. Rohini Singh, Suman Dutta; TIO2/TIO2- 보조 촉매를 사용한 광촉매 반응을 통한 H2 생성에 대한 검토; 연료 220 (2018) 607-620