광촉매로서의 ilmenite의 숨겨진 보석

광촉매는 광촉매에 의한 빛의 존재하에 광 반응의 가속이다. 광촉매가 빛 (즉, UV 광)에 노출됨에 따라 강한 산화 라디칼이 생성 될 것이다. 이러한 일반적으로 알려진 라디칼은 하이드 록실 (OH •) 및 과산화물 (O ₂ 입니다 •). 이러한 라디칼은 재정의 유기 화합물을 이산화탄소와 물로 분해하는 데 책임이 있다고 잘 알려져 있습니다.

연구 된 광촉매가 많이 있으며 가장 상징적 인 예 중 하나는 이산화 티타늄 (Tio ₂ 입니다. ). 그림 1은 TIO ₂ 의 메커니즘을 보여줍니다 광촉매로서. 처음에는 tio ₂  광 에너지에 의해 조사 된 다음 원자가 밴드의 전자가 전도 대역으로 점프하게됩니다. 이것은 각각 원자가 및 전도 대역에서 양의 구멍 (H) 및 음성 전자 (E)를 생성합니다. 그런 다음 전자 및 구멍은 유기 오염 물질을 분해하기 위해 산화제를 생성합니다.

tio ₂ Photodegrade 유기 오염 물질에 관리되며 UV 빛에서만 효과적이며 태양 광 스펙트럼의 5% 만 구성합니다. 따라서 Tio 2 의 효율성을 높이기 위해 많은 노력이 이루어졌습니다. 철, 마그네슘, 바나듐 등과 같은 금속 도핑에 의한 가시 광선으로, 많은 연구자들은 적절한 양의 도펀트를 tio ₂ 에 추가하고 있습니다. . 그럼에도 불구하고, tio ₂ 로 구성된 천연 미네랄에 대한 연구가 부족합니다. , 잠재적 광촉매와 같은 철과 같은 도펀트를 포함하는 Ilmenite와 같은,

Ilmenite는 Manaccanite로도 알려진 천연 미네랄이며 이상화 된 포뮬러 Fetio _{3을 갖는 티타늄-철 산화물 미네랄을 포함합니다.}  Ilmenite의 물리적 속성과 구조는 그림 2에 표시됩니다. 일반적으로 Tio ₂ 지구상의 모든 대륙 에이 광물의 방대한 퇴적물이 있기 때문에 Ilmenite에서 추출됩니다. Ilmenite는 tio ₂ 로 구성되기 때문에 ,이 미네랄은 광촉매 활성을 가질 수 있습니까?

이론적으로, Ilmenite는 tio ₂ 의 존재 덕분에 광촉매 특성을 가져야합니다. . 그러나, Ilmenite의 광촉매 특성은 Tio 2 의 특성보다 낮을 수 있습니다. 철 이온 및 기타 외국 물질의 존재로 인해 그 구조에. 반면에, 철 이온은 또한 여기 전자가 OH를 형성하기 전에 전도 밴드에 도달 할 수있는 쉬운 통과를 만들 수있다. 따라서 가시 광선에서 기능 할 수 있습니다. 2011 년에는 페놀의 사진 저하에 대한 일 메 나이트의 효과를 평가하기위한 연구가 수행되었습니다. 이 연구는 온도, pH 등과 같은 몇 가지 요인이 고려되지 않았기 때문에 광촉매로서 Ilmenite의 전체 그림을 밝히지 않았습니다.

최근에, Ilmenite는 태양 광 조사 하에서 높은 광촉매 효과를 입증하였으며, 이는 2 시간 내에 완전히 광도그그테드 반응성 블루 5 (Azo Dye)가 가능 하였다. 이 연구는 Ilmenite의 표면 전하의 특성으로 인해 산성 조건 하에서 Ilmenite의 전체 용량이 드러났다는 것을 보여 주었다. Ilmenite는 중성 주변에서 음전하 표면을 가졌으며 (pH 7) 표면 전하는 원점의 원천에 따라 pH 1 - 4의 범위에서 양성으로 이동했습니다. 이러한 이유로, 양전하 표면은 촉매의 표면에서 광 분해가 발생함에 따라 음의 하전 아조 염료를 일장나이트 표면으로 끌어 당기기 쉽다.

다른 연구에서, Ilemnite는 철분 함량을 조정하기 위해 염산으로 사전 처리되었다. 과량의 철은 양자 터널링을 통한 흥분된 전자의 재조합 센터 역할을하기 때문에 구조의 많은 양의 철분이 광촉매를 지연시키기 때문입니다. 그러므로 빠른 재조합은 이러한 라디칼의 형성을 억제합니다.

사전 처리 된 Ilmenite는 낮은 밴드 갭 (2.84 eV), 높은 표면적 (37 m/g) 및 낮은 재조합 속도와 같은 다양한 상승 효과로 인해 높은 광촉매 활성을 갖는다. 적절한 양의 철 (1.62 at.%)을 갖는 사전 처리 된 Ilmenite는 RAW Ilmenite와 비교하여 pH 3에서 30 분 이내에 RB5 염료를 완전히 포토 로그레이드하여 동일한 조건 하에서 40% 사진 분해를 달성했습니다. 이러한 발견은 자연 미네랄 인 Ilmenite를 사용하여 광촉매를 혁신하는 열쇠가 될 수 있습니다.

이러한 결과는 최근에 Journal Advanced Powder Technology에 발표 된 광촉매 분해를위한 철과 Ilmenite의 관계라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다.  이 작업은 말라야 대학교, 구안 팅 팬 및 토마스 C.K의 Ru Bin Lee, Kian Mun Lee 및 Chin Wei Lai가 수행했습니다. National Taipei University of Technology의 Yang과 말라야 대학교의 Joon Ching Juan과 Monash University Sunway 캠퍼스. 이러한 결과는 최근에 저널 Chinese Chemical Letters에 발표 된 반응성 블랙 5 염료에 대한 Ilmenite :특성 및 광분해 운동이라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다.  이 작품은 Ru-bin Lee, Joon-Ching Juan, Chin-Wei Lai 및 Malaya University의 Kian-Mun Lee가 수행했습니다.