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TiO2 광촉매를 이용한 수용액 내의 벤즈알데히드의 광분해반응
최경희 ( Choe Gyeong Hui ),안병준 ( An Byeong Jun ),장원길 ( Jang Won Gil ),신형식 ( Sin Hyeong Sig ),양오봉 ( Yang O Bong ) 한국공업화학회 2003 공업화학 Vol.14 No.7
자외선 조사하에서 TiO₂를 촉매로 하여 벤즈알데히드의 광촉매 분해반응을 행하였다. 침전법에 의하여 제조된 여러 가지 TiO₂촉매의 활성을 비교하였고 반응조건에 따른 광분해 활성을 조사하였다. 벤즈알데히드의 초기농도가 6 ppm일때 P25촉매가 가장 우수하였으며, 광촉매량을 1~10 g/L로 변화시킨 결과 5 g/L에서 6 h 후에 96%의 제거율로 최대를 나타냈다. 100%의 아나타제로된 P101과 P102 촉매는 P25보다 비표면적이 4배 이상이었으나 벤즈알데히드의 분해 활성은 P25 보다 낮았다. 벤즈알데히드의 분해 메카니즘을 규명하기 위한 in-냐셔 FT-IR 특성 분석 결과 TiO₂ 표면에 가스 상 O₂로부터 반응종인 O^(-)(ads)과 OH radical이 형성되고, TiO₂에 흡착된 벤즈알데히드가 O^(-)(ads)의 공격을 받아 벤젠고리가 끊어져 알코올이 형성되며, 알데히드 → 카르복시산 → nCO₂ + nH₂O으로 완전 산화되는 광산화 반응 mechanism을 제안할 수 있었다. Photocatalytic degradation of benzaldehyde in aqueous phase has been investigated with various TiO2 catalysts under UV irradiation. Photocatalytic activities of p25(Degussa) and TiO₂ (P101 and P102) prepared by a precipitation method were studied as a function of reaction condition. The maximum degradation rate, 96% of benzaldehyde (initial concentration 6 ppm) was achieved with 5g/L of P25 in the range of 1-10g/L photocatalyst. P101 and P102 TiO₂ exhibit lower activity than P25 even though these have 100% anatase phase and about 4 times higher specific surface area than P25. By in-situ FT-IR study, we could propose the photo-degradation mechanism of benzaldehyde as following sequence : at first, O^(-)(ads) and OH radical were formed from oxygen gas on TiO₂; alcohol was formed due to the cession of aromatic ring which was attacked by O^(-)(ads); again oxidized to aldehyde, carboxylic acid and finally to carbon dioxide and water.
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