Ce-TiO2의 촉매 반응성 연구 / N2-Ar 플라즈마와 그 잔광의 특성 연구

Abstract

촉매는 화학산업 및 환경분야에서 널리 사용되고 있으며 이중 TiO2는 널리 사용되고 있는 금속 산화물 촉매로써, 많은 연구가 이루어 지고 있다. 이러한 TiO2의 반응성을 높이기 위한 방법으로 우리는 기존의 TiO2에 새로운 금속 산화물(CeO2)을 첨가하는 방법과, 특정한 모양(sheet)을 갖는 TiO2를 수열합성법을 이용하여 합성하고 각각의 경우에 대해 반응성을 비교하였다. 또한 합성한 촉매의 특성을 분석하고자 XRD, UV-Vis DRS, SEM등을 이용하였으며, 위의 분석을 통하여 합성한 촉매의 결정상, 결정모양, 밴드 갭 등을 확인하였다. 합성한 촉매의 반응성을 비교하고자 에탄올의 촉매분해실험을 진행하였으며 그 결과 아세트알데히드, 에틸렌, CO2와 물의 생성을 확인하였으며, CeO2를 첨가한 양이 많을수록 아세트알데히드의 생성이 증가하는 경향성을 확인하였다. 하지만 에틸렌의 경우 TiO2의 결정모양이나 CeO2를 첨가한 양에 따른 의미있는 경향성을 확인할 수 없었다.

플라즈마의 경우 산업에서 CVD, 에칭, 도핑등에 널리 사용되고 있으며 최근에는 이러한 플라즈마의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 따라서 플라즈마를 사용하기 전에 플라즈마의 특성을 분석하고 특성에 맞는 플라즈마의 사용이 요구되고 있다. 이러한 플라즈마의 특성을 연구하기 위해 석영관을 이용하여 반응기를 만들고 석영관 내부에서 N2와 Ar-20%N2 플라즈마를 발생시키고 생성된 플라즈마(진동온도 및 회전온도, N2+/N2 ratio)와 그 잔광(afterglow)의 특성([N], [N2A], [N2(X,υ>13)], [N2+])을 분석하였다. 또한 RF power와 반응가스의 유량, 반응기 내부 압력을 변화시키면서 플라즈마와 그 잔광(afterglow)의 특성변화에 대해 연구하였다. 플라즈마의 진동온도와 회전온도는 RF power를 증가시킴에 따라 증가함을 확인하였으며, 잔광(afterglow)의 경우 각각의 조건에서 [N], [N2A], [N2(X,υ>13)], [N2+]를 구하였다. 잔광의 경우 N2와 Ar-20%N2의 흘려준 N2 가스의 양이 차이가 남에도 [N], [N2A], [N2(X,υ>13)], [N2+]는 크게 차이 나지 않음을 확인하였다.