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2018년 10월호 [특집] 냄새의 매니지먼트 기술 2

물이나 알코올에 분산 가능한 나노입자형 유기 광촉매(J-cat)에 의한 냄새의 제거

물이나 알코올에 분산 가능한 나노입자형 유기 광촉매(J-cat) 에 의한 냄새의 제거

 

광촉매를 활용한 환경정화에서의 응용이 활발히 이루어졌던 90년대 중반 소취기능으로서의 광촉매는그 중에서도 가장 효과가 있었던 것이었다1) . 실제로 TiO2 (티타늄다이옥사이드)에 의한 공기청정장치는 실용화 되어 지금도 병원의 대합실 등에서 쉽게 볼 수있으며 대형마트에 가면 광촉매가 담지된 거치형 소취재를 볼 수 있다.

 

그림1 J-cat(좌)와 n형 반도체 광촉매(우)의 원리도

 

 

광촉매의 분야에서는 자외선에만 응답하는 TiO 2 광촉매에 대해 가시광선 응답화가 커다란 과제였다. 그리고 많은 가시광선 응답형 광촉매가 개발되어 왔지만 그것들의 대부분은 각종 천이원소를 함유하고 있는 것이었다. 그에 반해 필자들은 유기소재를 베이스로 한 광촉매에 계속 주목해 왔다. 그 특징을 아래에 정리한다.

 

1) 유기재료 베이스이며 금속을 전혀 함유하지 않아도 광촉매로서 작용할 수 있다.
2) 모든 가시광선에 광 양자 수율로 응답한다.
3) 마이크로 유체 디바이스에 의해 낮은 코스트로 대량생산(kg/min레벨)이 가능하다.

 

1번의 유기재료인 점은 종이나 플라스틱제품과 섞어서 악취를 제거하는 것을 반복적으로 사용하는 경우에 유용하다. 예를 들어 반복적으로 사용한 후에 기재와 함께 버려도 금속을 함유하지 않는다. 2번의 높은 양자 수율은 태양전지와 같은 p-n접합체라는 점에서 힘이 되는 바가 크다. 그렇기 때문에 접합 (junction)체의 촉매(catalyst)에 빗대어 J-cat의 상표등록을 도쿄공업대학에서 하고 있다. 본고에서는 J-cat의 원리부터 악취물질 분해 사례와 낮은 코스트로 제조하는 방법까지 소개하고자 한다.

 

악취물질 중에서도 유기화합물은 전자상태가 높으며 산화반응에 의해 CO2까지 분해가 가능하면 악취는 제거된다. 이것을 빛으로 일으키는 것이 광촉매적인 악취물질의 분해이다.

 

長井圭治(나가이 케이지, Keiji Nagai)

 

※ 이 기사는 프레그런스저널코리아에 수록된 기사입니다. 이 기사의 전체 내용은 프레그런스저널코리아 2018년 10월호에서 확인하실 수 있습니다.

 



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