산화타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해

1. 서론

전자와 홀의 생성 및 이들이 상호작용하여 화학반응을 촉진하는 과정이다. 산화타이타늄은 결정 구조에 따라 루틸(rutile)과 아니타제(anatas두 가지 주요 형태로 존재한다. 이들 광학적으로 다양한 특성을 가지고 있으며, 특히 아니타제 형태가 광촉매로서는 더 높은 활성을 보인다. 이는 아니타제가 더 낮은 밴드갭을 가지고 있어 더 넓은 범위의 파장의 빛을 흡수할 수 있기 때문이다. 이 과정에서 자외선(UV) 광선이 산화타이타늄에 충돌하게 되면, 에너지가 전자에게 전달되고 전자는 전도대(conduction band)로 전이된다. 이와 동시에 빈 자리, 즉 홀(hole)이 형성된다. 이 구역에서 전자와 홀은 각각 화학적으로 반응 가능한 상태로 존재하며, 이는 유기 화합물의 분해를 시작하는 촉매 작용을 위한 기본적인 단계가 된다. 산화타이타늄 광촉매의 작용 메커니즘은 복잡하지만, 주로 산소와 물과의 반응을 통해 반산화제와 산화제를 생성하는 과정을 포함한다. 생성된 전자들은 다양한 반응에 참여하여 유기 분자와 반응하게 되며, 이 과정에서 자유 라디칼들이 형성된다. 이 자유 라디칼들은 공격적인 화학 종으로, 유기 물질을 산화하여 분해하는 데 중요…