Transcript 화염 에어로졸 반응기를 이용한 TiO2 광촉매의 제조

화염 에어로졸 반응기를 이용한 TiO2 광촉매의 제조
Manufacturing of PhotoCatalytic - TiO2 by a Flame Aerosol Reactor
장한권, 장혁상
영남대학교 환경공학과 환경에어로졸공학 연구실
Introduction

휘발성 유기화합물과 질소산화물의 환경학적 문제점 대두

휘발성유기화합물의 효과적인 제어방법으로서 UV-광학촉매전환기법이
널리 사용

촉매가 가지는 비표면적이 촉매의 성능을 지배

촉매분말의 형상제어를 통한 촉매성능 개선가능

화염 에어로졸 반응기를 이용한 형상제어된 촉매분말 제조

광산란법과 전자현미경을 이용한 촉매분말의 형상제어기법을 연구
Experimental Conditions
Methane Feed Rate
300 ㎤/min
Air Feed Rate
3000 ㎤/min
Molar Equivalence Ratio
0.95
N2 Feed Rate through TiCl4 bubbler
60 ㎤/min
Isothermal Chamber Temperature
2.8 C
Schematic of Experimental Systems
Axial Direction: Z
Burner
Flat Flame Front
Radial Direction: r
Air
Methane
Nitrogen
Mass Flow Controller
Isothermal Chamber
? 26mm
Capillary Tube
(Stainless Steel, I.D: 0.85 mm, O.D: 1.1 mm)
Cooling Water Bath
Prefiltered Air
CH 4
TiCl 4
Schematic of a Premixed Flat Flame Burner
TiCl 4 Bubbler
Schematic of Reactants Supply
Schematic of Light Scattering Measurement System
3
1. He-Ne Laser
2. Chopper
3. Rotator
4. Burner
5. Axial Control Motor
6. Angular Control Motor
7. Slits
8. Polarizer
9. Laser Line Filter
10. Photomultiplier Tube
11. High voltage Supplier
12. Beam Trap
13. Lock-in Amplifier
14. Data Acquisition System
5
1
12
4
2
6
7
8
9
10
14
11
13
Temperature Variation
Centerline temperature variation
as a function of axial distance, z, at r = 0 mm
Radial temperature variation
at different axial locations.
1600
1600
z = 5mm
z = 10mm
z = 15mm
z = 20mm
z = 25mm
z = 30mm
z = 35mm
z = 40mm
z = 45mm
z = 50mm
1400
1500
Temperature (K)
Temperature (K)
1200
1400
1300
1200
1000
800
600
1100
400
1000
200
0
10
20
30
40
Axial Distance (mm)
50
60
-14 -12 -10 -8
-6
-4
-2
0
2
4
Radial Distance (mm)
6
8
10 12 14
EDX Analysis on the Generated Particles
Angular Scattering Intensities from the Titania Particles
SF (q) (Arbitrary Unit)
10
z=5mm
z=10mm
z=20mm
z=30mm
z=40mm
z=50mm
z=60mm
1
Df = 2.83 (z=5mm)
Df = 1.92 (z=10mm)
Df = 1.42 (z=20mm)
Df = 1.29 (z=30mm)
Df = 1.40 (z=40mm)
Df = 1.31 (z=50mm)
Df = 1.27 (z=60mm)
0.1
105
q (cm-1)
Micrographs of Flame Generated Titania Particles
Z = 1 mm, x10000
Z = 2 mm, x10000
Z = 3 mm, x10000
Z = 1 mm, x50000
Z = 2 mm, x50000
Z = 3 mm, x50000
Z = 4 mm, x10000
Z = 4 mm, x50000
Z = 5 mm, x10000
Z = 5 mm, x50000
Micrographs of Flame Generated Titania Particles
Z = 10 mm, x10000
Z = 20 mm, x10000
Z = 30 mm, x10000
Z = 40 mm, x10000
Z = 50 mm, x10000
Z = 10 mm, x50000
Z = 20 mm, x50000
Z = 30 mm, x50000
Z = 40 mm, x50000
Z = 50 mm, x50000
Micrographs of Flame Generated Silica Particles
Z = 1 mm, x10000
Z = 2 mm, x10000
Z = 3 mm, x10000
Z = 1 mm, x50000
Z = 2 mm, x50000
Z = 3 mm, x50000
Z = 4 mm, x10000
Z = 4 mm, x50000
Z = 5 mm, x10000
Z = 5 mm, x50000
Micrographs of Flame Generated Silica Particles
Z = 10 mm, x10000
Z = 20 mm, x10000
Z = 30 mm, x10000
Z = 40 mm, x10000
Z = 50 mm, x10000
Z = 10 mm, x50000
Z = 20 mm, x50000
Z = 30 mm, x50000
Z = 40 mm, x50000
Z = 50 mm, x50000
Conclusions and Further Works

결론

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화염 에어로졸 반응기를 이용한 TiO2 광촉매의 제조
화염 에어로졸 반응기 출구에서부터 높이에 따른 입자의 크기가
증가하는 것을 관찰
입자의 성장은 생성초기에 대부분 일어나고, 후반부에서는
입자크기변화에는 큰 변화가 없음
생성된 TiO2입자들은 SiO2입자에 비해 응체 형성이 잘 이루어지지
않음을 관찰
향후과제


초음파응집과 전하응집과 같은 외력에 의한 광촉매의 형상제어
형상제어된 광촉매의 비표면적과 응체의 프랙탈수의 관계 도출