CdS-TiO2 복합 광촉매계에 의한 수소제조

Hydrogen production using CdS-TiO2 composite photocatalysts

CdS-$TiO_2$ 필름형 복합 광촉매계를 이용하여 물로부터 수소의 제조시, 촉매입자의 물리 화학적 특성변화에 따른 광전류값과 수소발생속도 등 촉매활성과의 상관성을 조사하였다. 졸-겔법에 의해 상온에서 얻어진 CdS 및 $TiO_2$ nano-sol을 $240^{\circ}C$에서 수열처리하여 물성제어를 하였으며, 캐스팅법에 의해 입자막으로 제조하였다. 광전기화학적으로 측정한 입자막전극의 광전류값 및 광화학적으로 측정한 수소발생속도는 각 입자의 결정형, 입자크기 및 Cds/$TiO_2$ 몰비 등에 따라 1.2~2.6 mA/cm2, $1.0{\sim}1.6{\times}10-3mol/hr$의 범위에서 변화하였다. 본 CdS계 가시광형 촉매의 활성은 입자막을 구성하는 각 CdS, $TiO_2$ 일차입자의 물성과 상호 작용에 크게 좌우됨을 알 수 있었으며, 순수 CdS계에 비해 현저한 광안정성의 증가를 보여 주었다.

In the case of photocatalytic hydrogen production from water, the performance-property relationships of CdS-TiO2 film type composite catalysts were investigated. To control the physical properties of the primary particles, the mixture of CdS and TiO2 nano-sols prepared by the sol-gel method at room temperature was hydrothermally treated at 240oC for 12hr. The film electrodes were prepared by the casting method. The photocurrents measured by a photoelectrochemical method and the hydrogen production rates measured by a photochemical method were closely dependent on the physical properties such as crystalline form, primary particle size and CdS/TiO2 mole ratio, and these varied in the range of 1.2~2.6 mA/cm2 and $1.0{\sim}1.6{\times}10-3mol/hr$, respectively.