산화몰리브데넘 광촉매 합성 및 활성

본 연구는 과산화물 보조 열분해법을 활용하여 정방정계 α-MoO3 미세판을 합성하고, 이를 광분해 응용에 적용했습니다. X선 회절(XRD) 및 X선 광전자 분광법(XPS) 분석을 통해 순수한 정방정계 MoO3 결정 구조가 형성되었음을 확인했으며, Mo+6 산화 상태가 지배적이고 소량의 Mo+5가 존재하여 산소 결함의 가능성을 시사했습니다. 주사전자현미경(SEM) 및 에너지 분산 X선(EDX) 분석 결과, Mo와 O로 구성된 판상 형태가 관찰되었습니다. BET 분석을 통해 8.54 m2/g의 비표면적과 중간기공 특성을 확인했으며, UV-Visible 스펙트럼으로 2.73 eV의 광학 밴드갭을 측정했습니다. 광촉매 활성은 메틸렌 블루(MB)의 광분해를 통해 평가되었으며, 촉매 투여량, 염료 농도, pH의 영향을 조사했습니다. 정방정계 α-MoO3는 MB 유기 염료의 효과적인 분해를 유도하는 강력한 광촉매 활성을 보였습니다. 촉매 투여량이 증가할수록 MB 제거율이 향상되었고, 염료 농도가 증가할수록 제거율은 감소했습니다. 최적 조건은 촉매 40mg에서 96.70%, 염료 5ppm에서 96.52%, pH 10에서 90.24%의 MB 분해율을 나타냈습니다. 향상된 광촉매 효율은 산소 결함으로 인한 전하 운반체 재결합 감소, 적절한 밴드갭, 그리고 향상된 흡착 동역학에 기인합니다. 반응 동역학은 Langmuir-Hinshelwood 모델을 따르는 1차 반응으로 확인되었습니다. 또한, 4회 반복 사용 후에도 84.5%의 광분해 효율을 유지하여 우수한 재활용성을 입증했습니다.