디알킬디티오린산나트리움(NaDDP)을 리용한 MoS₂미소구의 수열합성과 로다민B에 대한 빛촉매분해특성

우리는 새로운 류황원천으로서 디알킬디티오린산나트리움을 리용하여 수열합성법으로 MoS₂미소구를 합성하고 각이한 조건에서 로다민B에 대한 빛촉매분해특성을 검토하였다.

이류화몰리브덴은 공유결합된 S-Mo-S가 3개층으로 되여있는 층상반도체로서 3개의 층은 다음의 방식 즉 륙방형(2H-MoS₂), 금강석형(3R-MoS₂), 삼각형(1T-MoS₂)으로 배렬될수있다. 2H-MoS₂은 금지띠너비가 1.2~1.8eV인 간접이행형반도체로서 태양에네르기리용효률이 높은 리상적인 보임빛응답형빛촉매로 된다.

이류화몰리브덴미소구는 몰리브덴산암모니움, 디알킬디티오린산나트리움, 싱아산을 리용하여 수열합성법으로 합성하였다.

그림 1은 각이한 싱아산농도로부터 합성한 이류화몰리브덴의 보임빛쪼임시간에 따르는 빛촉매활성을 보여준다.

보임빛을 120min간 쪼여준 후에 싱아산농도에 따르는 분해률순서를 보면 A3(91.3%)>A4(88.6%), A2(80.1%)>A1(61.0%)이다. 로다민B의 빛촉매분해는 1차반응방정식에 따른다. A1, A2, A3, A4의 반응속도상수는 각각 0.00651, 0.01153, 0.01638, 0.01534이다. 이 결과는 A3이 가시빛을 쪼여줄 때 빛촉매활성이 가장 높다는것을 보여준다.

그림 1. 각이한 싱아산농도에서 합성한 촉매들의 빛분해시간에 따르는 로다민B의 분해률변화(a)와 빛분해반응운동학(b)

그림 2는 각이한 류황원천화합물 즉 디알킬디티오린산나트리움(MoS₂-1), 티오뇨소(MoS₂-2), 티오아세트아미드(MoS2-3), L-시스테인(MoS₂-4)으로부터 합성한 로다민B분해촉매들의 빛촉매분해결과를 보여준다.

MoS₂-1은 41.3%의 로다민B를 흡수하지만 MoS₂-2, MoS₂-3, MoS₂-4는 각각 18.5%, 27.3%. 21.2%이다. 류황원천에 따르는 분해순서를 보면 MoS₂-2(91.3%)>MoS₂-3(81.3%)>MoS₂-4(77.1%)>MoS₂-1(70.0%)이다. MoS₂-1, MoS₂-2, MoS₂-3, MoS₂-4의 속도상수는 각각 0.01638, 0.00667, 0.00925, 0.00767min^-1이다. 이 결과는 NaDDP를 류황원천으로 리용할 때 가장 우수한 빛촉매성능이 나타난다는것을 보여준다.

그림2. 각이한 류황원천화합물로부터 합성한 촉매들의 로다민B분해률(a)과 빛촉매반응운동학(b)

우리의 연구결과는 잡지 《Kinetics and Catalysts》에 《Photocatalytic Degradation of Rhodamine B on MoS₂ Microspheres Prepared by Sodium Dialkyldithiophosphate-Assisted Hydrothermal Synthesis》(https://doi.org/10.1134/s00231-584-2303-0024)의 제목으로 발표되였다.