TiO2 has attracted considerable interest for use in energy harvesting, water purification applications. Especially, tts surface photocatalytic and photoelectrochemical properties have made it at ideal material for solar cell, self-cleaning system and photocatalytic system. Recent interest in water purification make people to investigate the photocatalytic effect of TiO2 and numerous researches have demonstrated enhanced efficiency of photocatalysis by increasing the surface area of TiO2 (i.e. nanostructured TiO2 in the form of nanoparticles, nanorods, and nanowires). However despite the useful photocatalytic performance of nanostructured particle, the subsequent difficulty of recollection and reuse of the TiO2 is a barrier to the practical application of the TiO2 based photocatalysis system. Here we successfully fabricate monolithic, three dimensional(3D) TiO2 nanostructure with high uniformity over large areas (~1X1 inch) through the processes of Proximity field nanoPatterning(PnP), atomic layer deposition(ALD), and template removal. The high surface area and enhanced light absorption of 3D TiO2 by ordered 3D nanostructure, increase photocatalytic efficiency. Also the fabricated 3D TiO2 nanostructures can be reused in the purification system with negligible decrease in performance. Through our monolithic 3D TiO2, we will facilitate high efficient and reusable photocatalyst for water purification system.
이산화 티타늄은 에너지하베스팅, 수처리 분야에서 관심이 집중되고 있는 재료이다. 특히, 이산화 티타늄의 표면에서 발생하는 광촉매적, 광전기화학전 특성은 태양전지, 광촉매 시스템의 응용 분야에서 이상적인 재료라고 할 수 있겠다. 최근, 넓은 표면적을 가지는 이산화 티타늄 나노 입자를 제작하여, 수처리 성능을 향상 시키려는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나, 나노 입자가 넓은 표면적을 가지고 있지만, 입자 특성상, 재사용이 힘들다는 단점은 아직도 해결되지 못하고 있다. 그러서 우리는 필름을 형태를 가지면서, 넓은 표면적을 가지는 3차원 이산화 티타늄을 제작하여 재사용 가능하면서, 수처리 성능이 향상된 광촉매에 대하여 연구하였다. 근접장 나노 패터닝이라는 3차원 나노 패터닝 방법을 이용하여, 템플릿을 제작한 후, ALD를 통해 내부로 이산화 티타늄을 함침 시켰다. 마지막으로 열처리를 통해, 템플릿을 제거함으로써 사용할 수 있는 표면적을 극대화 시켰다. 이런 박막형태의 넓은 표면적을 가지는 이산화 티타늄을 제작함으로써, 우리는 효율적이고 재사용 가능한 광촉매를 제작하였다.
