Nanocrystalline titanium dioxide $(TiO_2)$ not only has been widely used in industrial applications, such as photocatalysis, and sensor, owing to its high photoactivity and chemical stability, but also has attracted much attention as an effective support for metal nanoparticles due to its strong metal-support interaction. The versatile applicability of the nanocrystalline $TiO_2$ is attributed to the increase of active metal surface area and the formation of pores existing between the nanocrystals, which promote a facile diffusion of reactants. In this thesis, a synthetic strategy is proposed to effectively design $TiO_2$ nanostructures with high applicability by using a random copolymer of 4-vinylphenol and methyl mathacrylate as a structure-directing agent. In this method, $TiO_2$ nanosponge with uniform mesopores and sub-nanometer thick $TiO_2$ nanosheet could be readily synthesized by changing the synthesis composition. Thus, it is possible to design the $TiO_2$ nanostructures in the appropriate form depending on necessity, by controlling crystal thickness and porosity of $TiO_2$ nanostructures. Moreover, the catalytic applicability of $TiO_2$ nanostructure has been proposed, as Pt nanoparticles (NPs) supported on mesoporous $TiO_2$ exhibited the high dispersion of the Pt NPs.
나노결정성 $TiO_2$는 높은 광 반응성과 화학적 안정성으로 인해 광촉매, 센서 등에 활용될 뿐만 아니라, 금속과의 강한 상호작용으로 인해 효과적인 금속 촉매 지지체로서 주목을 받고 있다. 이러한 나노결정성 $TiO_2$의 다양한 응용성은 반응점으로 작용되는 금속표면의 넓은 확보 및 결정간에 존재하는 기공에 의한 반응물질의 확산이 용이하다는 점에서 기인한다. 본 학위논문에서는 응용적 가치가 뛰어난 $TiO_2$ 나노구조체를 효과적으로 디자인하기 위해 4-비닐페놀과 메틸 메타크릴레이트의 랜덤고분자를 구조유도체로 이용한 합성전략을 제시하고자 한다. 이 합성방법에서는 젤 조성을 변화시킴에 따라 손쉽게 균일한 메조기공을 갖는 스폰지 형상 및 나노미터 단위 이하의 두께를 갖는 판상형 $TiO_2$ 나노구조체의 합성이 가능했다. 즉, 조성의 변화를 통해 입자의 두께 및 기공 특성을 조절함으로써, $TiO_2$ 나노구조체를 그 필요성에 따라 용이한 형태로 디자인 할 수 있었다. 이에 더하여, 백금 금속이 담지 된 메조다공성 $TiO_2$가 높은 금속 분산도를 나타냄으로부터 촉매 활용성 역시 제안할 수 있었다.
