이산화납 전극 제조 시 전기화학적 증착인자가 수산화라디칼 발생에 미치는 영향

Lead dioxide ($PbO_2$) is an electrode material that is effective for organic pollutant degradation based on hydroxyl radical ($^{\bullet}OH$) attack. Representative parameters for $PbO_2$ electrodeposition are summarized to current, temperature, reaction time, concentration of Pb(II) and electrolyte agent. In this study, $Ti/PbO_2$ electrodes were fabricated by electrodeposition method under controlled reaction time, current density, temperature, concentration of $HNO_3$ electrolyte. Effects of deposition parameters on $^{\bullet}OH$ evolution were investigated in terms of electrochemical bleaching of p-Nitrosodimethylaniline (RNO). As major results, the $^{\bullet}OH$ evolution was promoted at the $PbO_2$ that was deposited in longer reaction time (1-90 min), lower current density ($0.5-50mA/cm^2$), higher temperature ($5-65^{\circ}C$) and lower $HNO_3$ concentration (0.01-1.0 M). Especially, the $PbO_2$ which was deposited in 0.01 M of lowest $HNO_3$ concentration by applying $20mA/cm^2$ for above 10 min was most effective on $^{\bullet}OH$ evolution. The performance gap between $PbO_2$s that was best and worst in $^{\bullet}OH$ evolution was about 41%. Among the properties of $PbO_2$ related on $^{\bullet}OH$ evolution performance, conductivity of $Ti/PbO_2$ significantly influenced on $^{\bullet}OH$ evolution. The increase in conductivity promoted $^{\bullet}OH$ evolution. In addition, the increase in crystal size of $PbO_2$ interfered $^{\bullet}OH$ evolution at surface of some $PbO_2$ deposits. Lead dioxide ($PbO_2$)는 전기화학적 고도산화공정(electrochemical advanced oxidation process, EAOP)에서 hydroxyl radical ($^{\bullet}OH$) 발생에 기반한 유기오염물 분해에 효과적인 전극물질이다. $PbO_2$ 전극의 대표적인 제조방법인 전기화학적 증착법(electrodeposition)의 주요 인자로는 전류/전압세기, 온도, 반응시간, Pb(II)의 농도, 전해질 종류 및 농도가 있다. 본 연구에서는 $Ti/PbO_2$ 산화전극을 전기화학적 증착법을 통해 전류인가 시간, 전류밀도, 온도, $HNO_3$ 전해질 농도를 각각 조절하여 제조하였고, $^{\bullet}OH$ 검출물질인 p-Nitrosodimethylaniline (RNO)의 전기화학적 탈색 측면에서 $^{\bullet}OH$ 발생에 대한 $PbO_2$ 증착인자의 영향을 조사하였다. 주요 결과로, $PbO_2$의 $^{\bullet}OH$ 발생 성능은 $PbO_2$ 증착과정에서 대체로 전류인가 시간이 길어질수록(1-90 min), 전류밀도가 감소할수록($0.5-50mA/cm^2$), 증착온도가 증가할수록($5-65^{\circ}C$), $HNO_3$ 전해질 농도(0.01-1.0 M)가 감소할수록 향상되었다. 특히, 0.01 M의 낮은 $HNO_3$ 농도 상에서 $20mA/cm^2$ 전류를 10분 이상 인가하여 증착시킨 $PbO_2$에서$^{\bullet}OH$ 발생이 가장 촉진되었다. RNO 탈색속도 측면에서 가장 성능이 좋은 $PbO_2$와 저조한 $PbO_2$ 사이에 최대 41% 정도 차이가 나타났다. $PbO_2$의$^{\bullet}OH$ 발생 성능을 결정짓는 특성으로 $PbO_2$ 층 전도도, Ti 기판 산화, $PbO_2$ 결정크기를 고려한 결과, $PbO_2$ 층의 전도도 및 Ti 기판의 산화가 $^{\bullet}OH$ 발생에 주요하게 영향을 미치는 것으로 확