Preparation and characterization of Ga-doped TiO2 nanofibers by electrospinning

$TiO_2$는 반도성을 나타내는 산화물로 가스센서, 태양전지 및 광촉매 등에 주로 쓰인다. 전기방사는 간단하고 낮은 가격의 공정으로 첨가물을 이용하여 구조적, 전기적, 광학적 특성을 변화시킨 나노섬유를 합성하는데 주로 쓰인다. 전기방사에 의해 합성된 나노섬유는 화학 센서, 염료 감응형 태양전지 및 광촉매 등에 많이 응용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 전기방사법을 이용하여 순수 $TiO_2$ 나노섬유 및 Ga이 첨가된 $TiO_2$ 나노섬유를 제작하였다. $TiO_2$ 용액은 TIP(Titanium isopropoxide), PVP(Poly vinyl pyrrolidone), Ethanol 및 Acetic acid를 전구체로 사용하였으며, 첨가물의 전구체는 갈륨질산염수화물을 사용하였으며 전기방사법을 이용하여 나노섬유를 제조하였다. 이 나노섬유를 공기중에서 $800^{\circ}C$로 열처리하였다. 순수 $TiO_2$ 나노섬유 및 Ga이 첨가된 $TiO_2$ 나노섬유는결정구조, 미세구조 및 특성의 변화에 대하여 알아보고자 XRD, SEM, TEM, EDX, XPS 그리고 Raman 등의 측정 및 분석을 실시하였다. $TiO_2$ can be used optically and is applied on many areas such as gas sensor, solar cell and photocatalysis. Electrospun nanofibers have received great interest for development and utilization in some novel applications, such as chemical sensors, dye-sensitized solar cell and photo catalysis. In this study, pure $TiO_2$ and Ga-doped $TiO_2$ nanofibers synthesized by a modified electrospinning method. The Ga doped $TiO_2$ solution is prepared by mixing poly vinyl pyrrolidone, ethyl alcohol, and titanium (IV) isopropoxide. By electrospinning these sols, nanofibers were fabricated. These fibers are heat-treated at $800^{\circ}C$ in air. The prepared pure $TiO_2$ and Ga-doped $TiO_2$ nanofibers samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Raman spectroscopy.