In this study, PAN/TiO2 fiber mats were fabricated from polyacrylonitrile (PAN) and titanium(IV) butoxide (Ti(OBu)4) by an electrospinning method with various solution concentrations, applied voltages and solution flow rates. The fiber mats were irradiated with an electron beam to induce structural crosslinking and enhance photocatalytic activity. As a result, uniform and bead-free fibers without pits or cracks on surface were obtained at 5 wt% of Ti(OBu)4 solution with 15 kV and 0.02 mL/min flow rate. The PAN/TiO2 fiber mats were irradiated with an electron beam of 1.14 MeV acceleration voltage, 4 mA of current and 1 × 104 kGy. Electron beam irradiation was enhanced the photocatalytic activity of PAN/TiO2 nano fiber mat. The photocatalytic activity of the PAN/TiO2 fiber mat was analyzed by degradation of methylene blue and volatile organic compounds.

본 연구에서는 전자선 조사가 PAN/TiO2 나노섬유의 광촉매 활성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. PAN/TiO2 나노섬유는 polyacrylonitrile (PAN)과 titanium(IV) butoxide (Ti(OBu)4)를 출발원료로 하여 다양한 고분자 용액 농도, 전기장 세기, 고분자 용액의 공급속도 등의 조건하에서 전기방사하여 얻을 수 있었다. Titanium(IV) butoxide 농도가 증가함에 따라 방사물은 비드 형태에서 섬유상으로 변화하였으며, 전기장의 세기가 증가함에 따라 섬유의 직경은 감소하였다. 제조된 나노섬유는 가교결합을 유도하고 광촉매 활성을 향상시키고자 전자선 가속기를 이용해 조사되었다. 전자선 조사 후 메틸렌 블루 용액과의 반응에서 시료의 광촉매 활성은 반응 3시간 후 조사하지 않은 시료에 비해 175%의 높은 광분해 특성을 보였으며, 휘발성 유기용매에 대한 높은 분해특성을 나타내었다.

Keywords: electron beam; electrospinning; polyacrylonitirile; TiO2; photocatalytic activity.