This study focused on the decomposition of toluene in a plasma-photocatalytic hybrid system. Hexagonally packed meso-structured Mn-titanosilicates (Mn-Ti-MCM-41), as the photocatalysts, have been prepared by the hydrothermal method. The physical properties of the photocatalysts were characterized using XRD, XPS, TEM, BET/ICP, and NH3/Toluene-TPD. Experiments were carried out at the applied voltage of 9.0 kV and at room temperature of 20 ℃. In the plasma only system, the activity of the toluene decomposition was higher than that in the photocatalytic system. However, the amount of by-products, such as phenol, C2~C4 alkene, was also increased in the plasma only system. However, the by-products decreased remarkably in a plasma-photocatalytic hybrid system. When Mn5mol%-Ti-MCM-41 was used as a photocatalyst in a plasma-photocatalytic hybrid system, the CO2 selectivity in products was increased dramatically compared to other catalysts. It was confirmed that a plasma-photocatalytic hybrid system was better fortoluene decomposition compared to photocatalytic and plasma only systems.

저온 플라즈마 반응과 광촉매 반응을 복합적으로 사용하여 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds)의 일종인 고농도(1000 ppm) 톨루엔의 분해에 대한 연구를 수행하였다. 사용된 촉매는 균일한 기공크기를 갖는 hexagonal 형태의 Mn-Ti-MCM-41 촉매로서, 수열 합성법으로 합성하였고, XRD, XPS, TEM, BET/ICP, NH3/Toluene-TPD 등의 특성 분석을 통해서 톨루엔의 분해반응에 적절한 촉매임을 확인할 수 있었다. 상온(20 ℃)에서 반응을 실시하였고, 반응기에 인가된 전압은 9.0 kV로 고정하였다. 실험결과, 플라즈마 단독 시스템에서 톨루엔의 분해반응을 실시하였을 때 광촉매 단독 시스템에서 보다 40% 이상 활성이 향상되었다. 그러나 플라즈마 단독 시스템에서는 페놀, C2~C4의 알켄류 등의 부생성물의 발생량이 증가하였다. 한편, 플라즈마-광촉매 복합 시스템에서 톨루엔의 분해를 실시하였을 경우, 부생성물의 발생량이 현저하게 줄어들었다. 한편, 플라즈마-광촉매 복합 시스템에서 톨루엔의 분해를 실시하였을 경우, 부생성물의 발생량이 현저하게 줄어들었다. 특히, Mn5mol%-Ti-MCM-41 촉매를 사용하였을 경우 분해된 톨루엔의 농도 800 ppm 중에서 CO2로의 전환율은 43.9%로 다른 촉매들에 비해 가장 높은 선택도를 보였다. 이는 플라즈마-광촉매 복합 시스템이 톨루엔의 분해 반응에 있어서 광촉매 반응이나 플라즈마 단독 반응에 비해 효과적임을 알 수 있었다.