광촉매란 광화학과 촉매가 결합된 의미로 빛에너지의 흡수에 의하여 활성화 되어 유기물들을 산화 또는 환원시키는 역할을 한다. 이러한 광촉매에서의 빛에너지 흡수는 그 재료의 Band-gap Energy보다 큰 에너지를 갖는 광자만이 가능하며 그 보다 낮은 에너지의 광자는 흡수되지 못하여 광촉매를 활성화 시키지 못한다. 이러한 광촉매 특성을 좌우하는 Band-gap Energy를 측정하고자 UV-Vis Spectrophotometer가 널리 사용되어 지고 있다.

Energy Band-gap을 측정하기 위하여 Thermo Scientific사의 UV-Vis Spectrophotometer중 최고급 모델인 Evolution 600 과 난반사도 측정을 위한 DRA-EV-600 Diffuse Accessory를 사용한다.

DRA-EV-600 Diffuse Accessory는 3.6%의 아주 낮은 port fraction값으로 측정시 오차를 최소화 할 수 있고 시료측정부가 상단에 수평으로 위치하고 있어 시료의 크기와 모양에 관계없이 편리하고 빠르게 측정을 할 수 있으며 최상의 반사도를 자랑하는 Spectralon®으로 제작되어 400~900nm의 파장에서는 99%이상의 반사도(>95%, 250~900nm)를 갖고 있으며 또 화학적으로 대부분의 화합물에 불활성이어서 높은 습도 등의 취약한 환경에서도 높은 반사도를 유지할 수 있다.

UV-Vis spectrophotometer에 Diffuse Reflect Accessory를 연결하여 시료의 난반사도를 측정할 수 있다. 이렇게 측정된 난반사도는 위의 그래프와 같다.
Energy Band-gap을 측정하기 위해서는 위의 그래프에서 X축을 파장에서 Radiation energy로, 그리고 Y축을 반사도에서 Tauc unit으로 변환하여야 한다.

파장에서 Radiation energy로의 변환은 아래의 식 1. 을 이용한다.

Tauc unit은 Kubelka-Munk(KM) function에 기초하며 아래의 식 2. 을 사용하여 반사도를 KM factor로 변환한 후 파장과 진동수의 관계를 나타내는 아래 식 3. 을 이용하여 최종적으로 Tauc unit으로 변환할 수 있다.

eV = 1240/nm     ……….   식 1.
KM = (1-R)2/2R    ……...   식 2.
ν = c/λ      ……………….   식 3.

최종 변환된 그래프는 아래와 같다.

위의 그래프에서 Energy Band-gap를 구하기 위하여 기울기가 가장 급한 영역에서 접선을 그어 그 접선과 X축이 교차하는 지점의 값을 그 시료의 Energy Band-gap으로 읽는다.

위의 시료는 3.3eV 정도의 Energy Band-gap를 갖는 것으로 측정되었다.
상기 측정법으로 측정시 접선을 긋는 방법에 따라 약간의 오차가 있을 수 있으며, 측정시 가장 주의할 점은 시료의 정반사를 제외한 난반사만을 이용해야 한다는 점이다.