[물리화학기기실험] 산화티타늄 예비보고서

소개글

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목차

I. 실험목적

II. 실험원리
1. 광촉매
2. 광촉매 TiO2
3. 광촉매의 반응원리
4. Beer-Lambert 법칙

III. 시약 및 기구
1. 시약
2. 기구

IV. 실험방법
1. Beer-Lambert 법칙의 보정
2. 광촉매와 반응물의 준비
3. 빛의 조사 및 여과
4. 가시광선 스펙트럼

V. 주의사항

VI. 실험결과 분석방법
1. Beer-Lambert 법칙 보정
2. 반응차수 구하기

본문내용

실험목적
1. 넓은 띠 간격 반도체의 광촉매적 역할을 이해한다.
​2. 산화티타늄 콜로이드를 광촉매로 하여 malachite green을 분해할 때, 그 과정을 가시광선 흡수 스펙트럼이 사라지는 것을 관찰하면서 광분해 반응을 이해한다.

실험원리
1. 광촉매
1) 정의
촉매의 한 종류로서 촉매작용이 빛에너지를 받아 일어나는 물질, 즉, 빛을 에너지원으로 촉매반응(산화-환원 반응)을 촉진시켜 각종 세균 및 오염물질을 분해시켜주는 반도체 물질

2) 특징
일반적인 촉매는 열역학적으로 가능한 반응계에만 유효하지만 광촉매는 열역학적으로는 불가능한 반응도 빛의 도움을 받아서 가능하게 한다. 그렇기 때문에 광촉매는 반응계의 활성화 에너지를 낮춤으로써 반응 속도를 높이는 일반적 촉매와는 다른 원리로 반응한다. 광촉매는 빛 에너지의 이용만으로도 다양한 화학물질을 안전하고 용이하게 분해할 수 있다.

3) 광촉매의 조건
실제 광촉매 반응에 사용할 수 있는 반도체 물질은 극히 소수이고, 다음과 같은 요구조건을 충족하여야한다.
- 광학적으로 활성이 있으면서 광부식이 없어야 한다.
- 생물학적으로나 화학적으로 비활성이어야 한다.
- 가시광선이나 자외선 영역의 빛을 이용할 수 있어야 할 뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 저렴해야 한다.

4) 광촉매의 종류
- 광촉매에 사용할 수 있는 물질로는 TiO2(anatase), TiO2(rutile), ZnO, CdS, ZrO2, SnO2, V2O3, WO3등이 있다.
- 이 중 ZnO와 CdS는 빛을 흡수함으로써 촉매 자체가 빛에 의해 분해되어 유해한 Zn, Cd 이온을 발생하는 단점을 갖고 있다. 또한 WO3는 특정 물질에 대해서만 광촉매로서 효율이 좋고, 그 외에는 효율이 TiO2만큼 좋지 않아 사용할 수 있는 영역이 매우 제한되고 있다.
- 일반적으로 광촉매반응(산화반응)에 대한 산화물 반도체의 활성은 다음과 같다.

참고 자료

없음