소개글
"금나노입자의합성"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적
1.1. 금 나노 입자의 합성 및 관찰
1.2. 금 나노 입자의 크기 측정과 표면 안정성 분석
2. 실험 이론
2.1. 콜로이드와 콜로이드 용액의 특성
2.2. 금 나노 입자의 합성 방법
2.3. 동적 광산란 분석(DLS)과 제타 전위 측정
3. 실험 재료 및 기기
3.1. 실험 시약
3.2. 실험 기기
4. 실험 방법
4.1. 3 nm 금 나노 입자 제조
4.2. 20 nm 금 나노 입자 제조
4.3. 입자 크기 및 전하 측정
5. 실험 결과
5.1. 합성된 금 나노 입자의 특성
5.2. DLS와 제타 전위 측정 결과
6. 결과 고찰
6.1. 금 나노 입자 합성 과정의 오차 요인
6.2. 입자 크기와 표면 안정성의 관계
7. 결론
7.1. 실험 목적 달성 여부
7.2. 실험 결과의 의의와 한계
8. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적
1.1. 금 나노 입자의 합성 및 관찰
금 나노 입자는 매우 미세한 크기의 금 입자로, 이번 실험에서는 3 nm와 20 nm의 금 나노 입자를 합성하고 이를 관찰하였다.
먼저 3 nm 금 나노 입자 합성을 위해 2.5 mM 농도의 HAuCl4 용액과 5 mM 농도의 TSC 용액을 제조하였다. 30 mL 바이알에 물 17 mL와 마그네틱 바를 넣고 매우 빨리 교반하였다. 그 후 TSC 용액 1 mL와 HAuCl4 용액 2 mL를 차례로 넣었다. 마지막으로 0.1 M 농도의 NaBH4 용액 0.6 mL를 빠르게 넣었다.
이 과정에서 용액의 색변화를 관찰하였는데, NaBH4 용액을 넣자마자 검은색으로 변하였고 계속 교반하여도 검은색을 띠었다. 일반적으로 3 nm 금 나노 입자 합성 시 자주색을 띠어야 하지만, 본 실험에서는 원하는 색변화가 관찰되지 않았다.
20 nm 금 나노 입자 합성을 위해서는 250 mL 비커에 증류수 200 mL를 담고 끓일 때까지 가열하였다. 그리고 25 mM 농도의 HAuCl4 용액과 250 mM 농도의 TSC 용액을 각각 6 mL씩 넣었다. 용액이 붉게 변하면 가열을 중단하고 상온으로 식혔다.
본 실험에서는 마그네틱 바를 넣어 교반한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. 마그네틱 바를 넣고 교반한 경우 자주색을 띠는 것이 관찰되었지만, 마그네틱 바를 넣지 않은 경우에는 검은색만 나타났다.
합성된 금 나노 입자는 DLS와 제타 전위 분석을 통해 크기와 표면 안정성을 측정하였다. 결과는 '5. 실험 결과' 및 '6. 결과 고찰' 부분에서 자세히 다루었다. 금 나노 입자의 특성 및 합성 과정에서 발생한 오차 요인에 대해서도 분석하였다.
이번 실험을 통해 금 나노 입자의 합성 과정과 특성을 이해할 수 있었다. 특히 입자 크기에 따른 색변화, 표면 플라즈몬 공명 효과 등을 관찰할 수 있었다. 다만 합성 과정에서 오차가 발생하여 목표한 크기의 입자를 얻지 못한 점은 아쉬웠다. 추후 실험 조건을 더욱 세밀히 통제한다면 보다 정확한 금 나노 입자를 합성할 수 있을 것으로 기대된다.
1.2. 금 나노 입자의 크기 측정과 표면 안정성 분석
금 나노 입자의 크기 측정과 표면 안정성 분석이다. DLS(Dynamic Light Scattering System)와 제타 전위 측정 기기를 이용하여 금 나노 입자의 크기와 전하를 측정한다.
먼저 DLS를 통해 금 나노 입자의 크기를 측정한다. DLS는 빛의 산란을 이용하여 고분자나 콜로이드 입자의 크기를 분석하는 방법이다. 용액 속 용질 때문에 빛이 산란되어 입사광이 흩어지는 정도를 측정하여 입자의 크기를 알 수 있다. 실험에서는 3 nm와 20 nm 금 나노 입자의 크기를 DLS로 측정한다.
다음으로 제타 전위 측정 기기를 이용하여 금 나노 입자의 표면 안정성을 분석한다. 제타 전위는 고체와 액체가 접촉할 때 생기는 계면전위로, 입자 사이의 반발력이나 인력의 크기를 나타낸다. 제타 전위의 절대값이 클수록 입자 간 반발력이 강해져 콜로이드 입자가 안정적으로 분산된다. 실험에서는 금 나노 입자의 제타 전위를 측정하여 입자의 표면 안정성을 평가한다.
이를 통해 실험에서 합성한 금 나노 입자의 크기와 표면 안정성을 확인할 수 있다. 입자 크기는 DLS 장비로 정확히 측정하고, 제타 전위 측정으로 입자의 분산 안정성을 평가한다. 이로써 금 나노 입자의 특성을 종합적으로 분석할 수 있다.
2. 실험 이론
2.1. 콜로이드와 콜로이드 용액의 특성
콜로이드는 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1 nm~1000 nm 정도의 눈에 보이지 않는 물질이다. 콜로이드 입자는 전기적으로 중성이지만 외각의 음이온 층 때문에 일반적으로 전하를 가지므로 (+)또는 (-)를 띤다. 이러한 이유로 전극을 넣어 직류전압을 가하면 (-)콜로이드는 (+)극으로, (+)콜로이드는 (-)극으로 이동한다. 콜로이드는 용매와 용질의 상태에 따라 고체-고체, 고체-액체, 액체-액체, 기체-고체의 형태로 분류할 수 있다. 콜로이드 입자가 기체 분자나 액체 분자의 열운동에 의한 충돌로 인해 불규칙하게 운동하는 현상을 브라운 운동이라고 한다. 콜로이드 용액에 빛을 비추면 콜로이드 입자에 의해 빛이 산란되어 측면에서 볼 경우 밝게 보이는 현상이 나타나는데, 이를 틴들 현상이라고 한다. 콜로이드 입자가 전하를 띠고 있어 서로 반발하기 때문에 쉽게 가라앉지 않지만, 전해질을 소량 첨가하면 중성을 띠게 되어 서로 엉기게 되는 엉김 현상이 나타난다. 반대로 친수 콜로이드 입자에 다량의 전해질을 넣으면 전하가 중화되면서 엉김 현상이 일어나는데, 이를 염석이라...
참고 자료
http://yudy3525.egloos.com/m/3922612 금나노입자의 색깔
http://m.blog.naver.com/chemijhy/100139398737 금콜로이드 만들기
http://msnayana.blog.me/80117538342 플라즈몬공명
세화편집부, 2001, “화학대사전 4”, 세화, p105-106, 188
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안전보건공단 화학물질정보 - www.msds.kosha.or.kr
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화학교재연구회, 2012, “일반화학실험”, 사이플러스, p239-241
류순호, 2000, “토양사전”, 서울대학교출판부
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