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1. 나노 입자 합성 및 특성 분석
1.1. 실험 목적
은 나노 입자를 합성해보고 나노 입자의 물리적·광학적 특성에 대해 알아보는 것이 이번 실험의 목적이다. 나노 입자는 크기가 2~50nm 사이이며 결정성을 가진 입자로, 입자의 크기와 형태에 따라 다양한 물리적·화학적 특성을 나타낸다. 따라서 이번 실험에서는 은 나노 입자를 합성하고 그 특성을 분석함으로써 나노 입자의 기본적인 성질과 응용 가능성을 이해하고자 한다.
1.2. 실험 기구 및 시약
실험 기구로는 마그네틱 바, 250mL Erlenmeyer 플라스크, ice bath, hot plate, burette, 흡광도 측정기, vial, 스포이드가 사용되었다". 시약으로는 AgNO3 (silver nitrate), NaBH4 (sodium borohydroride), Ag (silver), (C6H9NO)n (polyvinyl pyrrolidone, PVP), NaCl (sodium chloride), H2O (water)가 사용되었다. AgNO3는 분자량 169.87g/mol, 녹는점 212°C, 끓는점 440°C, 밀도 4.35g/mL이다. NaBH4는 분자량 37.83g/mol, 녹는점 400°C, 끓는점 500°C, 밀도 1.074g/mL이다. Ag는 분자량 107.868g/mol, 녹는점 961.78°C, 끓는점 2162°C, 밀도 10.49g/mL이다. PVP는 평균 분자량 2500-2500000g/mol, 녹는점 150-180°C이다. NaCl은 분자량 58.443g/mol, 녹는점 801°C, 끓는점 1465°C, 밀도 2.16g/mL이다. H2O는 분자량 18.015g/mol, 녹는점 0°C, 끓는점 100°C, 밀도 0.997g/mL이다.
1.3. 이론적 배경
1.3.1. 나노 입자의 정의 및 특성
나노 입자는 입자 크기가 2~50nm 사이이며 결정성을 가진 입자이다. 나노 입자는 벌크 물질과 달리 표면적 대 부피비가 매우 크기 때문에 독특한 화학적, 물리적, 전자적, 광학적 성질을 나타낸다.
나노 입자의 작은 크기로 인해 양자 크기 효과가 발생하여 에너지 준위 구조가 변화하고, 이로 인해 새로운 특성이 나타난다. 또한 표면 원자의 비율이 늘어나면서 표면 에너지가 증가하여 반응성이 높아지는 특성이 있다. 이에 따라 나노 입자는 벌크 물질에 비해 화학적 활성도가 크고, 높은 촉매 효율을 보인다.
나노 입자는 크기가 작아서 양자역학적 효과가 나타나며, 표면적이 매우 크다는 특징이 있다. 이러한 특성으로 인해 나노 입자는 뛰어난 광학적, 전기적, 화학적 성질을 가지며, 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.
1.3.2. 콜로이드 분산
콜로이드 분산은 용매에 1 nm~1 μm 크기를 갖는 입자가 분포되어 있는 것을 의미한다. 단순히 섞여있는 것이라 균일성이 떨어지는 특성이 있다." 콜로이드는 입자의 크기가 작아 입자 간 거리가 가깝고, 열운동에 의해 입자들이 끊임없이 움직이며 균일한 분산 상태를 유지하고 있다. 그러나 입자 간 반데르 발스 인력이나 정전기적 인력에 의해 입자들이 뭉치는 현상이 일어나기 때문에 분산 안정성이 낮다는 특징이 있다. 따라서 콜로이드 입자들의 분산 안정성을 높이기...
