물리화학실험 예비레포트 광촉매에 의한 분자분해

소개

물리화학실험, 광촉매에 의한 분자분해 실험입니다.
광촉매인 산화타이타늄(TiO2)을 이용하여 광촉매의 분자분해 능력을 이해하는 실험입니다.

목차

1. 서론

2. 실험 이론
1) 반도체
2) 광촉매
3) TiO2
4) 말라카이트 그린(malachite green)
5) 실험

3. 실험기구 및 시약
1) 실험장치 및 기구
2) 시약 및 시료
3) 실험방법

본문내용

1. 서론

넓은 띠간격 반도체의 광촉매의 역할을 알고 그 중 유해 무기물질을 정화하는 과정을 미세입자인 산화타이타늄을 이용하여 알아본다. 산화타이타늄을 광촉매로 사용하여 말라카이트 그린을 분해하면 말라카이트 그린의 가시광선 흡수 스펙트럼이 사라지게 되고 이 과정을 관찰하면서 광촉매의 역할 중에 하나인 유해 무기물질 정화에 대하여 이해한다.

2. 실험 이론

1) 반도체

- 도체란 전류를 흐르게 해주는 물질을 말하며 부도체는 전류가 잘 흐르지 않는 물질을 말한다. 이때 반도체는 도체와 부도체의 특성을 둘 다 가질 수 있는 물질이다. 반도체에 전압을 걸거나 열을 가하면(도핑) 저항이 높은 상태나 낮은 상태로 상태로 변하게 된다. 즉 특성이 쉽게 변한다.

- 고체는 수많은 원자로 이루어져 있는데 원자 내의 전자는 특정한 궤도의 에너지 준위 값만 가질 수 있다. 이때 여러 개의 원자가 가까워지면 원자의 에너지 준위가 분리되어 각각의 에너지 준위를 가지고 이렇게 분리된 에너지 준위가 하나의 넓은 띠와 같은 연속적인 에너지 띠로 존재하게 된다. 분리된 에너지 준위 중에 가장 높은 에너지 띠부터 가장 낮은 에너지 띠 사이의 에너지 차이를 띠간격(energy gap)이라고 한다.

- 도체의 경우 띠간격이 겹쳐있어 전류가 흐르는 것이고 반도체의 경우 약간 떨어져 있어 전자들이 어느 정도 이동이 가능하고 도핑을 통해 도체의 특성을 가지게 할 수 있다. 부도체는 띠간격이 전자가 이동할 수 없을 정도로 떨어져있어 전류가 흐르지 않는다.

- 전자가 띠간격을 전이하려면 띠간격보다 큰 에너지를 흡수하거나 방출해야 한다. 반도체는 이러한 띠간격 주변에서 전자 전이를 제어하여 물질의 특성을 조절한다.

2) 광촉매

- 광촉매란 촉매의 한 종류로 빛을 에너지원으로 하여 촉매반응을 일어나게 하는 촉매이다. 전기에너지 생산, 광합성, 유해 무기물질 정화 등의 역할을 한다.

참고자료

· David Freigelder, <생명과학을 위한 물리화학>, 자유아카데미, 1995, p 613-622
· 전학제, 서곤, <촉매개론>, 한림원, 2002, p 108-115