무기화학실험 예비보고서 Gold Nanoparticle catalyzed reduction of 4-nitrophenol

목차

1. 실험제목
2. 실험날짜
3. 실험자
4. 공동실험자
5. 실험목적
6. 실험원리
7. 시약 및 기구
8. 실험방법

본문내용

5. 실험목적
: 금 나노 입자 촉매를 이용하여 4-nitrophenol을 4-aminophenol로 환원시킨다.
UV-Vis 스펙트럼을 분석하여 크기에 따른 금 나노입자 촉매의 반응성을 확인해본다.

6. 실험원리
1) 촉매(catalyst)
화학반응에 참여하여 반응속도를 조절하는 물질이며 화학적 변화를 일으키지 않고 활성화 에너지를 통해 반응속도를 조절한다. 반응 종결 후에도 원래의 상태를 유지하며 반응을 빠르게 하는 촉매를 정촉매, 느리게 하는 촉매를 부촉매라고 한다.

(1) 촉매의 종류 (반응물과 그 촉매의 형상에 따라 구분)
① 균일 촉매 : 반응물과 촉매가 같은 상에서 작용.
② 불 균일 촉매 (이번 실험의 반응)
- 반응물과 다른 상에서 작용. 대부분 고체 상태의 물질을 촉매로 사용.
- 반응물인 4-nitrophenol과 NaBH₄가 액체이고 촉매인 금 나노입자가 고체
- 촉매의 표면상에서 진행. 따라서 촉매의 활성은 촉매의 표면적의 크기에 의존한다. 입자의 크기가 작아지면 덩어리에 비해 표면적이 차지하는 비율이 증가하기 되는데 표면적이 증가하면 표면에 결합하는 원자들이 많으므로 불안한 상태가 된다. 금·백금과 같은 촉매 나노입자는 표면적이 넓어 촉매 효율을 높인다.

2) 금 나노입자(AuNPs)
금 입자의 크기가 nanometer scale에 있는 것으로 1~100 ㎚(100×10⁻⁹m)이내의 값이 분포되어 액체에 녹아있다. 크기의 변화에 의해 성질의 변화가 초래

(1) 금 나노입자의 성질
➀ 촉매로서의 금 나노입자
: 금이 나노입자가 되면 표면에 있는 금 원자의 비율이 커지고 이것들이 흡착분자에 작용해서 활성의 촉매 작용을 보인다.

(2) 입자의 크기에 따른 변화
➀ 색의 변화
: 금 나노입자의 크기가 20nm 일 때 붉은색이며 크기가 커질수록 단파장의 색이 나타난다.

✔. 금 나노입자의 크기에 따른 색변화
- 작은 크기의 금 나노입자 → band gap 차이 ↑ → 저파장의 빛 흡수 → 보색인 붉은빛이 반사

참고자료

· 없음