A+ 물리화학실험1 <Exp 9. 산화타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해> 레포트

소개

안녕하세요.

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목차

1. Title

2. Purpose

3. Theory
3.1 광화학
3.2 광 촉매
3.3 산화 타이타늄 (TiO2)
3.4 반도체
3.5 흡광도 및 Beer-Lambert law
3.6 말라카이트 그린

4. Chemicals & Apparatus
4.1 Chemicals
4.2 Apparatus

5. Procedure
5.1 Beer-Lambert 법칙 보정
5.2 광 촉매와 반응물의 준비
5.3 주의사항

6. Data & Result
6.1 MG 농도 별 500~650nm 흡광도
6.2 Beer-Lambert 법칙을 보정한 직선
6.3 UV 조사 시간에 따른 500~650nm 흡광도
6.4 UV 조사 시간에 따른 617nm 에서의 흡광도 변화
6.5 UV 조사 시간에 따른 Malachite green 의 농도 계산
6.6 Malachite green 분해 반응의 반응 속도 및 반응 차수 계산

7. Discussion

본문내용

1. Title
Exp 9. 산화타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해

2. Purpose
광 촉매인 산화 타이타늄(TiO2) 콜로이드를 이용하여 유해한 염료인 말라카이트 그린의 분해하 고, 그 정도를 가시광선 흡수 스펙트럼 분석을 통해 정량적으로 평가한다. 이 과정을 통해 광 촉 매 효과를 이해하고, 반도체의 광 촉매적 성질을 학습한다.
- 구해야 하는 물리량
: 말라카이트 그린의 농도 및 UV 조사 시간에 따른 610nm에서의 흡광도, UV 조사 시간에 대한 시료의 농도, 말라카이트 그린의 반응속도 상수

3. Theory
3.1 광화학
광화학은 빛의 흡수나 방출을 수반하는 화학 반응의 연구와 응용을 다루는 물리화학의 한 분야 이다. 광화학은 두 가지 기본 법칙에 의하여 정의된다. 첫째, 광화학 제1법칙은 Grotthuss–Draper law이며, 이는 광화학 반응의 원인이 되는 빛은 반드시 물질에 의해 흡수되어야 한다는 원칙을 제시한다. 둘째, 광화학 제2법칙은 광화학 당량의 법칙이며, 이는 빛의 흡수가 광자 단위로 발생 한다고 설명한다. 광화학 반응의 예로는 전자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 이동하며 같은 스핀 다중도를 유지할 때 빛을 방출하는 형광 및 스핀 다중도가 다를 때 빛을 방출하는 인광이 있다. 이 외에도 식물의 광합성, 빛에 의한 자유 라디칼의 형성 등이 있으며, 이러한 현상들은 에너지 상태 변화와 밀접한 관련이 있다. 광화학 연구는 물질의 에너지 상태 변환을 이해하는 데 중요하 며, 광 촉매나 태양전지와 같은 응용 분야에 직접적인 영향을 끼친다. 더불어, 제약, 나노기술, 환 경 과학에서도 중요한 역할을 하며, 특정 화학물질의 합성이나 분해에서 중요한 과정으로 작용하 기도 한다.

3.2 광 촉매
광 촉매는 빛 에너지를 사용하여 화학 반응의 속도를 증가시키는 촉매이다. 이들은 반응 과정 에서 소모되지 않으며 반응 후에도 기존의 상태로 남아있으므로 반복적으로 사용 가능하다.

참고자료

· Harris DC, 분석화학, 자유아카데미, 2021, 10ed, pp. 495-505.
· 대한화학회, 물리화학실험, 교문사, 2020, 2nd, pp. 203-207.
· Afshar S, Jahromi HS, Jafari N, et al, Degradation of malachite green oxalate by UV and visible lights irradiation using Pt/TiO2/SiO2 nanophotocatalyst, Scientia Iranica Transactions F: Nanotechnology, 2011, 18(3), pp. 772-779.
· Shah M, Gul Asimullah KN, Sajjad H, et al, Synthesis, Characterization, Kinetic and Thermodynamic Study of Photocatalytic Degradation of Malachite Green Dye Using MnO2 Nanoparticles as Catalyst, Chemistry Africa, 2024, 7, pp. 1575-1583.