산화 타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해

소개

"[물리화학실험] 산화 타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해"에 대한 내용입니다.

목차

1. Title

2. Purpose

3. Theory
1) 광화학(photochemistry)
2) 반도체(semiconductor)
3) 광촉매와 광촉매반응
4) TiO2
5) Beer-Lambert Law
6) 말라카이트 그린(malachite green)

4. Chemicals & Apparatus
1) Chemicals
2) Apparatus

5. Procedure

6. Data & Results
1) Beer-Lambert 법칙 보정
2) 광촉매 반응
3) 광촉매 반응 후 MG 용액의 농도 계산
4) 반응 속도 상수와 반응 차수 계산

7. Discussion

8. References

본문내용

1. Title
Exp9. 산화 타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해

2. Purpose
광촉매로 산화타이타늄(TiO2) 콜로이드를 사용해 말라카이트 그린이 광촉매 효과에 의해 분해되는 정도를 가시광선 흡수 스펙트럼으로 분석한다. 이를 통해 광촉매의 역할을 이해하고, 넓은 띠간격 반 도체가 광촉매로 사용될 수 있음을 알아본다.
(구해야 할 물리량: 말라카이트 그린의 농도/시간에 따른 흡광도, 반응속도상수)

3. Theory
1) 광화학(photochemistry)
광화학은 화학 반응에 빛이 관여하는 것을 뜻한다. 광화학 반응이 일어날 때 빛은 흡수되거나 방출 한다. 광화학 과정은 반응물 중 한 성분이 복사를 흡수하며 시작된다. 복사를 흡수한 반응물은 들뜬 상 태가 되고, 이 들뜬 상태의 반응물로부터 직접 생성물이 생성될 수 있다. 이를 광화학의 1차과정이라 고 하며, 형광과 망막의 cis-trans 광-이성질체화 반응이 1차과정에 해당한다. 또한, 들뜬 상태의 반응 물로부터 중간체가 생성되고, 이 중간체로부터 생성물이 생성될 수 있다. 이를 광화학의 2차과정이라 고 하며 오존의 광해리에 의해 생성된 산소 원자에 의한 산화성 과정이 2차과정에 해당한다.
광화학의 기본 법칙으로, 제 1법칙인 그로투스-드레이퍼의 법칙, 제 2법칙인 광화학 당량의 법칙이 있다. 먼저 그로투스-드레이퍼의 법칙은 물질에 흡수된 빛만이 광화학 반응을 일으킬 수 있다는 것이 고, 광화학 당량의 법칙은 빛의 흡수는 광량자 단위로 일어난다는 것을 설명하는 법칙이다.
광화학 반응에는 식물의 광합성, 형광과 인광 등이 있다.

2) 반도체(semiconductor)
반도체는 온도가 올라감에 따라 전기 전도 도가 증가하는 물질을 말한다. 반도체는 도체 와 절연체의 중간에 속하는 물질이다. 특정한 조건에서 전기가 잘 통하므로, 전류를 조절하 는데 이용한다.

참고자료

· PubChem, “titanium dioxide”, “malachite green oxalate”, “water” https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ , (2024.04.26)
· Peter Atkins 및 안운선 옮김, 물리화학, 제11판, 교보문고, 2020, pp. 574, 755~758
· 대한화학회, 물리화학실험, 청문각, 2판, 2000, pp. 203~207
· Daniel C. Harris 및 강용철 외 옮김, 분석화학, 제10판, 자유아카데미, 2021, pp. 494~497