[무기화학실험 보고서] Graphitic carbon nitride (g- C3N4)

목차

1. 실험일자
2. 실험제목
3. 실험목적
4. 실험이론
5. 실험결과
6. 논의
7. 고찰
8. 참고문헌

본문내용

실험 목적
-Carbon nitride의 구조적 특징과 다양한 특성을 살펴보고, ion-exchange method를 통해 NiS/g- C3N4를 합성한다.
-광촉매인 NiS/g- C3N4을 이용하여 유기물 Rhodamine-B를 분해하고 광촉매 활성을 확인한다.

실험 이론
(1) Polymerization
polymerization이란 작은 분자인 monomer가 화학적으로 결합하여 polymer를 생성하는 과정을 말한다. Monomer는 모두 동일할 수도 있고, 두 개 이상의 서로 다른 화합물일수도 있다. 이렇게 만들어진 polymer는 monomer와는 다른 독특한 물성을 가지게 된다. Polymerization 방법에는 중합과정에 따라 monomer의 일부가 줄면서 중합되는 축합 중합, 환형의 monomer가 펼쳐지면서 중합하는 개환 중합, 단순히 monomer를 덧붙여 연결하여 중합되는 부가중합 등이 있다. 본 실험에서 g-C3N4는 중축합에 의해 합성되었고, NiS/g-C3N4 광촉매는 Sulfur-mediated photocatalysis 방법을 통해 합성되었다

(2) 카본나이트라이드 (Carbon nitride)
-카본나이트라이드의 구조
카본나이트라이드는 탄소와 질소가 번갈아 가면서 공유결합을 형성하고 있는 이원화합물이다. 주로 연구되는 형태는 g-C3N4와 melon의 두가지 형태이다. g-C3N4는 일반적으로 탄소와 질소 원자로 이루어진 2차원 층 구조를 가진다. 기본 구조 단위는 heptazine core layer로, 이 층은 탄소와 질소 원자가 육각형 고리 구성으로 번갈아 배열되어 있으며 다층 구조를 형성한다. Melon구조는 3차원 공동결합 네트워크 구조를 가진다. 이는 탄소와 질소 원자로 이루어진 3차원 프레임워크를 형성하여 연속적인 네트워크를 생성한다.

참고자료

· Polymerization | Definition, Classes, & Examples | Britannica
· N-doped TiO2 nanotube/graphitic carbon nitride 복합소재 합성 및 광촉매 분해연구, 인하대학교 화학·화학공학융합학과, 문성준, 2021, 4-5p
· Photocatalytic Water Splitting on Semiconductor-Based Photocatalysts, Rengui Li, 2017, 1-3p
· New insight of the photocatalytic behaviors of graphitic carbon nitrides for hydrogen evolution and their associations with grain size, porosity, and photophysical properties, Junghoon Oh, 1p
· band gap 이미지: Band gap - Energy Education
· Semiconducting Polymer Graphitic Carbon Nitride for Artificial Photosynthesis, 송지윤, 2016, 227-232p
· New route to highly crystalline carbon nitrides for efficient photocatalytic hydrogen generation, Wiley, 2016, 1-3p