[화학공학실험1] 솔겔 실리카 합성 및 FT-IR 분광법을 통한 SiO2의 화학적 결합 상태 분석 예비레포트

소개

"[화학공학실험1] 솔겔 실리카 합성 및 FT-IR 분광법을 통한 SiO2의 화학적 결합 상태 분석 예비레포트"에 대한 내용입니다.

화공신소재공학과 화학공학실험1, 화공신소재기초실험 A+ 받은 레포트입니다.

목차

1. 실험 1: 졸-겔 실리카 합성 (Sol-Gel Silica Preparation)

• 실험 목적

• 실험 원리

• 실험 방법

• 예상 실험 결과 (pH 및 온도 변화에 따른 SiO₂ 특성 예측)

2. 실험 2: FT-IR 분광법 (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

• 실험 목적

• 실험 원리

• 실험 방법

• 예상 실험 결과 (결합 구조 및 FT-IR 피크 예측)

• 실험 보고서 참고 문헌

본문내용

실험 1: 졸-겔 실리카 합성 (Sol-Gel Silica Preparation).

• 실험 목적
Sol-gel 법을 이용하여 구형의 SiO2를 제조할 수 있다. 단분자 상태의 물질이 졸-겔 공정을 거쳐 고체 상태로 응축하는 과정을 관찰한다. 졸-겔화의 메커니즘에 따라 미세구조가 달라지는 것을 확인한다.

• 실험 원리
-용어 정리
Colloid (콜로이드)는 1 nm ~ 1 μm 크기의 물질로, 두 가지 이상 물질의 혼합물이다. 한 가지 상이 수많은 작은 입자처럼 나뉘어 침전이 발생하지 않고 다른 상에 현탁(suspension) 되어 있다.
①Sol (졸): 소액성 콜로이드는 분산계는 분산질이 분산매에 분산되어 균일한 상을 이루고 있는 계이다. Sol은 액체 중에 콜로이드입자가 분산하고 유동성을 가지고 있는 계이다. 분산질은 액체 또는 고체이다. 분산매가 물이면 하이드로졸(hydrosol), 유기물이면 오르가노졸(organosol) 이라고 한다.
②Gel (겔): 친액성 콜로이드는 콜로이드 용액(졸)이 일정한 농도 이상으로 진해져 견고한 3차원 그물조직 형태가 형성되어 굳어진 것이다. 이러한 현상을 겔화(Gelation)라고 한다. 액체 상 겔로부터 용매 제거를 통해 건성겔을 만들 수 있는데, 이들은 용매 제거 방법에 따라 에어로겔(aerogel), 제로겔(xerogel), 앰비겔(ambigel)등으로 나뉜다.
③Gelation (겔화)는 졸의 응고 또는 입자의 집합으로 겔이 형성되는 과정이다. 입자는 pH나 이온의 강도 변화를 통해 집합시킬 수 있다. 중합 성분을 함유한 용액의 점성에 급격한 변화가 일어나는 겔화점에서 시스템은 유동성을 읽고 점성이 매우 커져 겔화가 일어난다.
-이론
Sol-Gel 반응이란 실리콘이나 금속 알콕사이드 단위 전구체(본 실험에서 TEOS를 사용) 로 부터 다양한 종류의 그물조직을 만드는 것이다. 주로 금속 산화물을 만드는 반응이지만, 유기-무기 복합체 혹은 하이브리드 물질의 제조에 사용 가능하다.

참고자료

· 진정호. "Synthesis and Characterization of Spherical Silica Nanopowders by a Sol-Gel Processing." 국내박사학위논문 창원대학교, 2010. 경상남도
· 안전보건공단. (2024). “화학물질정보.” 안전보건공단. https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/. (2024-09-20 방문).
· David W. Oxtoby. (2014), 옥스토비의 일반화학 7판, 사이플러스, 서울
· 이순원.(2013), 이공학을 위한 무기화학실험, 사이플러스, 서울