예비_Gold nanoparticle catalyzed reduction of 4-nitrophenol

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본문내용

실험 목적
금 나노입자를 촉매로 사용하여 4-nitrophenol을 4-aminophenol로 환원시키는 반응을 관찰하고, 나노입자의 크기에 따라 촉매 활성과 반응 속도가 어떻게 달라지는지 이해할 수 있다.

실험 원리
현대 화학에서 나노 단위의 물질은 기존의 벌크 상태 물질과는 전혀 다른 특성을 나타내며, 특히 촉매 분야에서는 그 장점이 극대화된다. 나노입자는 표면적이 매우 크고 전자적, 광학적 성질이 특이하여, 같은 물질이라도 입자 크기만 변화시켜 반응성을 근본적으로 바꿀 수 있다 이번 실험에서 사용되는 금 나노입자 또한 크기에 따라 색이 달라지고, 표면에서 일어나는 전자 전달 능력이 크게 달라진다는 점에서 좋은 예시가 된다.
따라서 4-nitrophenol의 환원 반응을 통해 나노입자의 크기가 촉매 작용에 미치는 영향을 직접 비교하여 나노촉매의 기본 개념을 실험적으로 이해한다.

* 촉매(catalyst)
촉매는 화학 반응의 평형을 변화시키지 않고 반응 속도만을 변화시키는 물질로, 반응 경로에 존재하는 활성화 에너지(activation energy)를 낮추어 반응이 더 빠르게 일어나도록 돕는다. 촉매는 반응물과 결합하였다가 생성물 형성과 함께 다시 자유 상태로 회복되는 과정을 반복하기 때문에, 반응 과정에서 소모되지 않는다는 특징이 있다. 일반적으로 촉매가 제공하는 새로운 반응 경로는 활성화 에너지가 낮은 경로이므로, 반응속도식
에 의해 반응 속도는 촉매 존재 시 기하급수적으로 증가한다.
촉매는 존재하는 상(phase)의 관점에서 균일 촉매(homogeneous catalyst)와 불균일 촉매(heterogeneous catalyst)로 구분되는데, 이번 실험에서 사용하는 금 나노입자는 고체 입자로 존재하므로 용액 속 반응물이 고체 표면에서 반응하는 불균일 촉매에 해당한다. 불균일 촉매에서 반응이 일어나는 실제 과정

참고자료

· 없음