(A+만점레포트)[화공생물공학실험] 5. 광촉매 이용 반응속도 상수 측정(결과)

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목차

1. 결과
2. 고찰

본문내용

본 실험은 TiO2광촉매를 이용한 유기물 분해 반응의 반응특성을 분석하고 메커니즘을 이해하는 실험이다. 광촉매란빛을 받아 촉매 반응을 일으키는 물질로, 빛을 에너지 원으로 촉매반응을 촉진시켜 각종 세균 및 오염물질을 분해하는 반도체 촉매이다. 광촉매 반응의 메커니즘은 반도체 등의 분말을 용액에 넣어, 밴드갭(Band gap) 이상의 에너지 광을 조사하면, 마이너스 전하를 갖는 전자(e-)와 플러스 전하를 갖는 정공(h+)이 생성되는데, 강한 환원 또는 산화 작용에 의해 용액중의 이온종이나 분자종을 분해하는 것이다. 2차 부산물 발생 없이 수중의 오염물질을 분해 및 제거할 수 있다. 다음은 TiO2광촉매의오염물 산화 반응에 관한 메커니즘 반응식이다.

TiO2 + hv ->hvb++ecb- (1)
Substrate + hvb+ -> Oxidized substrate (2)
Ti-OH + hvb+ -> Ti-OH+ (3)
H2O + hvb+ -> OH• + H+ (4)
Substrate + OH• -> Oxidized substrate (5)
O2 + ecb- -> O2•- (6)

OH 라디칼의 생성은 TiO2광촉매 산화력의 핵심으로 많은 광촉매 산화반응이 정공과의 직접적인 반응보다는 OH 라디칼과의 반응에 의해 개시된다. 이런 이유에서 TiO2광촉매 기술은 환경정화기술의 대표적 공정형태이기도 하다.

참고 자료

동국대학교 화공생물공학과, “화공생물공학실험”, 2024, pp. 23-25
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이홍주 외 3인, “제조방법에 따른 TiO2의 광촉매 특성 분석”, 2018, 한국화학공학회, pp. 156-161
윤석민 외 4인,“산 촉매에 따른 아나타제/브루카이드 혼성형TiO2광촉매의메틸렌블루 광분해특성”, 한국화학공학회, 2011, pp. 21-25
Robinson 외 2인, “일반화학”, 자유아카데미, 2020, pp. 573-575
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