소개글
"메틸렌블루가 uv를 흡수해"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 목적 및 원리
1.1. 메틸렌블루 염료용액에 광촉매 이산화티타늄(TiO2) 분산
1.2. 자외선 조사를 통한 광촉매의 활성화와 염료 분해 관찰
1.3. 시간에 따른 염료 분해비율과 1차 반응속도 그래프 분석
2. 실험 기기 및 시약
2.1. 메틸렌블루
2.2. 이산화티타늄(TiO2)
2.3. 교반기
2.4. 수은 자외선 램프
2.5. UV/Vis 분광광도계
3. 실험 방법
3.1. 메틸렌블루 용액 제조
3.2. 이산화티타늄 분산 및 흡착 실험
3.3. 자외선 조사 및 시간별 흡광도 측정
3.4. 농도 및 1차 반응속도 계산
4. 결과 및 고찰
4.1. 흡착 실험 중 흡광도 및 농도 변화
4.2. 광 조사 후 흡광도 및 농도 변화
4.3. 1차 반응속도 그래프 분석
5. 결론
6. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 목적 및 원리
1.1. 메틸렌블루 염료용액에 광촉매 이산화티타늄(TiO2) 분산
메틸렌블루 염료용액에 광촉매 이산화티타늄(TiO2)을 분산시키는 것은 이번 실험의 핵심 부분이다. 메틸렌블루는 방향족 화합물로 고리 구조를 가지고 있으며 상온에서 짙푸른 녹색을 띠는 특징을 가지고 있다. 이 메틸렌블루 용액에 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)을 분산시키는 것이 핵심이다.
이산화티타늄(TiO2)은 무색무취의 흰색 분말로, 반도체 성질을 가지고 있어 광촉매로 사용될 수 있다. 이산화티타늄은 자체가 빛을 받아도 변하지 않아 반영구적으로 사용이 가능하며, 광촉매로서의 내구성과 내마모성이 우수하다는 장점이 있다. 또한 안전하고 무독성이라 폐기 시 2차 공해의 염려가 없다는 장점도 있다.
실험에서는 초기 10 mM 농도의 메틸렌블루 용액 50 mL에 이산화티타늄 0.005g을 첨가하여 교반기로 잘 교반시켜 메틸렌블루 용액 내에 이산화티타늄을 균일하게 분산시킨다. 이 과정에서 메틸렌블루 분자들이 이산화티타늄 표면에 물리적으로 흡착될 것으로 예상된다. 흡착 평형이 이루어지도록 충분한 시간 동안 암조건에서 교반을 진행한다. 이를 통해 메틸렌블루 용액 내 이산화티타늄 분산이 완료된다.
1.2. 자외선 조사를 통한 광촉매의 활성화와 염료 분해 관찰
자외선 조사를 통한 광촉매의 활성화와 염료 분해 관찰이다.
메틸렌블루 염료용액에 광촉매인 이산화티타늄(TiO2)을 분산시킨 후, 수은 램프를 사용하여 자외선을 조사하여 광촉매를 활성화시켰다. 이를 통해 염료용액이 분해되는 현상을 관찰하였다.
자외선을 조사한 후에도 5분 간격으로 계속해서 흡광도를 측정하였다. 측정한 흡광도 값을 Lambert-Beer 법칙을 이용하여 염료용액의 농도로 환산하였다. 이를 바탕으로 시간에 따른 염료의 분해비율(C/C0) 그래프와 1차 반응속도 그래프를 분석하였다.
1.3. 시간에 따른 염료 분해비율과 1차 반응속도 그래프 분석
시간에 따른 염료 분해비율과 1차 반응속도 그래프 분석에 대한 내용은 다음과 같다.
실험 결과, 광 조사 후 시간이 지남에 따라 염료의 농도가 급격히 감소하는 양상을 보였다. 이는 자외선 조사에 의해 광촉매 TiO2가 활성화되어 메틸렌블루 염료를 효과적으로 분해했기 때문이다.
실험 자료를 토대로 작성한 시간에 따른 염료 분해비율(C/C0) 그래프를 보면, 광 조사 후 10분 이내에 염료의 농도가 절반 이하로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 그 이후에도 계속해서 농도가 낮아져 30분 후에는 약 30% 수준까지 분해되었다. 이는 광촉매 반응이 시간이 지날수록 활발히 일어났음을 의미한다.
이를 바탕으로 작성한 1차 반응속도 그래프에서도 유사한 결과를 볼 수 있다. 광 조사 후 초기에는 반응속도가 빨랐으나 10분 경과 후 일시적으로 감소하는 모습을 보였다. 그러나 전체적으로는 시간이 경과함에 따라 반응속도가 점점 증가하는 추세를 나타냈다. 이는 지속적인 자외선 조사와 염료 분해로 인해 시간이 지날수록 광촉매 활성이 더 높아졌기 때문으로 판단된다.
따라서 메틸렌블루 용액에 TiO2를 분산시키고 자외선을 조사한 결과, 시간이 지날수록 염료 분해율과 반응속도가 높아져 광촉매 기술의 유용성을 확인할 수 있었다."
2. 실험 기기 및 시약
2.1. 메틸렌블루
메틸렌블루는 고리 방향족 화합물로, 분자량이 319.85g/mol이다. 상온에서 짙푸른 녹색을 띠며 산화 시 푸른색, 환원 시 무색을 띠는 특징이 있다. 수화물...
참고 자료
2020 화공기초이론및실험2 실험노트
임상룡. "메틸렌블루 광촉매 분해반응에서 이산화티타늄 열처리 온도 영향", 61-66p, 2010
흡착의 계면화학
https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/d200105/d200105-201.pdf
광촉매
https://blog.naver.com/sunjoy1010/220407093863
반도체 및 광촉매의 기본 원리
https://www.cheric.org/files/research/ip/g200001/g200001-601.pdf
Lambert-Beer 법칙
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=hyun40411&logNo=220360419960&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F
흡착의 계면화학
https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/d200105/d200105-201.pdf
반응속도식
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B0%98%EC%9D%91_%EC%86%8D%EB%8F%84%EC%8B%9D#1%EC%B0%A8_%EB%B0%98%EC%9D%91
김하영 “광촉매 Ta2O5와 Melamine을 이용한 TaON의 합성과 가시광선 하에서의 메틸렌블루 광촉매 분해”
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