Part I. The synthesis and application of superparamagnetic mesoporous silica ball (CoFe2O4@SiO2): The three-way function catalyst Part II. DFT/TD-DFT calculations of phosphorescent Ir complexes for prediction of blue light emitting source Part III. Setting-up the automatic H2 and O2 gas measurement system for water-splitting experiments
- 주제(키워드) catalyst , DFT , water splitting
- 발행기관 서강대학교 화학과 대학원
- 지도교수 허남회
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045655
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
파트I 에서는 서브마이크론 사이즈의 실리카 입자에 초상자성 나노 입자인 코발트 페라이트와 촉매로 사용할 백금 나노 입자를 간단한 2단계의 졸-겔 합성법으로 합성하였다. 요약하여, 실리카의 코어/셸 형태를 뼈대로 하여 실리카 셸 부분에 우리가 원하는 입자를 성공적으로 도핑하였고, 이를 각각 XRD, ICP-Mass, SEM, TEM 으로 특성을 파악하였다. 합성한 나노 촉매를 수소화 반응에 도입하였는데, 사이클로헥신이 수소화 반응이 진행됨과 동시에 알릴 위치가 산화되는 특징적인 결과를 도출하였다. 이는 기존에 보고되지 않은 반응으로, 추가적인 실험을 통해 특이한 수소화 반응 및 알릴 산화 반응의 메커니즘을 추적하였다. 파트 II 에서는 OLED의 소자로 널리 사용되는 이리듐 화합물에 대한 양자 계산을 진행하였다. 이리듐 화합물은 특징적인 인광 현상을 보이는데, 이를 이론적으로 접근하여, 밀도 범함수 이론과 시간 의존적 밀도 범함수 이론을 이용하여 양자 계산을 진행하였고, 이를 실험값과 비교하였다. 계산은 가우시안 03 프로그램으로 진행하였으며, 이렇게 진행된 양자 계산 결과는 실험값을 미리 예측함으로써 합성할 화합물을 실험에 대한 지표를 제공할 수 있었다. 마지막으로 파트 III 에서는, 최근에 각광받고 있는 물 분해 실험을 위한 장비를 설계하고 실험을 진행하였다. 데구사로 알려진 타이태니아 촉매는 자외선을 받아 물을 산소와 수소로 분해하는 광촉매로 잘 알려져있다. 이러한 광반응을 진행하기 위해서는 촉매의 합성 이전에, 정밀한 수소와 산소 측정 장비의 설계가 필수적이다. 그에 따라, 본 연구실에서 합성하는 광촉매의 활성을 알아보기 위해 정교하고 자동화된 정성 및 정량 장비의 세팅을 진행, 완료하였다. 그리고 광반응의 기준 물질로 알려진 데구사를 이용하여 세팅한 장비가 다른 연구팀에서 보여주는 결과에 상응하는 것을 확인함 으로써, 광반응 실험을 위한 기본 토대를 완성하였다.
more초록/요약
Firstly, Pt nanoparticles dotted highly uniform superparamagnetic mesoporous silica spheres (SMSs) were prepared by 2-steps of sol-gel & alcohol reduction methods. Pt-CoFe2O4@SiO2 with submicron scale that are composed of core/shell type silicas and spinel cobalt ferrites and describe their catalytic activities. The resulting products were completely chatacterized by a combination of techniques such as XRD, ICP-Mass, HR-SEM and TEM. After various hydrogenation reactions with the supported catalysts were conducted, results showed very unusual products that have never been obtained from the same reactions with simple metal NPs. Secondly, for investigating excited states energy of Ir-X compounds (X=F, Cl, Br, I), the quantum calculations using Gaussian 03 program package were performed. Geometry optimization, population analysis and excited states energy were calculated by the density functional theory (DFT) and time dependent density functional theory (TD-DFT) at the B3LYP level with 6-311G** (H, N, C, O, P, X) and LANL2DZ (Ir) basis sets. At last, the hydrogen and oxygen measurements system by water splitting reaction was constructed with solar simulated UV light source, nearly perfect sealed quartz reactor and gas chromatography (GC). With light source and catalysts such as Degussa P-25, Pt-TiO2@SiO2 and Pt-TiO2/CoFe2O4@SiO2, hydrogen and oxygen were produced. The most important quantitative analysis of hydrogen and oxygen for studying activities of catalysts was built up.
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