Sol - Gel 합성법에 따른 Na+-beta-Al2O3 합성 및 분석 실험 예비

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 배경
3. 장치 및 시약
4. 실험 방법

본문내용

실험 목적
Sol-gel 합성을 통하여 pH 변화에 따른 입자크기(입도) 분포를 측정하여 입자크기가 가장 작을 때의 pH를 선택하여 gel을 합성한다. Gelation 현상을 확인 후, 제조된 분말을 열처리하여 Na+-beta-Al2O3 분말을 제조하고, SEM & XRD 장비를 사용하여 분석을 하고자 한다.

실험 이론 및 배경
Sol-gel Process (졸-겔법)
나노 물질이나 금속 산화물을 합성할 때 쓰이는 합성법이다. sol은 solution을 의미하며 주로 콜로이드 용매를 의미한다. gel은 콜로이드 용매가 농도가 높아지며 진해져서 튼튼한 그물조직이 형성되어 굳고 끈끈해진 것을 의미한다. 액체와 고체상 두 가지 상을 공통으로 가지고 있는 이상성을 가진다. 주로 실리카 물질을 이용하여 금속 산화물을 만들 때 쓰인다.
가수 분해, 축합 반응, 고체화(겔화)의 과정으로 이루어진다. 졸 상태의 물질을 가수 분해시켜 -OH기에 의한 축합 반응을 유도한다. 그런 후 졸 간의 조직이 그물처럼 엉키며 고체화(겔화)되며 원하는 분자나 물질을 만들어낸다. 첫 단계에서 물을 이용하지 않고 유기 용매 등을 이용할 수도 있다. 구조가 균일한 고체가 얻어지며 순도가 높다는 장점이 있다.
졸-겔 반응을 진행할 때 반응물에 영향을 받는 요소로 pH, 촉매, 물과 금속 원소 몰 비, 온도 등이 있다. 가수 분해로 인해 -OR기가 -OH기로 치환되고, 이 과정 중에 물이 빠져나가며 축합 반응이 일어나는데 이 과정을 조절하여 구조와 성질을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, pH가 2.5~4.5일 시 반응이 가장 느리고 pH의 증가에 따라 속도가 빨라진다.

참고 자료

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780323461429000013
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