4-나이트로벤젠싸이올 환원의 실시간 전기화학-표면 증강 라만 산란 이미징 및 전해질 조건에 따른 하이드라진 산화 반응 관찰

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 실시간 전기화학-표면 증강 라만 산란 이미징을 통해 4- 나이트로벤젠싸이올(4-NBT)의 환원 반응을 관찰하며 pH 효과를 확인하였고, 백금 초미세전극(Pt Ultramicroelectrode, Pt UME)에서 하이드라진 산화 반응 시 전해질 조건에 따라 발생하는 질소 기체의 거동을 분석하였다. 첫 번째 연구는, 라만 분광법과 디지털 이미징을 결합하여 시료의 공간 정보를 부가함으로써, 전기화학적 반응에 따른 물질의 화학적 조성과 분자 구조 변화를 시각화 할 수 있는 실시간 전기화학-라만 이미징 분석을 제안한다. 전기화학 및 라만 활성 분자로는 4-NBT를 사용하였으며, 이는 pH 3.0과 pH 10.0에서 전기화학적 비가역 반응을 통해 4-NBT가 4- 아미노벤젠싸이올(4-ABT)로 환원되는 전위가 이동함을 순환 전압-전류법(Cyclic Voltammetry, CV) 측정을 통해 확인하였다. 금 전극 표면에서의 전기화학적 환원 반응은 금 초미세전극과 집적화전극(Interdigitated Array, IDA) 표면에 실시간으로 전위를 가하며 얻은 라만 이미징을 통해 관찰되었으며, pH에 따른 4-ABT의 라만 스펙트럼 변화를 확인하였다. 두 번째 연구는, 이온 종류에 따른 전해질 환경에서의 하이드라진 산화 반응(Hydrazine Oxidation Reaction, HzOR)을 정밀하게 분석하기 위하여 CV 분석을 활용하였다. 다양한 전해질 및 농도 조건 하에서 기체 발생 전위(gas evolution potential) 및 계면 특이적 전기화학 반응성(interfacial-specific reactivity)의 변화를 체계적으로 조사하였다. 특히, 전해질 농도에 따른 반응 전류와 전위 변화로부터 나노 기포 형성을 유도하는 임계 농도를 추정하였으며, 이는 전극 계면에서의 기체 거동 이해에 중요한 시사점을 제공한다. 또한, 미세 전극계에서의 측정을 통해, 질소 나노 기포 형성 시 전류 응답이 현저히 감소하는 특징적인 전기화학적 신호를 확인하였다. 아울러, I- 이온이 존재할 경우, 표준 HzOR 반응과 구별되는 추가적인 산화 피크가 관찰되었으며, 이는 요오드 이온이 계면 반응 메커니즘에 개입하여 보조 산화 경로를 형성함을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 실시간 전기화학-표면 증강 라만 산란 이미징을 통한 4-나이트로벤젠
• 싸이올 환원에서의 pH 효과 관찰 1
• 1-1. 서론
• 1-2. 실험방법
• 1-3. 결과 및 고찰
• 1-4. 결론
• 1-5. 참고문헌
• 2. 백금 초미세전극에서 하이드라진 산화 반응 시 전해질 조건에 따른 질소
• 기체 거동 분석 30
• 2-1. 서론
• 2-2. 실험방법
• 2-3. 결과 및 고찰
• 2-4. 결론
• 2-5. 참고문헌
• 영문 논문제출서
• 영문 인준서
• Abstract