[표지] 1
제출문 2
목차 3
Abstract 9
요약 11
I. 서론 13
1. 연구 용역 사업 개요 13
가. 용역 과제 명 13
나. 추진 배경 및 필요성 13
다. 용역 추진 목적 13
2. 주요 사업내용 14
가. 사업 범위 14
나. 세부 추진 일정 14
II. 연구내용 및 방법 15
1. 연구내용 15
2. 연구방법 15
가. DFT를 활용한 반응 메커니즘 규명 방법 15
나. ISC(intersystem crossing, 계간 교차점) 계산 방법 20
다. 반응 메커니즘의 정확한 상대 에너지 계산 방법 21
III. 연구결과 및 고찰 22
1. 폭발, 화재, 이상반응 등 사고유발 화학반응 유형별 분류 22
가. 과산화물·금속촉매 이상반응, 산·염기 반응, 산·유기용매 반응 등 사고사례 조사 및 반응물 유형별 분류 22
나. 사고유발 화학반응 관련 양자계산 모델 문헌조사 33
2. 화학반응 모델 계산을 통한 반응 메커니즘 확보(10건 이상) 48
가. 과산화물·금속촉매 반응조건에 따른 분해·재배열 생성물 확인 48
나. 반응조건별 메커니즘 규명을 통한 위험반응경로 확인 75
3. 과산화물 화학반응 조건별 사고예방 정보 마련(4건 이상) 97
가. 과산화물·금속촉매 조건별 화학반응 예측정보 구축 97
나. 과산화물 사고방지를 위한 농도범위, 온도범위 등 예방정보 마련 99
4. 주요 과업내용 달성 내용 정리 106
IV. 결론 109
참고문헌 112
〈Table 1〉 문헌·자료조사를 통해 조사된 과산화물·금속촉매 이상반응, 산·염기... 22
〈Table 2〉 과산화물·금속촉매 이상반응, 산·염기 반응, 산·유기용매 반응 물질의 특성 23
〈Table 3〉 미디어에서 추가로 조사한 과산화물·금속촉매 이상반응, 산·염기... 31
〈Table 4〉 달성한 주요 과업내용 106
〈Figure 1〉 IM 및 에너지 최소화 구조 최적화 Gaussian16 input 파일의 예 17
〈Figure 2〉 TS 구조 최적화 Gaussian16 input 파일의 예 18
〈Figure 3〉 TS 구조 최적화 output 파일의 예 19
〈Figure 4〉 IRC 계산 input 파일의 예 20
〈Figure 5〉 ISC 구조 최적화 계산 input 파일의 예 21
〈Figure 6〉 사고 유발 화학반응 유형별 분류 30
〈Figure 7〉 본 연구에서 조사한 전체 사고유발 화학반응 유형별 분류 33
〈Figure 8〉 염기성 환경에서의 H₂O₂ 분해 및 O₂ 자체 생성 반응 메커니즘 49
〈Figure 9〉 염기성 환경에서의 Mn²⁺ 촉매에 의한 H₂O₂ 분해 반응 메커니즘 52
〈Figure 10〉 염기성 환경에서 Mn²⁺에 의한 H₂O₂ 분해 반응 이후 O₂⁻ 생성 반응 메커니즘 55
〈Figure 11〉 염기성 환경에서의 Cu²⁺ 촉매에 의한 H₂O₂ 분해 반응 메커니즘 57
〈Figure 12〉 염기성 환경에서 Cu²⁺에 의한 H₂O₂ 분해 반응 이후 O₂ 생성 반응 메커니즘 59
〈Figure 13〉 염기성 환경에서의 Fe³⁺ 촉매에 의한 H₂O₂ 분해 반응 메커니즘 61
〈Figure 14〉 염기성 환경에서 Fe³⁺에 의한 H₂O₂ 분해 반응 이후 O₂ 생성 반응 메커니즘 64
〈Figure 15〉 염기성 환경에서의 Fe²⁺ 촉매에 의한 H₂O₂ 분해 반응 메커니즘 66
〈Figure 16〉 염기성 환경에서 Fe²⁺에 의한 H₂O₂ 분해 반응 이후 O₂ 생성 반응 메커니즘 69
〈Figure 17〉 염기성 환경에서의 Mg²⁺ 촉매에 의한 H₂O₂ 분해 반응 메커니즘 72
〈Figure 18〉 염기성 환경에서 Mg²⁺에 의한 H₂O₂ 분해 반응 이후 반응 메커니즘 74
〈Figure 19〉 염기성 환경에서 Mn²⁺에 의해 O₂⁻가 생성되는 반응 메커니즘 76
〈Figure 20〉 염기성 환경에서 Mn²⁺에 의한 O₂⁻ 생성 반응 메커니즘에서 ISC 근처 분자 구조, NBO 원자 전하 및 NBO 스핀 밀도 변화 77
〈Figure 21〉 O₂²⁻와 Mn³⁺ 사이에 일어나는 전자 전이에 관한 모식도 78
〈Figure 22〉 Mn²⁺에 의한 O₂⁻ 생성 반응 메커니즘에서 ISC에서의 SOCC 크기 79
〈Figure 23〉 염기성 환경에서 Mn²⁺에 의해 생성된 O₂⁻로부터 O₂가 생성되는 반응 메커니즘 81
〈Figure 24〉 염기성 환경에서 Cu²⁺에 의해 O₂가 생성되는 반응 메커니즘 83
〈Figure 25〉 Cu²⁺에 의한 O₂ 생성 반응 메커니즘에서 ISC 근처 분자 구조, NBO 원자 전하 및 NBO 스핀 밀도 변화 84
〈Figure 26〉 O₂²⁻와 Cu³⁺ 사이에 일어나는 전자 전이에 관한 모식도 85
〈Figure 27〉 Cu²⁺에 의한 O₂ 생성 반응 메커니즘에서 ISC에서의 SOCC 크기 86
〈Figure 28〉 염기성 환경에서 Fe³⁺에 의해 O₂가 생성되는 반응 메커니즘 88
〈Figure 29〉 Fe³⁺에 의한 O₂ 생성 반응 메커니즘에서 ISC 근처 분자 구조, NBO 원자 전하 및 NBO 스핀 밀도 변화 89
〈Figure 30〉 O₂²⁻와 Fe⁴⁺ 사이에 일어나는 전자 전이에 관한 모식도 90
〈Figure 31〉 Fe³⁺에 의한 O₂ 생성 반응 메커니즘에서 ISC에서의 SOCC 크기 91
〈Figure 32〉 염기성 환경에서 Fe²⁺에 의해 O₂가 생성되는 반응 메커니즘 93
〈Figure 33〉 Fe²⁺에 의한 O₂ 생성 반응 메커니즘에서 ISC 근처 분자 구조, NBO 원자 전하 및 NBO 스핀 밀도 변화 94
〈Figure 34〉 O₂²⁻와 Fe³⁺ 사이에 일어나는 전자 전이에 관한 모식도 95
〈Figure 35〉 Fe²⁺에 의한 O₂ 생성 반응 메커니즘에서 ISC에서의 SOCC 크기 96
〈Figure 36〉 Marcus 이론을 이용한 SOC에 의한 스핀 다중도 변화 전이 속도 상수 103
〈Figure 37〉 Mn²⁺에 의한 ISC 근처에서의 온도에 따른 스핀 다중도 변화 전이 속도 상수 함수 104
〈Figure 38〉 Fe³⁺에 의한 ISC 근처에서의 온도에 따른 스핀 다중도 변화 전이 속도 상수 함수 105