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요약

목차

I. 서론 6

1. 연구의 배경 및 목적 6

II. 실험 방법 8

2.1. 시약 및 기구 8

2.2. 센서의 합성 8

2.3. 분석 8

2.4. Theoretical studies 9

III. 실험 결과 및 고찰 10

3.1. 센서 HCL의 합성 10

3.2. Cu2+ 이온에 대한 HCL의 검출 능력 분석[이미지참조] 12

3.3. Hg2+ 이온에 대한 HCL의 검출 능력 분석[이미지참조] 18

3.4. 응용 실험 24

3.5. Theoritical calculation 27

IV. 결론 33

참고문헌 34

Abstract 40

초록보기

화학센서는 복잡한 기계의 도움 없이 숙련되지 않은 사용자들도 피 분석 물의 존재를 변화하는 색이나 형광을 통해 맨눈으로 확인 가능하다는 큰 장점이 있다. 금속이온은 생명체의 체내에 존재하며 필수적인 여러 생물학적 반응에 참여하는데 만약 과량의 금속이온에 노출될 경우 독성물질로서 생명에 지장을 준다. 그뿐만 아니라 대기 환경 및 수질 환경 등 자연 속에서도 이온화합물 등의 형태로 존재하며 여러 생물체에 의해 소비되고 사용되며 공업 폐수 등의 이유로 과량 존재하게 될 경우 심각한 환경 오염의 원인이 되기도 한다. 따라서 이러한 금속이온을 쉽고 정확하게 검출하기 위해 특정 금속이온과 선택적으로 결합하여 색 또는 형광 변화를 보이는 화학센서의 개발이 활발히 진행되고 있고 또 이러한 센서의 검출 메커니즘 또는 금속이온 간의 상호작용을 연구하는 등 관련된 연구 또한 다양하게 이뤄지고 있다.

본 연구에서는 cinnamaldeyde와 thiophene-2-carbohydrazide을 축합 반응시켜 Cu2+이온과 Hg2+이온에 대해 각각 선택적으로 다른 색 변화를 보이는 화학센서(N' -((1E,2Z)-3-(4-(dimethylamino)phenyl)allylidene)thiophene-2-carbohy drazide)(HCL)를 합성하였다. HCL는 수용액 상에서 Cu2+이온과 반응할 시 연한 노란색에서 진한 노란색으로 색 변화를 보였고 Hg2+이온과 반응할 땐 연한 노란색에서 주황색으로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 각각의 변화에 대해 가시 광역 영역대 파장 변화를 다양한 방법으로 분석하였고 job plot 실험을 진행하여 Cu2+이온과는 1:1 결합을, 그리고 Hg2+이온과는 2:1로 결합하는 각기 다른 반응을 보이는 것을 확인하였다. 또한 분광학 분석으로 알아낸 검출한계는 Cu2+이온에서 0.08μM, Hg2+ 이온과 0.01μm으로 매우 낮았고, 실제 사용되는 정수기의 물 및 수돗물을 표본으로 실험을 진행하여 각각의 표본에 존재하는 Cu2+이온과 Hg2+이온의 정량적으로 분석하였다. 추가로 범밀도함수(Density Functional Theory, DFT) 계산을 기반으로 한 모델링을 통해 HCL과 각각의 이온 간의 반응 메커니즘을 전자적 모형과 에너지로도 예상하였다.

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