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본 연구에서는 이론화학 또는 분자모델링이라 불리는 계산화학을 기존에 연구된 촉매반응 실험결과를 해석하는 데 접목시켜 보았다. 온실효과의 주범인 이산화탄소를 에폭사이드와 반응을 통해 고정화하고 카보네이트를 생성하는 반응을 선택하였는데 이 반응은 활성화 에너지(55~59 kcal/mol)가 높아 촉매의 사용이 불가피하다. 많은 기존 연구들 중에 ZIF-90/ionic liquid immobilized ZIF-90 (IL-ZIF-90), polystyrene-supported quaternized ammonium salt, KI/KI-glycine, dimethylethanolamine (DMEA)를 촉매로 사용한 경우에 대해 반응의 각 단계를 계산하여 반응의 경로를 예측하고 단계별로 구한 에너지를 바탕으로 에너지도를 구성함으로써 실험결과를 열역학적으로 해석하였다. ZIF-90/IL-ZIF-90과 KI/KI-glycine의 경우는 실험적으로 후자들이 상대적으로 높은 수율을 얻었는데 계산 결과 활성화에너지가 낮아진 이유가 아니라 전자들의 경우 반응 중간체가 높은 에너지를 가져 반응물로 되돌아가는 역반응에 의해 정반응의 진행이 방해를 받은 것으로 밝혀졌다. DMEA를 촉매로 사용하였을 경우는 활성화 에너지를 ~42 kcal/mol로 낮춰줌으로써 금속이나 할로겐염 없이도 촉매의 활성이 잘 일어남을 증명하였다. 폴리스티렌(polystyrene)으로 지지된 quaternized 암모늄염 촉매의 경우 클러스터 가정을 사용하여 계산을 진행하였으며 암모늄염의 -NH기와 에폭사이드의 O 원자 사이의 상호작용의 가능성을 확인할 수 있는 반응경로를 제시하였다.
목차
요약
Abstract
1. 서론
2. 실험
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References
참고문헌 (49)
참고문헌 신청
Kim, N. S., Yoon, S. H., and Park, G. S., “Introduction toComputational Chemistry,” KIC News, 15, 3 (2012)
Anastas, P. T., and Lankey, R. L., “Life Cycle Assessmentand Green Chemistry: The Yin and Yang of Industrial Ecology,”Green Chem., 2(6), 289-295 (2000)
Anastas, P. T., and Kirchhoff, M. M., “Origins, Current Status,and Future Challenges of Green Chemistry,” Acc. Chem. Res.,35(9), 686-694 (2002)
North, M., Pasquale, R., and Young, C., “Synthesis of CyclicCarbonates from Epoxides and CO2,” Green Chem., 12, 1514-1539 (2010)
Sakakura, T., and Kohno, K., “The Synthesis of Organic Carbonatesfrom Carbon Dioxide,” Chem. Commun., 11, 1312-1330 (2009)
Anastas, P. T., and Lankey, R. L., “Life Cycle Assessmentand Green Chemistry: The Yin and Yang of Industrial Ecology,”Green Chem., 2(6), 289-295 (2000)
Anastas, P. T., and Kirchhoff, M. M., “Origins, Current Status,and Future Challenges of Green Chemistry,” Acc. Chem. Res.,35(9), 686-694 (2002)
North, M., Pasquale, R., and Young, C., “Synthesis of CyclicCarbonates from Epoxides and CO2,” Green Chem., 12, 1514-1539 (2010)
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