Ammonia ($NH_3$) is used in various industries as an essential chemical in the modern industrial economy. The photocatalytic and electrochemical nitrogen reduction reaction is attracting attention as an alternative to the Haber-Bosch process which widely used to produce ammonia, because the reaction proceeds at room temperature and atmospheric pressure without emission of carbon dioxide. However, ambient ammonia in the air impedes the accurate evaluation of properties on these alternatives due to their low efficiencies.
In this thesis, it is experimentally demonstrated that it is hard to evaluate properties of catalysts for the photocatalytic nitrogen reduction reaction accurately due to the ambient ammonia. And the influence of ambient ammonia on electrochemical nitrogen reduction reaction was determined. In order to measure the precise ammonia background level, the influence of cuvettes is determined in the salicylate method. And the measurement error was further reduced through the optimized reaction time of 30 minutes. Therefore, we showed that the ammonia background level should be accurately measured for accurate evaluation of the catalyst properties before starting the investigation of photocatalytic or electrochemical $N_2$ reduction reaction.
암모니아는 현대 산업경제에서 필수적인 화학물질로써 다양한 산업에 이용되고 있다. 광촉매와 전기화학적 질소환원반응은 상온, 상압에서 반응이 진행되고 이산화탄소를 배출하지 않은 다는 점에서 암모니아 생산에 주로 이용되는 하버-보쉬 프로세스의 대안으로 주목받고 있다. 그러나 공기 중에 주위 암모니아 낮은 효율을 나타내는 이러한 대안들의 정확한 특성 평가를 방해하게 된다.
그래서 본 연구에서는 주위암모니아로 인하여 광촉매 질소환원반응에서 특성 평가가 정확히 이루어지기 어렵다는 것을 실험적으로 증명하였고, 전기화학적 질소환원반응에서 주위암모니아의 영향을 알아보았다. 또한, 정확한 암모니아 백그라운드 레벨의 측정을 위해 살리실레이트 방법에서 큐벳의 영향에 대해 알아보았고, 30분이라는 최적화된 반응시간을 통해 측정오차를 더욱 줄였다. 그래서 우리는 광촉매나 전기화학적 질소환원반응 연구를 시작하기 전에 촉매의 정확한 특성 평가를 위하여 암모니아 백그라운드 레벨이 정확히 측정되어야 한다는 것을 보여주었다.
