KR100883016B1 - Method for preparing metal nanoparticles - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 식물 추출액을 이용하면서도 금속 나노입자의 합성시간을 더욱 단축할 수 있는 개선된 금속 나노입자 제조방법을 제공한다. 본 발명의 금속 나노입자 제조방법은, 물을 주성분으로 하는 반응매질상에서; 은행나무과 식물의 조직, 소나무과 식물의 조직, 감나무과 식물의 조직, 플라타너스과 식물의 조직, 목련과 식물의 조직 또는 이들의 조합으로부터 추출된 추출액과; 수용성 금속화합물을 반응시켜서, 금속 나노입자를 생성시키는 단계를 포함한다.The present invention provides an improved method for producing metal nanoparticles that can further shorten the synthesis time of metal nanoparticles while using a plant extract. Metal nanoparticle production method of the present invention, on a reaction medium containing water as a main component; Extracts extracted from the tissues of ginkgo biloba, the tissues of the pine family, the tissues of the persimmon family, the tissues of the plane tree, the tissues of the magnolia and the plants, or a combination thereof; Reacting the water-soluble metal compound to produce metal nanoparticles.
금속 나노입자, 식물 추출액 Metal Nanoparticles, Plant Extracts
Description
도 1은, 반응시간 경과에 따라, 실시예 1a의 반응 혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 흡수능 스펙트럼이다.1 is an absorption spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 1a over time.
도 2는, 실시예 1a에서 얻은 은 나노입자에 대하여 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer) 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다.FIG. 2 is a spectrum obtained by performing Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) analysis on the silver nanoparticles obtained in Example 1a. FIG.
도 3은, 실시예 1에서 얻은 은 나노입자에 대하여 주사현미경(Scanning electron Microscopy : SEM) 분석을 실시하여 얻은 사진이다.FIG. 3 is a photograph obtained by performing scanning electron microscopy (SEM) analysis on the silver nanoparticles obtained in Example 1. FIG.
도 4는, 반응시간 경과에 따라, 실시예 2a의 반응혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 흡수능 스펙트럼이다.4 is an absorption spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 2a over time.
도 5는, 반응시간 경과에 따라, 실시예 3a의 반응 혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다.FIG. 5 is a spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 3a over time.
도 6은, 반응시간 경과에 따라, 실시예 6의 반응 혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다.FIG. 6 is a spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 6 as the reaction time elapses. FIG.
도 7은, 10 분 동안의 반응이 종료된 실시예 6의 반응혼합물로부터 세척 및 분리된 금 나노입자에 대하여 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer) 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다.FIG. 7 is a spectrum obtained by performing Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) analysis on gold nanoparticles washed and separated from the reaction mixture of Example 6 after the reaction for 10 minutes was completed.
도 8은, 실시예 6에서 얻은 금 나노입자에 대하여 주사현미경(Scanning electron Microscopy : SEM) 분석을 실시하여 얻은 사진이다.8 is a photograph obtained by performing a scanning electron microscopy (SEM) analysis on the gold nanoparticles obtained in Example 6.
[S. Shiv Shankar, Akhilesh Rai, Absar Ahmad, and Murali Sastry, "Rapid synthesis of Au, Ag, and bimetallic Au core-Ag shell nanoparticles using Neem (Azadirachta indica) leaf broth", Journal of Colloid and Interface Science, 275(2004), 496~502].[S. Shiv Shankar, Akhilesh Rai, Absar Ahmad, and Murali Sastry, "Rapid synthesis of Au, Ag, and bimetallic Au core-Ag shell nanoparticles using Neem (Azadirachta indica) leaf broth", Journal of Colloid and Interface Science, 275 (2004) , 496-502].
본 발명은 금속 나노입자 제조방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 식물 추출액을 환원제로 사용하는 금속 나노입자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing metal nanoparticles, and more particularly to a method for producing metal nanoparticles using a plant extract as a reducing agent.
종래에, 금속 나노입자는 물리적 방법 또는 화학적 방법으로 제조되어 왔다. 그러나, 물리적 방법은 고가의 장비를 필요로 한다. 화학적 방법에서는, 유기용매 상에서 금속화합물을 전자공여체(환원제)로 환원시키므로써, 금속 나노입자를 합성한다. 그러나, 전자공여체 및 유기용매의 유독성으로 인하여, 화학적 방법으로 제조된 금속 나노입자를 화장품, 의약품, 생체투여물 등에 적용하기 위해서는, 시간과 비용이 많이 소요되는 후처리 공정이 필요하다. Conventionally, metal nanoparticles have been produced by physical or chemical methods. However, physical methods require expensive equipment. In the chemical method, metal nanoparticles are synthesized by reducing a metal compound to an electron donor (reducing agent) on an organic solvent. However, due to the toxicity of the electron donor and the organic solvent, in order to apply the metal nanoparticles produced by the chemical method, such as cosmetics, pharmaceuticals, biodosage, etc., a post-treatment process that requires time and cost is required.
이러한 문제점들을 개선하기 위한 금속 나노입자 제조방법의 다른 대안으로서는 생물학적 방법이 있다. 생물학적 방법에는, 미생물을 이용하는 방법과 식물 추출액을 이용하는 방법이 알려져 있다. 미생물을 이용하는 방법은, 미생물 배양 시간이 많이 소요되고 전환률이 낮기 때문에, 경제성이 떨어진다. 이에 반하여, 식물 추출액을 이용하는 방법은, 미생물 배양과 관련된 제약조건에 구속되지 않으므로, 환경 및 생체 친화적인 금속 나노입자 제조방법의 매우 유력한 대안이 될 수 있다. Another alternative to the metal nanoparticle manufacturing method to solve these problems is a biological method. As biological methods, methods using microorganisms and methods using plant extracts are known. The method using microorganisms is economical because the microorganism culture time is long and the conversion rate is low. In contrast, methods using plant extracts are not constrained by the constraints associated with microbial cultivation, and thus may be a very viable alternative to methods of producing environmentally and biocompatible metal nanoparticles.
식물 추출액을 이용하는 금속 나노입자 제조방법의 대표적인 예로서는, 샨카(S. Shiv Shankar) 등이 제안한 방법이 있다 [S. Shiv Shankar, Akhilesh Rai, Absar Ahmad, and Murali Sastry, "Rapid synthesis of Au, Ag, and bimetallic Au core-Ag shell nanoparticles using Neem (Azadirachta indica) leaf broth", Journal of Colloid and Interface Science, 275(2004), 496~502]. 이 문헌에서는, 환원제로서 님(Neem : Azadirachta indica) 잎사귀 추출액을 사용하여 금이온 또는 은이온을 환원시켜서, 금 또는 은 나노입자를 제조하였다. 님(Neem)은 멀구슬나무과( Meliaceae)에 속하며, 인도멀구슬나무라고도 불리운다. 그러나, 이 문헌에 개시된 제조방법에서는, 90% 이상의 전환율을 얻는데, 약 2 시간 내지 약 4 시간이 소요되었다. 따라서, 식물 추출액을 이용하면서도 금속 나노입자의 합성시간을 더욱 단축할 수 있는 개선된 금속 나노입자 제조방법이 요구되고 있다.As a representative example of the method for producing metal nanoparticles using a plant extract, S. Shiv Shankar et al. [S. Shiv Shankar, Akhilesh Rai, Absar Ahmad, and Murali Sastry, "Rapid synthesis of Au, Ag, and bimetallic Au core-Ag shell nanoparticles using Neem (Azadirachta indica) leaf broth", Journal of Colloid and Interface Science, 275 (2004) , 496-502]. In this document, gold or silver nanoparticles were prepared by reducing gold ions or silver ions using a Nime (Azadirachta indica) leaf extract as a reducing agent. Nem belongs to the Meliaceae family and is also called Indian mulberry. However, in the production method disclosed in this document, it took about 2 hours to about 4 hours to obtain a conversion rate of 90% or more. Therefore, there is a need for an improved method for producing metal nanoparticles that can further shorten the synthesis time of metal nanoparticles while using a plant extract.
본 발명에서는, 식물 추출액을 이용하면서도 금속 나노입자의 합성시간을 더욱 단축할 수 있는 개선된 금속 나노입자 제조방법을 제공한다.The present invention provides an improved method for producing metal nanoparticles that can further shorten the synthesis time of metal nanoparticles while using a plant extract.
본 발명의 금속 나노입자 제조방법은, 물을 주성분으로 하는 반응매질상에 서; 은행나무과 식물의 조직, 소나무과 식물의 조직, 감나무과 식물의 조직, 플라타너스과 식물의 조직, 목련과 식물의 조직 또는 이들의 조합으로부터 추출된 추출액과; 수용성 금속화합물을 반응시켜서, 금속 나노입자를 생성시키는 단계를 포함한다.Method for producing metal nanoparticles of the present invention, in the reaction medium consisting mainly of water; Extracts extracted from the tissues of ginkgo biloba, the tissues of the pine family, the tissues of the persimmon family, the tissues of the plane tree, the tissues of the magnolia and the plants, or a combination thereof; Reacting the water-soluble metal compound to produce metal nanoparticles.
본 발명의 방법은, 은행나무과 식물의 조직, 소나무과 식물의 조직, 감나무과 식물의 조직, 플라타너스과 식물의 조직, 목련과 식물의 조직 또는 이들의 조합으로부터 추출된 추출액을 환원제로서 사용하는 환경친화적인 금속 나노입자 제조방법이다. 본 발명의 방법은, 종래의 식물 추출액을 이용한 금속 나노입자 제조방법에 비하여, 매우 향상된 금속 나노입자 합성 속도를 발휘하는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 방법을 통하여 제조되는 금속 나노입자는 콜로이드 상태로 얻어진다. 본 발명의 방법을 통하여 제조되는 금속 나노입자는, 예를 들면, 전도성 접착제, 항균제, 항생제, 이차전지 소재, 반도체 공정 소재, 전자파 차단제, 화장품, 의약품 또는 생체적용 나노소재와 같은, 금속 나노입자를 필요로 하는 모든 분야에 적용될 수 있다.The method of the present invention is an environmentally friendly metal nano using a extract extracted from the structure of ginkgo biloba plant, the structure of pineaceae plant, the structure of persimmon family, the plant of the sycamore family, the tissue of magnolia and plant, or a combination thereof as a reducing agent. Particle production method. The method of the present invention has been found to exhibit a significantly improved rate of metal nanoparticle synthesis compared to conventional methods for producing metal nanoparticles using plant extracts. Metal nanoparticles prepared through the method of the present invention is obtained in the colloidal state. Metal nanoparticles prepared through the method of the present invention, for example, conductive nanoparticles, antimicrobials, antibiotics, secondary battery materials, semiconductor process materials, electromagnetic wave blocking agents, cosmetics, pharmaceuticals or biomaterials nanomaterials, such as It can be applied to all fields that need it.
이하에서는, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 금속 나노입자 제조방법은, 물을 주성분으로 하는 반응매질상에서; 은행나무과 식물의 조직, 소나무과 식물의 조직, 감나무과 식물의 조직, 플라타너스과 식물의 조직, 목련과 식물의 조직 또는 이들의 조합으로부터 추출된 추출액과; 수용성 금속화합물을 반응시켜서, 금속 나노입자를 생성시키는 단계를 포함한다.Metal nanoparticle production method of the present invention, on a reaction medium containing water as a main component; Extracts extracted from the tissues of ginkgo biloba, the tissues of the pine family, the tissues of the persimmon family, the tissues of the plane tree, the tissues of the magnolia and the plants, or a combination thereof; Reacting the water-soluble metal compound to produce metal nanoparticles.
본 발명의 방법에 있어서, 반응매질의 주성분은 물이다. 물을 주성분으로 하는 반응매질을 사용하므로써, 본 발명의 방법은, 유기용매를 반응매질로 사용하는 종래의 화학적 방법에 비하여, 매우 환경친화적이다. 또한, 본 발명의 방법으로 제조된 금속 나노입자 역시, 유독성을 갖는 유기용매의 잔류가 원천적으로 방지되므로, 종래의 화학적 방법으로 제조된 금속 나노입자에 비하여, 매우 환경 및 생체 친화적이다.In the process of the invention, the main component of the reaction medium is water. By using a reaction medium containing water as a main component, the method of the present invention is very environmentally friendly compared to the conventional chemical method using an organic solvent as the reaction medium. In addition, the metal nanoparticles prepared by the method of the present invention are also very environmental and bio-friendly compared to the metal nanoparticles prepared by the conventional chemical method, since the residual of the toxic organic solvent is fundamentally prevented.
상기 물을 주성분으로 하는 반응매질은, 경우에 따라서, 유기용매를 소량 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 옥탄올, 글리세롤, 또는 이들의 조합과 같은 유기용매가 사용될 수 있다.The reaction medium containing water as a main component may further contain a small amount of an organic solvent in some cases. For example, an organic solvent such as ethanol, methanol, propanol, octanol, glycerol, or a combination thereof may be used.
본 발명의 방법에 있어서, 환원제로서는 은행나무과 식물의 조직, 소나무과 식물의 조직, 감나무과 식물의 조직, 플라타너스과 식물의 조직, 목련과 식물의 조직 또는 이들의 조합으로부터 추출된 추출액이 사용된다. 이러한 식물 추출액을 환원제로서 사용하기 때문에, 본 발명의 방법은, 유독성을 갖는 전자공여체(환원제) 화합물을 환원제로서 사용하는 종래의 화학적 방법에 비하여, 매우 환경친화적이다. 또한, 본 발명의 방법으로 제조된 금속 나노입자 역시, 유독성을 갖는 전자공여체(환원제) 화합물의 잔류가 원천적으로 방지되므로, 종래의 화학적 방법으로 제조된 금속 나노입자에 비하여, 매우 환경 및 생체 친화적이다.In the method of the present invention, as a reducing agent, an extract extracted from the structure of the Ginkgo biloba plant, the structure of the pineaceae plant, the tissue of the persimmon plant, the tissue of the plane tree plant, the tissue of the magnolia plant, or a combination thereof is used. Since the plant extract is used as a reducing agent, the method of the present invention is very environmentally friendly compared to the conventional chemical method using an electron donor (reducing agent) compound having toxic as a reducing agent. In addition, the metal nanoparticles prepared by the method of the present invention are also very environmental and bio-friendly compared to the metal nanoparticles prepared by the conventional chemical method, since the residual of the toxic electron donor (reducing agent) compound is prevented inherently. .
상기 은행나무과 식물은, 은행나무과(Ginkgoaceae)에 속하는 식물을 의미한다. 은행나무과에 속하는 식물로서는, 대표적인 예를 들면, 은행나무(Ginkgo biloba)가 사용될 수 있다.The ginkgo biloba plant refers to a plant belonging to Ginkgoaceae. As a plant belonging to the Ginkgo family, for example, Ginkgo biloba can be used.
상기 소나무과 식물은, 소나무과(Ginkgoaceae)에 속하는 식물을 의미한다. 소나무과(Pinaceae)에 속하는 식물로서는, 대표적인 예를 들면, 젓나무속(Abies), 케텔레에리아속(Keteleeria), 카타야속(Cathaya), 미송속(Pseudotsuga), 솔송나무속(Tsuga), 가문비나무속(Picea), 금잎갈나무속(Pseudolarix), 개잎갈나무속(Cedrus), 소나무속(Pinus), 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 소나무(Pinus densiflora)가 사용될 수 있다. The pine family, means a plant belonging to the genus (Ginkgoaceae). Examples of plants belonging to the Pinaceae family include, for example, Abies, Keteleeria, Cataya, Pseudotsuga, Tsuga, and Spruce. ), Pseudolarix, Cedrus, Pineus, or a combination thereof may be used. More specifically, pine (Pinus densiflora) may be used.
상기 감나무과 식물은, 감나무과(Ebenaceae)에 속하는 식물을 의미한다. 감나무과(Ebenaceae)에 속하는 식물로서는, 대표적인 예를 들면, 감나무속(Diospyros)이 사용될 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 감나무(Diopyros kaki), 고욤나무(Diospyros lotus), 퍼심몬나무(Diospyros verginiana), 흑단나무(Diospyros spp), 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. The persimmon plant means a plant belonging to the persimmon tree (Ebenaceae). As a plant belonging to the Ebenaceae, a representative example, Diospyros, can be used. More specific examples may be used, such as persimmon (Diopyros kaki), Diospyros lotus, Diospyros verginiana, Diospyros spp, or a combination thereof.
상기 플라타너스과 식물은, 플라타너스과(Platanaceae)에 속하는 식물을 의미한다. 플라타너스과(Platanaceae)에 속하는 식물로서는, 대표적인 예를 들면, 버즘나무(Platanus orientalis), 양버즘나무(Platanus occidentalis), 단풍버즘나무(Platanus acerifolia), 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.The sycamore plant means a plant belonging to the sycamore plant (Platanaceae). As a plant belonging to the Platanaceae, representative examples may be used, for example, Platanus orientalis, Platanus occidentalis, Platanus acerifolia, or a combination thereof.
상기 목련과 식물은, 목련과(Magnoliaceae)에 속하는 식물을 의미한다. 목련과(Magnoliaceae)에 속하는 식물로서는, 대표적인 예를 들면, 태산목(Magnolia grandiflora), 일본목련(Magnolia ovovata), 함박꽃나무(Magnolia sieboldii), 별목련(Magnolia stellata), 백목련(Magnolia heptapeta), 지목련(Magnolia lilifolra), 목련(Magnolia kobus) 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. The magnolia plant means a plant belonging to Magnoliaceae. Examples of plants belonging to the Magnoliaceae include, for example, Magnolia grandiflora, Magnolia ovovata, Magnolia sieboldii, Magnolia stellata, Magnolia heptapeta, Magnolia (Magnolia lilifolra), Magnolia kobus, or a combination thereof can be used.
상기 식물의 조직은, 예를 들면, 잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 열매, 또는 이들의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 채취, 분쇄 및 추출이 용이한 잎이 사용될 수 있다.The tissue of the plant may be, for example, leaves, stems, roots, flowers, fruits, or a combination thereof. Preferably, leaves can be used that are easy to collect, grind and extract.
상기 추출액이라 함은, 추출용매에, 건조되거나 건조되지 않은 또는 분쇄되거나 분쇄되지 않은 상기 식물의 조직을 투입한 후, 가열 또는 비가열 상태에서, 상기 식물의 조직으로부터 용출가능한 성분을 용출시켜서 얻은, 상기 용출성분과 상기 추출용매의 혼합물을 의미한다. 상기 추출용매로서는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 옥탄올, 글리세롤, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 바람직하고 구체적인 예를 들면, 상기 추출액은, 상기 식물의 조직과 물의 혼합물을, 물이 비등하도록 가열한 다음 여과하여 얻은 여과액일 수 있다.The extract is obtained by injecting dried or undried or pulverized or pulverized tissue of the plant into the extraction solvent, and then eluting a component elutable from the tissue of the plant in a heated or unheated state. It means a mixture of the elution component and the extraction solvent. As the extraction solvent, water, methanol, ethanol, propanol, octanol, glycerol, or a combination thereof may be used. For example, the extract may be a filtrate obtained by heating a mixture of tissues and water of the plant to heat the water and then filtering the mixture.
본 발명의 방법에 있어서 금속공급원으로서는 수용성 금속화합물이 사용될 수 있다. 수용성 금속화합물로서는, 예를 들면, 수용성 금속염, 수용성 금속산화물염, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 더욱 구체적인 예를 들면, 상기 수용성 금속화합물은, Ag2CO3, Ag(NH3)2, AgNO2, AgNO3, AgCl, AgClO4, AgClO3, H3AsO4, AuCl, AuCl3, AuCl4H4N, HAuCl4, KAuCl4, KAuBr4, CdSO4, Co(NH3)6, Cu(NH3)4, CuSO4, Ni(NH3)6, Pb(NO3)2, PbSO4, Pd(NO3)3, PtCl2, PtCl4, Pt(CN)2, Pt(NH3)2Cl4, H2PtCl6ㆍ6H2O, SnCl2, SnCl4, SnBr2, Zn(NH3)4, ZrO(NO3)2, AgCOOCCH3, (NH3)2Pt(NO2)2, PtCl2(C6H5CN)2, PtCl2(C5H5N)2, Sn(CH3COCHCOCH3)2, Sn(CH3)4, (CH3)2SnCl2, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. As the metal source in the method of the present invention, a water-soluble metal compound can be used. As the water-soluble metal compound, for example, a water-soluble metal salt, a water-soluble metal oxide salt, or a combination thereof can be used. More specifically, the water-soluble metal compound may be Ag 2 CO 3 , Ag (NH 3 ) 2 , AgNO 2 , AgNO 3 , AgCl, AgClO 4 , AgClO 3 , H 3 AsO 4 , AuCl, AuCl 3 , AuCl 4 H 4 N, HAuCl 4 , KAuCl 4 , KAuBr 4 , CdSO 4 , Co (NH 3 ) 6 , Cu (NH 3 ) 4 , CuSO 4 , Ni (NH 3 ) 6 , Pb (NO 3 ) 2 , PbSO 4 , Pd (NO 3 ) 3 , PtCl 2 , PtCl 4 , Pt (CN) 2 , Pt (NH 3 ) 2 Cl 4 , H 2 PtCl 6 ㆍ 6H 2 O, SnCl 2 , SnCl 4 , SnBr 2 , Zn (NH 3 ) 4 , ZrO (NO 3 ) 2 , AgCOOCCH 3 , (NH 3 ) 2 Pt (NO 2 ) 2 , PtCl 2 (C 6 H 5 CN) 2 , PtCl 2 (C 5 H 5 N) 2 , Sn (CH 3 COCHCOCH 3 ) 2 , Sn (CH 3 ) 4 , (CH 3 ) 2 SnCl 2 , or a combination thereof may be used.
본 발명의 방법에 있어서, 물을 주성분으로 하는 반응매질의 양, 환원제인 추출액의 양, 금속공급원인 수용성 금속화합물의 양의 상대적 비율은 특별히 제한되지 않는다. 통상적인 예를 들면, 상기 수용성 금속화합물의 양은, 상기 반응매질 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.00169 내지 약 16.9 중량부일 수 있으며, 상기 추출액의 양은, 상기 반응매질 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 내지 약 20 중량부일 수 있다.In the method of the present invention, the relative proportions of the amount of the reaction medium mainly composed of water, the amount of extract as a reducing agent, and the amount of water-soluble metal compound as a metal source are not particularly limited. For example, the amount of the water-soluble metal compound may be about 0.00169 to about 16.9 parts by weight based on 100 parts by weight of the reaction medium, and the amount of the extract liquid is about 1 based on 100 parts by weight of the reaction medium. To about 20 parts by weight.
본 발명의 방법에 있어서, 반응조건(온도, 압력 및 시간)은 특별히 제한되지 않는다. 통상적인 예를 들면, 반응온도는, 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃일 수 있다. 본 발명의 방법에 있어서, 반응온도의 상승에 따라 금속이온의 환원 속도가 증가한다는 점과, 수계 반응매질의 사용으로 인하여 약 100 ℃ 를 초과하는 반응온도의 구현이 번거롭다는 점을 고려할 때, 바람직한 반응온도는 약 90 ℃ 내지 약 100 ℃일 수 있다. 반응압력은, 통상적인 예를 들면, 상압 또는 가압일 수 있다. In the method of the present invention, the reaction conditions (temperature, pressure and time) are not particularly limited. For example, the reaction temperature may be about 20 ° C to about 100 ° C. In the method of the present invention, considering that the rate of reduction of metal ions increases with increasing reaction temperature, and that it is cumbersome to implement a reaction temperature exceeding about 100 ° C due to the use of an aqueous reaction medium, Preferred reaction temperatures can be from about 90 ° C to about 100 ° C. The reaction pressure can be conventional, for example, atmospheric pressure or pressure.
본 발명의 방법에 있어서, 은행나무과 식물의 조직, 소나무과 식물의 조직, 감나무과 식물의 조직, 플라타너스과 식물의 조직, 목련과 식물의 조직 및 이들의 조합으로부터 추출된 추출액을 환원제로서 사용하므로써, 금속 나노입자 생성에 필요한 반응시간이 현저하게 단축될 수 있다. In the method of the present invention, metal nanoparticles are prepared by using the extract extracted from the tissue of ginkgo biloba plant, the structure of pineaceae plant, the tissue of persimmon plant, the tissue of sycamore plant, the tissue of magnolia and plant, and a combination thereof as a reducing agent. The reaction time required for production can be significantly shortened.
본 발명의 방법은, 반응혼합물 중에 콜로이드 상태로 분산되어 있는 형태의 금속 나노입자를 생성시킨다. 이렇게 얻어진 금속 나노입자 콜로이드를 그 상태로 다양한 적용분야에 사용할 수 있다. 또는, 콜로이드 상으로부터 금속 나노입자를 세척 및 분리하여, 다양한 적용분야에 사용할 수도 있다. 본 발명을 통하여 제조된 금속 나노입자는, 통상적으로, 약 10 nm 내지 약 50 nm의 직경을 가질 수 있다. 본 발명을 통하여 제조된 금속 나노입자는, 통상적으로, 구형입자의 형태를 가질 수 있다.The method of the present invention produces metal nanoparticles in a form dispersed in a colloidal state in the reaction mixture. The metal nanoparticle colloids thus obtained can be used in a variety of applications as they are. Alternatively, the metal nanoparticles can be washed and separated from the colloidal phase and used in various applications. Metal nanoparticles prepared through the present invention may typically have a diameter of about 10 nm to about 50 nm. Metal nanoparticles prepared through the present invention, typically, may have the form of spherical particles.
이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명의 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예로 제한되는 것을 아니다.Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예><Example>
실시예Example 1a ---- 은행나무( 1a ---- Ginkgo ( GinkgoGinkgo bilobabiloba ) 잎 추출액, 은 나노입자, 상온반응) Leaf Extract, Silver Nanoparticles, Room Temperature Reaction
실시예 1a에서는, 환원제로서 은행나무(Ginkgo biloba) 잎 추출액을 사용하고, 금속공급원으로서 질산은(AgNO3)을 사용하여, 은 나노입자를 생성시켰다.In Example 1a, silver nanoparticles were produced using Ginkgo biloba leaf extract as the reducing agent and silver nitrate (AgNO 3 ) as the metal source.
먼저, 2 일 동안 상온에서 건조된 은행잎 50 g을, 1 ℓ의 물에 넣은 후, 5 분 동안 끓였다. 이렇게 얻은 추출혼합물을 여과지로 여과하여 여과액을 얻었다. 이 여과액이 은행잎 추출액이다. First, 50 g of dried ginkgo biloba leaves at room temperature for 2 days was put in 1 L of water, and then boiled for 5 minutes. The extract mixture thus obtained was filtered through filter paper to obtain a filtrate. This filtrate is ginkgo biloba extract.
그 다음, 질산은 0.169 g을 1 ℓ의 물에 해리시켜서 얻은 상온의 질산은 수용액에 은행잎 추출액 50 ㎖를 첨가하므로써, 은행잎 추출액과 질산은 수용액의 반응을 개시시켰다. 그 다음, 상온에서 총 590 분 동안 반응을 진행시켰다. 반응이 진행되는 동안, 반응 혼합물의 색깔은 노란색에서 붉은색으로 변한 다음, 다시 진한 갈색으로 변하였다. Then, the reaction between the ginkgo biloba extract and the silver nitrate aqueous solution was started by adding 50 ml of the ginkgo biloba extract to the aqueous solution of silver nitrate at room temperature obtained by dissociating 0.169 g of silver nitrate in 1 L of water. Then, the reaction was allowed to proceed for a total of 590 minutes at room temperature. During the reaction, the color of the reaction mixture changed from yellow to red and then dark brown again.
도 1은, 반응시간 경과에 따라, 실시예 1a의 반응 혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 흡수능 스펙트럼이다. 도 1에는, 각각 5 분, 15 분, 30 분, 60 분, 120 분, 240 분, 360 분 및 590 분의 반응시간에 상응하는 총 8개의 스펙트럼이 나타나 있다. 각 스펙트럼의 해당 반응시간이 클 수록, 430 nm 에서의 피크가 점점 더 커졌다. 430 nm 에서의 피크가 커진다는 것은, 반응 혼합물 중의 금속 은(Ag)의 농도가 더 높아지는 것을 의미한다. 따라서, 반응시간이 경과하면서, 은행잎 추출액에 의한, 질산은에서 해리된 은이온의 은 입자로의 환원이, 원활하게 진행되었다는 것을 알 수 있다.1 is an absorption spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 1a over time. In Fig. 1, a total of eight spectra are shown corresponding to reaction times of 5 minutes, 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, 360 minutes and 590 minutes, respectively. The larger the corresponding reaction time of each spectrum, the larger the peak at 430 nm. Larger peaks at 430 nm mean higher concentrations of metallic silver (Ag) in the reaction mixture. Therefore, it turns out that reduction of silver ion dissociated from silver nitrate into silver particle by the ginkgo leaf extract liquid progressed smoothly as reaction time progressed.
그 다음, 590 분 동안의 반응이 종료된 실시예 1a의 반응 혼합물로부터, 은 나노입자를 분리 및 세척하였다. 먼저, 은 나노입자 콜로이드 용액 형태의 반응 혼합물을 15000 rpm에서 원심분리하여 은 나노입자를 분리한 후, 분리된 은 나노입자를 증류수로 두 번 세척하였으며, 세척된 은 나노입자를 진공에서 동결건조하였다. The silver nanoparticles were then separated and washed from the reaction mixture of Example 1a, where the reaction for 590 minutes was completed. First, the reaction mixture in the form of silver nanoparticle colloidal solution was centrifuged at 15000 rpm to separate the silver nanoparticles, and the separated silver nanoparticles were washed twice with distilled water, and the washed silver nanoparticles were lyophilized in vacuo. .
도 2는, 실시예 1a에서 얻은 은 나노입자에 대하여 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer) 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다. 도 2의 스펙트럼은, 실시예 1a의 은 나노입자의 성분이 2 중량% 미만의 불순물(O, C, N)과 98 중량% 이상의 은으로 이루어져 있음을 나타내고 있다. 따라서, 실시예 1a의 제조과정을 통하여, 고순도의 은 나노입자를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 2 is a spectrum obtained by performing Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) analysis on the silver nanoparticles obtained in Example 1a. FIG. The spectrum of FIG. 2 shows that the component of the silver nanoparticle of Example 1a consists of less than 2 weight% of impurities (O, C, N) and 98 weight% or more of silver. Therefore, it can be seen that the silver nanoparticles of high purity can be obtained through the manufacturing process of Example 1a.
도 3은, 실시예 1a에서 얻은 은 나노입자에 대하여 주사현미경(Scanning electron Microscopy : SEM) 분석을 실시하여 얻은 사진이다. 도 3으로부터, 은 나노입자의 직경이 20~30 nm 임을 알 수 있다. 또한, 각각의 은 나노입자가 잘 분산되어 있으며, 은 나노입자 응집체의 형성이 매우 미약함을 알 수 있다.3 is a photograph obtained by performing scanning electron microscopy (SEM) analysis on the silver nanoparticles obtained in Example 1a. It can be seen from FIG. 3 that the diameter of the silver nanoparticles is 20 to 30 nm. In addition, it can be seen that each silver nanoparticle is well dispersed, and formation of silver nanoparticle aggregates is very weak.
실시예Example 1b ---- 은행나무( 1b ---- Ginkgo ( GinkgoGinkgo bilobabiloba ) 잎 추출액, 은 나노입자, ) Leaf extract, silver nanoparticles, 승온반응Elevated temperature reaction
실시예 1b에서는, 질산은 수용액과 은행잎 추출액의 반응을 100 ℃에서 진행시킨 것을 제외하고는, 실시예 1a와 동일한 방법으로 은 나노입자를 생성시켰다. 즉, 질산은 0.169 g을 1 ℓ의 물에 해리시켜서 얻은 질산은 수용액을 100 ℃로 승온시킨 후, 상기 질산은 수용액에 은행잎 추출액 50 ㎖를 첨가하므로써, 은행잎 추출액과 질산은 수용액의 반응을 개시시켰다. 그 다음, 반응 혼합물의 온도를 100 ℃로 유지하면서, 총 180 분 동안 반응을 진행시켰다. 반응이 진행되는 동안, 반응 혼합물의 색깔은 노란색에서 붉은색으로 변한 다음, 다시 진한 갈색으로 변하였으며, 실시예 1a의 상온반응보다 훨씬 더 빠른 속도의 색변화가 관찰되었다.In Example 1b, silver nanoparticles were produced in the same manner as in Example 1a, except that the reaction of the silver nitrate solution with the ginkgo leaf extract was performed at 100 ° C. That is, after heating up the silver nitrate aqueous solution obtained by dissociating 0.169 g of silver nitrate to 1 L of water to 100 degreeC, reaction of the ginkgo leaf extract and silver nitrate aqueous solution was started by adding 50 ml of ginkgo biloba extracts to this silver nitrate aqueous solution. The reaction was then run for a total of 180 minutes while maintaining the temperature of the reaction mixture at 100 ° C. During the reaction, the color of the reaction mixture changed from yellow to red and then dark brown again, and a much faster color change was observed than the room temperature reaction of Example 1a.
반응시간 경과에 따라, 실시예 1b의 반응혼합물에 대한 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여, 430 nm에서의 흡수능을 측정하였다. 또한, 반응시간 180분 경과시, 실시예 1b의 반응혼합물에 대한 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer)분석을 실시하여, 실시예 1b의 반응혼합물 중의 은 나노입자의 농도를 측정하였다. 430 nm 흡수능과 은 나노입자 농도 사이의 선형비례관계와, 반응시간 180분 경과시의 실시예 1b의 반응혼합물에 대한 430 nm 흡수능 및 은 나노입자 농도에 기초하여, 실시예 1b의 반응혼합물에 대한 반응시간별 은 나노입자 농도를 계산하였으며, 그 결과를 표 1에 요약하였다. 표 1에, 은 나노입자 농도에 기초하여 계산된, 반응시간별 전환율을 같이 표시하였다.As the reaction time elapsed, UV-vis spectrophotometer analysis was performed on the reaction mixture of Example 1b, and the absorbance at 430 nm was measured. In addition, after 180 minutes of reaction time, ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer) analysis was performed on the reaction mixture of Example 1b, and the concentration of silver nanoparticles in the reaction mixture of Example 1b was measured. For the reaction mixture of Example 1b, based on the linear proportional relationship between the 430 nm absorption capacity and the silver nanoparticle concentration and the 430 nm absorption capacity and silver nanoparticle concentration for the reaction mixture of Example 1b after a reaction time of 180 minutes. Silver nanoparticle concentrations were calculated for each reaction time, and the results are summarized in Table 1. In Table 1, the conversion according to the reaction time, calculated based on the silver nanoparticle concentration is also shown.
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1b에 있어서, 93.2 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간은 120 분이었다. 이에 비하여, 종래의 님(Neem)잎 추출액을 사용한 은 나노입자 제조의 경우, 90 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간이 4 시간 (240 분)이었다. 따라서, 은행나무(Ginkgo biloba) 추출액을 사용하므로써, 금속 나노입자의 합성시간을 현저하게 단축시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1, in Example 1b, the reaction time required to obtain a conversion of 93.2% was 120 minutes. In contrast, in the case of preparing silver nanoparticles using the conventional Neem leaf extract, the reaction time for obtaining 90% conversion was 4 hours (240 minutes). Therefore, it can be seen that by using Ginkgo biloba extract, the synthesis time of the metal nanoparticles can be significantly shortened.
실시예Example 2a ---- 소나무( 2a ---- pine ( PinusPinus densifloradensiflora )잎 추출액, 은 나노입자, 상온반응Leaf Extract, Silver Nanoparticles, Room Temperature Reaction
실시예 2a에서는, 은행나무 잎 대신에 소나무(Pinus densiflora) 잎을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1a와 동일한 방법으로, 은 나노입자를 제조하였다. 실시예 1a에서와 마찬가지로, 반응이 진행되는 동안, 반응혼합물의 색깔은 노란색에서 붉은색으로 변한 다음, 다시 진한 갈색으로 변하였다. In Example 2a, silver nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1a, except that pine (Pinus densiflora) leaves were used instead of ginkgo leaves. As in Example 1a, while the reaction was in progress, the color of the reaction mixture changed from yellow to red and then dark brown again.
도 4는, 반응시간 경과에 따라, 실시예 2a의 반응혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 흡수능 스펙트럼이다. 도 4에는, 각각 5 분, 30 분, 60 분, 90 분, 150 분, 230 분, 360 분 및 480 분의 반응시간에 상응하는 총 8개의 스펙트럼이 나타나 있다. 각 스펙트럼의 해당 반응시간이 클 수록, 430 nm 에서의 피크가 점점 더 커졌다. 따라서, 반응시간이 경과하면서, 소나무잎 추출액에 의한, 질산은에서 해리된 은이온의 은 입자로의 환원이, 원활하게 진행되었다는 것을 알 수 있다.4 is an absorption spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 2a over time. In Fig. 4, a total of eight spectra are shown corresponding to reaction times of 5 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 150 minutes, 230 minutes, 360 minutes and 480 minutes, respectively. The larger the corresponding reaction time of each spectrum, the larger the peak at 430 nm. Accordingly, it can be seen that as the reaction time elapsed, the reduction of silver ions dissociated from silver nitrate to silver particles by the pine leaf extract proceeded smoothly.
실시예Example 2b ---- 소나무( 2b ---- pine ( PinusPinus densifloradensiflora )잎 추출액, 은 나노입자, ) Leaf extract, silver nanoparticles, 승온반응Elevated temperature reaction
실시예 2b에서는, 질산은 수용액과 소나무잎 추출액의 반응을 100 ℃에서 진행시킨 것을 제외하고는, 실시예 2a와 동일한 방법으로 은 나노입자를 생성시켰으며, 총반응시간은 300 분이었다. In Example 2b, the silver nanoparticles were produced in the same manner as in Example 2a, except that the reaction of the silver nitrate solution with the pine leaf extract was performed at 100 ° C., and the total reaction time was 300 minutes.
반응시간 경과에 따라, 실시예 2b의 반응혼합물에 대한 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여, 430 nm에서의 흡수능을 측정하였다. 또한, 반응시간 300 분 경과시, 실시예 2b의 반응혼합물에 대한 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer)분석을 실시하여, 실시예 2b의 반응혼합물 중의 은 나노입자의 농도를 측정하였다. 이들 분석결과에 기초하여, 실시예 2b의 반응혼합물에 대한 반응시간별 전환율을 표 2에 나타내었다. As the reaction time elapsed, UV-vis spectrophotometer analysis was performed on the reaction mixture of Example 2b, and the absorbance at 430 nm was measured. In addition, after 300 minutes of reaction time, ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer) analysis was performed on the reaction mixture of Example 2b, and the concentration of silver nanoparticles in the reaction mixture of Example 2b was measured. Based on these analytical results, the conversion rate for each reaction time of the reaction mixture of Example 2b is shown in Table 2.
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 2b에 있어서, 90.3 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간은 180 분이었다. 이에 비하여, 종래의 님(Neem)잎 추출액을 사용한 은 나노입자 제조의 경우, 90%의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간이 4 시간 (240 분)이었다. 따라서, 소나무(Pinus densiflora) 추출액을 사용하므로써, 금속 나노입자의 합성시간을 현저하게 단축시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, in Example 2b, the reaction time required to obtain a conversion of 90.3% was 180 minutes. On the other hand, in the case of the preparation of silver nanoparticles using the conventional Neem leaf extract, the reaction time required to obtain a conversion of 90% was 4 hours (240 minutes). Therefore, it can be seen that by using the pine (Pinus densiflora) extract, the synthesis time of the metal nanoparticles can be significantly shortened.
실시예Example 3a ---- 감나무( 3a ---- persimmon ( DiopyrosDiopyros kakikaki ) 잎 추출액, 은 나노입자, 상온반응) Leaf Extract, Silver Nanoparticles, Room Temperature Reaction
실시예 3a에서는, 은행나무 잎 대신에 감나무(Diopyros kaki) 잎을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1a와 동일한 방법으로, 은 나노입자를 제조하였다. 실시예 1a에서와 마찬가지로, 반응이 진행되는 동안, 반응 혼합물의 색깔은 노란색에서 붉은색으로 변한 다음, 다시 진한 갈색으로 변하였다. In Example 3a, silver nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1a, except that Dypyros kaki leaves were used instead of Ginkgo biloba leaves. As in Example 1a, while the reaction was in progress, the color of the reaction mixture changed from yellow to red and then dark brown again.
도 5는, 반응시간 경과에 따라, 실시예 3a의 반응 혼합물에 대하여 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다. 도 5에는, 각각 15 분, 30 분, 60 분, 120 분, 240 분, 360 분 및 420 분의 반응시간에 상응하는 총 7개의 스펙트럼이 나타나 있다. 각 스펙트럼의 해당 반응시간이 클 수록, 430 nm 에서의 피크가 더 커졌다. 따라서, 반응시간이 경과하면서, 감나무잎 추출액에 의한, 질산은에서 해리된 은이온의 은 입자로의 환원이, 원활하게 진행되었다는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a spectrum obtained by performing a UV-vis spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 3a over time. In Figure 5, a total of seven spectra corresponding to reaction times of 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, 360 minutes and 420 minutes are shown. The larger the corresponding reaction time of each spectrum, the larger the peak at 430 nm. Therefore, it turns out that reduction of the silver ion dissociated from silver nitrate to silver particle by the persimmon leaf extract liquid progressed smoothly as reaction time progressed.
실시예Example 3b ---- 감나무( 3b ---- persimmon ( DiopyrosDiopyros kakikaki ) 잎 추출액, 은 나노입자, ) Leaf extract, silver nanoparticles, 승온반응Elevated temperature reaction
실시예 3b에서는, 질산은 수용액과 감나무잎 추출액의 반응을 100 ℃에서 진행시킨 것을 제외하고는, 실시예 3a와 동일한 방법으로 은 나노입자를 생성시켰으며, 총반응시간은 70 분이었다. In Example 3b, the silver nanoparticles were produced in the same manner as in Example 3a, except that the reaction of the silver nitrate solution with the persimmon leaf extract was performed at 100 ° C., and the total reaction time was 70 minutes.
반응시간 경과에 따라, 실시예 3b의 반응혼합물에 대한 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여, 430 nm에서의 흡수능을 측정하였다. 또한, 반응시간 70 분 경과시, 실시예 3b의 반응혼합물에 대한 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer)분석을 실시하여, 실시예 3b의 반응혼합물 중의 은 나노입자의 농도를 측정하였다. 이들 분석결과에 기초하여, 실시예 3b의 반응혼합물에 대한 반응시간별 전환율을 표 3에 나타내었다. As the reaction time elapsed, UV-vis spectrophotometric analysis was performed on the reaction mixture of Example 3b, and the absorbance at 430 nm was measured. In addition, after 70 minutes of reaction time, ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer) analysis was performed on the reaction mixture of Example 3b, and the concentration of silver nanoparticles in the reaction mixture of Example 3b was measured. Based on these analytical results, the conversion rate for each reaction time of the reaction mixture of Example 3b is shown in Table 3.
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 3b에 있어서, 90.6 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간은 50 분이었다. 이에 비하여, 종래의 님(Neem)잎 추출액을 사용한 은 나노입자 제조의 경우, 90%의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간이 4 시간 (240 분)이었다. 따라서, 감나무(Diopyros kaki) 추출액을 사용하므로써, 금속 나노입자의 합성시간을 현저하게 단축시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, in Example 3b, the reaction time required to obtain a conversion of 90.6% was 50 minutes. On the other hand, in the case of the preparation of silver nanoparticles using the conventional Neem leaf extract, the reaction time required to obtain a conversion of 90% was 4 hours (240 minutes). Therefore, it can be seen that the synthesis time of the metal nanoparticles can be significantly shortened by using the extract of Diopyros kaki.
실시예Example 4 ---- 4 ---- 버즘나무(Platanus orientalis)잎추출액Leaf Extract of Platanus orientalis ,, 은나노입자Silver nanoparticles ,, 승온반응Elevated temperature reaction
실시예 4에서는, 은행나무 잎 대신에 버즘나무(Platanus orientalis) 잎을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1b와 동일한 방법으로, 은 나노입자를 제조하였다. 실시예 1b에서와 마찬가지로, 반응이 진행되는 동안, 반응 혼합물의 색깔은 노란색에서 붉은색으로 변한 다음, 다시 진한 갈색으로 변하였다. 따라서, 반응시간이 경과하면서, 버즘나무 추출액에 의한, 질산은에서 해리된 은이온의 은 입자로의 환원이, 원활하게 진행되었다는 것을 알 수 있다.In Example 4, silver nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1b, except that Platanus orientalis leaves were used instead of the ginkgo leaves. As in Example 1b, while the reaction was in progress, the color of the reaction mixture changed from yellow to red and then dark brown again. Accordingly, it can be seen that as the reaction time has elapsed, the reduction of silver ions dissociated from silver nitrate to silver particles by the plane tree extract proceeded smoothly.
반응시간 경과에 따라, 실시예 4의 반응혼합물에 대한 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여, 430 nm에서의 흡수능을 측정하였다. 또한, 반응시간 200 분 경과시, 실시예 4의 반응혼합물에 대한 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer)분석을 실시하여, 실시예 4의 반응혼합물 중의 은 나노입자의 농도를 측정하였다. 이들 분석결과에 기초하여, 실시예 4의 반응혼합물에 대한 반응시간별 전환율을 표 4에 나타내었다. As the reaction time elapsed, UV-vis spectrophotometry analysis was performed on the reaction mixture of Example 4, and the absorbance at 430 nm was measured. In addition, after 200 minutes of reaction time, ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer) analysis was performed on the reaction mixture of Example 4, and the concentration of silver nanoparticles in the reaction mixture of Example 4 was measured. Based on these analytical results, the conversion rate for each reaction time of the reaction mixture of Example 4 is shown in Table 4.
표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 4에 있어서, 96.7 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간은 120 분이었다. 이에 비하여, 종래의 님(Neem)잎 추출액을 사용한 은 나노입자 제조의 경우, 90%의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간이 4 시간 (240 분)이었다. 따라서, 버즘나무(Platanus orientalis) 추출액을 사용하므로써, 금속 나노입자의 합성시간을 현저하게 단축시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 4, in Example 4, the reaction time required to obtain a conversion of 96.7% was 120 minutes. On the other hand, in the case of the preparation of silver nanoparticles using the conventional Neem leaf extract, the reaction time required to obtain a conversion of 90% was 4 hours (240 minutes). Therefore, it can be seen that by using the Platanus orientalis extract, the synthesis time of the metal nanoparticles can be significantly shortened.
실시예Example 5 ---- 목련( 5 ---- Magnolia MagnoliaMagnolia kobuskobus ) 잎 추출액, 은 나노입자, ) Leaf extract, silver nanoparticles, 승온반응Elevated temperature reaction
실시예 5에서는, 은행나무 잎 대신에 목련(Magnolia kobus) 잎을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1b와 동일한 방법으로, 은 나노입자를 제조하였다. 실시예 1b에서와 마찬가지로, 반응이 진행되는 동안, 반응 혼합물의 색깔은 노란색에서 붉은색으로 변한 다음, 다시 진한 갈색으로 변하였다. 따라서, 반응시간이 경과하면서, 목련나무 잎 추출액에 의한, 질산은에서 해리된 은이온의 은 입자로의 환원이, 원활하게 진행되었다는 것을 알 수 있다.In Example 5, silver nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1b, except that Magnolia kobus leaves were used instead of Ginkgo leaves. As in Example 1b, while the reaction was in progress, the color of the reaction mixture changed from yellow to red and then dark brown again. Accordingly, it can be seen that as the reaction time elapsed, the reduction of silver ions dissociated from silver nitrate to silver particles by the magnolia leaf extract proceeded smoothly.
반응시간 경과에 따라, 실시예 5의 반응혼합물에 대한 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여, 430 nm에서의 흡수능을 측정하였다. 또한, 반응시간 70 분 경과시, 실시예 5의 반응혼합물에 대한 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer)분석을 실시하여, 실시예 5의 반응혼합물 중의 은 나노입자의 농도를 측정하였다. 이들 분석결과에 기초하여, 실시예 5의 반응혼합물에 대한 반응시간별 전환율을 표 5에 나타내었다. As the reaction time elapsed, UV-vis spectrophotometer analysis was performed on the reaction mixture of Example 5, and the absorbance at 430 nm was measured. In addition, after 70 minutes of reaction time, an Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer (ICP) analysis was performed on the reaction mixture of Example 5, and the concentration of silver nanoparticles in the reaction mixture of Example 5 was measured. Based on these analytical results, the conversion rate for each reaction time of the reaction mixture of Example 5 is shown in Table 5.
표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 5에 있어서, 93.6 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간은 50 분이었다. 이에 비하여, 종래의 님(Neem)잎 추출액을 사용한 은 나노입자 제조의 경우, 90%의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간이 4 시간 (240 분)이었다. 따라서, 목련(Magnolia kobus) 추출액을 사용하므로써, 금속 나노입자의 합성시간을 현저하게 단축시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 5, in Example 5, the reaction time required to obtain a conversion of 93.6% was 50 minutes. On the other hand, in the case of the preparation of silver nanoparticles using the conventional Neem leaf extract, the reaction time required to obtain a conversion of 90% was 4 hours (240 minutes). Therefore, it can be seen that by using Magnolia kobus extract, the synthesis time of the metal nanoparticles can be significantly shortened.
실시예Example 6 ---- 은행나무( 6 ---- Ginkgo ( GinkgoGinkgo bilobabiloba ) 잎 추출액, 금 나노입자, ) Leaf extract, gold nanoparticles, 승온반응Elevated temperature reaction
실시예 6에서는, 금속 공급원으로서 질산은(AgNO3) 대신에 클로로금산(HAuCl4)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1b와 동일한 방법으로, 은행나무잎 추출액을 사용하여, 금 나노입자를 제조하였다. 반응이 진행되는 동안, 반응 혼합물의 색깔은 엷은 보라색에서 진한 보라색으로 변하였다. In Example 6, gold nanoparticles were prepared using Ginkgo biloba leaf extract in the same manner as in Example 1b, except that chlorogold acid (HAuCl 4 ) was used instead of silver nitrate (AgNO 3 ) as the metal source. . During the reaction, the color of the reaction mixture changed from pale purple to dark purple.
도 6은, 반응시간 경과에 따라, 실시예 6의 반응 혼합물에 대하여 UV분광광도계 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다. 도 6에는, 0 분, 2 분, 5 분 및 10 분의 반응시간에 상응하는 총 4개의 스펙트럼이 나타나 있다. 각 스펙트럼의 해당 반응시간이 클 수록, 550 nm 에서의 피크가 더 컸다. 550 nm 에서의 피크가 크다는 것은, 반응 혼합물 중의 금(Au) 입자의 농도가 높다는 것을 의미한다. 따라서, 반응시간이 경과하면서, 은행잎 추출액에 의한, 클로로금산에서 해리된 금이온의 금 입자로의 환원이, 원활하게 진행되었다는 것을 알 수 있다.6 is a spectrum obtained by performing a UV spectrophotometer analysis on the reaction mixture of Example 6 as the reaction time elapses. In Figure 6, a total of four spectra corresponding to reaction times of 0 minutes, 2 minutes, 5 minutes and 10 minutes are shown. The larger the corresponding reaction time of each spectrum, the larger the peak at 550 nm. A large peak at 550 nm means that the concentration of gold (Au) particles in the reaction mixture is high. Accordingly, it can be seen that as the reaction time elapsed, the reduction of gold ions dissociated from chlorogold acid into gold particles by the ginkgo leaf extract proceeded smoothly.
도 7은, 10 분 동안의 반응이 종료된 실시예 6의 반응혼합물로부터 세척 및 분리된 금 나노입자에 대하여 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer) 분석을 실시하여 얻은 스펙트럼이다. 도 7의 스펙트럼은, 실시예 6의 금(Au) 나노입자의 성분이 1 중량% 미만의 불순물(O, C)과 99 중량% 이상의 금으로 이루어져 있음을 나타내고 있다. 따라서, 실시예 6의 제조과정을 통하여 제조된 입자가 고순도의 금(Au) 입자임을 확인할 수 있다. FIG. 7 is a spectrum obtained by performing Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) analysis on gold nanoparticles washed and separated from the reaction mixture of Example 6 after the reaction for 10 minutes was completed. The spectrum of FIG. 7 shows that the components of the gold (Au) nanoparticles of Example 6 consist of less than 1% by weight of impurities (O, C) and 99% by weight or more of gold. Therefore, it can be confirmed that the particles produced through the manufacturing process of Example 6 are gold (Au) particles of high purity.
도 8은, 실시예 6에서 얻은 금 나노입자에 대하여 주사현미경(Scanning electron Microscopy : SEM) 분석을 실시하여 얻은 사진이다. 도 8로부터, 금 나노입자의 직경이 20~30 nm 임을 알 수 있다. 또한, 각각의 금 나노입자가 잘 분산되어 있으며, 금 나노입자 응집체의 형성이 매우 미약함을 알 수 있다.8 is a photograph obtained by performing a scanning electron microscopy (SEM) analysis on the gold nanoparticles obtained in Example 6. It can be seen from FIG. 8 that the diameter of the gold nanoparticles is 20 to 30 nm. In addition, each of the gold nanoparticles are well dispersed, it can be seen that the formation of gold nanoparticle aggregates is very weak.
한편, 반응시간 경과에 따라, 실시예 6의 반응혼합물에 대한 UV-vis 분광광도계 분석을 실시하여, 550 nm에서의 흡수능을 측정하였다. 또한, 반응시간 10 분 경과시, 실시예 6의 반응혼합물에 대한 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer)분석을 실시하여, 실시예 6의 반응혼합물 중의 은 나노입자의 농도를 측정하였다. 이들 분석결과에 기초하여, 실시예 6의 반응혼합물에 대한 반응시간별 전환율을 표 6에 나타내었다. On the other hand, as the reaction time elapsed, UV-vis spectrophotometer analysis was performed on the reaction mixture of Example 6, and the absorbance at 550 nm was measured. In addition, after 10 minutes of reaction time, ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrophotomer) analysis was performed on the reaction mixture of Example 6, and the concentration of silver nanoparticles in the reaction mixture of Example 6 was measured. Based on these analytical results, conversion rates for each reaction time of the reaction mixture of Example 6 are shown in Table 6.
표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 6에 있어서, 93.3 %의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간은 불과 3 분이었다. 이에 비하여, 종래의 님(Neem)잎 추출액을 사용한 금 나노입자 제조의 경우, 90%의 전환율을 얻는데 소요된 반응시간이 2 시간 (120 분)이었다. 따라서, 은행나무(Ginkgo biloba) 추출액을 사용하므로써, 금속 나노입자의 합성시간을 현저하게 단축시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 6, in Example 6, the reaction time for obtaining 93.3% conversion was only 3 minutes. On the other hand, in the case of preparing gold nanoparticles using the conventional Neem leaf extract, the reaction time required to obtain a conversion rate of 90% was 2 hours (120 minutes). Therefore, it can be seen that by using Ginkgo biloba extract, the synthesis time of the metal nanoparticles can be significantly shortened.
본 발명에서 제공하는 금속 나노입자 제조방법은, 종래의 식물 추출액을 이용한 금속 나노입자 제조방법에 비하여, 현저히 향상된 전환율 및 현저히 단축된 금속 나노입자의 합성시간을 제공할 수 있다. The metal nanoparticle manufacturing method provided by the present invention can provide a significantly improved conversion rate and a significantly shorter synthesis time of the metal nanoparticles, compared to the metal nanoparticle manufacturing method using a conventional plant extract.
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