KR101127864B1 - The method for preparation of monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation and monodisperse iron oxide nanoparticles thereof - Google Patents

The method for preparation of monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation and monodisperse iron oxide nanoparticles thereof Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법 및 이에 따라 제조되는 단분산 산화철 나노입자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화철 전구체를 증류수에 용해시켜 전구체 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제를 첨가하고, 침전제 용액을 첨가하여 수산화철(Ⅱ) 용액을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 수산화철(Ⅱ) 용액을 상온 및 상압에서 교반한 후 전자빔을 조사하여 첨전물을 얻는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 침전물을 세척하고 건조시키는 단계(단계 3)를 포함하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법 및 구형의 형상을 가지며, 입자 크기가 5 - 20 ㎚ 범위인 상기 제조방법으로 제조되는 단분산 산화철 나노입자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단분산 산화철 나노입자 제조방법은 제조공정시 독성이 있는 계면활성제나 기타 분산제를 사용하지 않고 전자빔을 조사함으로써 산화철 나노입자 분리공정이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 공정시간이 단축되며, 상기 제조방법으로 제조된 나노입자는 균일한 입도 분포와 높은 결정성을 나타내므로, 자기센서, 자기광학소자, 자성잉크, 중금속 폐수처리, MRI 조영제, 약물 전달시스템 및 온열치료 등의 산화철 나노입자 응용분야에 유용하게 이용할 수 있다.The present invention relates to a method for producing monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation and monodisperse iron oxide nanoparticles prepared according to the present invention, and more particularly, to prepare a precursor aqueous solution by dissolving the iron oxide precursor in distilled water, and then adding a radical scavenger. Adding a precipitant solution to prepare an iron hydroxide solution (step 1); Stirring the iron hydroxide (II) solution prepared in step 1 at room temperature and atmospheric pressure and then irradiating an electron beam to obtain a paste (step 2); And a method for producing monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation and a spherical shape, which comprises washing and drying the precipitate prepared in step 2 (step 3), wherein the particle size ranges from 5 to 20 nm. It relates to monodisperse iron oxide nanoparticles produced by the method. The monodisperse iron oxide nanoparticle manufacturing method according to the present invention does not require the iron oxide nanoparticle separation process by irradiating the electron beam without using a toxic surfactant or other dispersant during the manufacturing process, the process is simplified and the process time is shortened, Since the nanoparticles prepared by the above method exhibit uniform uniform particle size distribution and high crystallinity, application of iron oxide nanoparticles such as magnetic sensor, magnetic optical device, magnetic ink, heavy metal wastewater treatment, MRI contrast agent, drug delivery system and thermal treatment It can be usefully used in the field.

Description

전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법 및 이에 따라 제조되는 단분산 산화철 나노입자{The method for preparation of monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation and monodisperse iron oxide nanoparticles thereof}The method for preparation of monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation and monodisperse iron oxide nanoparticles according to the method for preparing monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation

본 발명은 전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법 및 이에 따라 제조되는 단분산 산화철 나노입자에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing monodisperse iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation, and monodisperse iron oxide nanoparticles prepared thereby.

나노미터 크기의 입자들은 원자, 분자 또는 벌크에서 볼 수 없는 다른 전기적, 광학적 또는 자기적 특성을 나타내기 때문에 최근 나노입자 합성에 관한 연구에 관심이 집중되고 있다. 또한, 나노입자는 크기에 따라 많은 물리적, 화학적 특성의 차이를 나타낸다. 이는 나노 입자에서는 벌크와 달리 표면의 비율이 크기 때문이며, 표면비는 입자의 크기에 의존하게 되므로 결국 나노 입자의 크기가 물리, 화학적인 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소가 된다. 산화철 나노입자의 경우 입자 크기가 어떤 임계 크기 이하로 되면 입자들 사이의 인력보다는 운동에너지가 증 가하여 적절한 용매 안에서 분산되어 안정한 콜로이드 상태가 되며 초상자성의 특성을 나타낸다. 하지만, 졸겔법, 공침법, 유기금속 전구체의 열분해, 금속 이온들의 고온 산화?환원 및 역마이셀 내에서의 침전?산화?환원 등 종래의 나노입자의 제조방법으로는 산화철 나노입자의 크기 조절이 쉽지 않으며, 입도 분포도 수 ㎚에서 수백 ㎚까지 너무 넓어 산화철 크기에 따른 자기적 특성 및 구조 연구는 최근까지 정확한 결과가 많지 않았다. 또한, 유기금속 전구체의 열분해, 금속 이온들의 고온 산화?환원 등의 방법은 고온?고압에서 반응이 일어나고 공정이 복잡하기 때문에 보다 효율적이고 균일한 산화철 나노입자의 합성방법이 필요하다.Since nanometer-sized particles exhibit other electrical, optical or magnetic properties not found in atoms, molecules or bulk, recent research has focused on nanoparticle synthesis. In addition, nanoparticles exhibit many differences in physical and chemical properties depending on their size. This is because nanoparticles have a large proportion of the surface, unlike bulk, and since the surface ratio depends on the particle size, nanoparticle size is the most important factor in determining physical and chemical properties. In the case of iron oxide nanoparticles, when the particle size is below a certain critical size, the kinetic energy increases rather than the attraction force between the particles and is dispersed in a suitable solvent to form a stable colloidal state and exhibit superparamagnetic properties. However, it is easy to control the size of the iron oxide nanoparticles by the conventional method of preparing nanoparticles such as sol-gel method, coprecipitation method, pyrolysis of organometallic precursor, high temperature oxidation / reduction of metal ions and precipitation, oxidation / reduction in reverse micelles. In addition, the particle size distribution is too wide from several nm to several hundred nm, the magnetic properties and structural studies according to the iron oxide size has not been accurate until recently. In addition, methods such as pyrolysis of organometallic precursors and high-temperature oxidation and reduction of metal ions require a more efficient and uniform method of synthesizing iron oxide nanoparticles because the reaction occurs at high temperature and high pressure and the process is complicated.

산화철 나노입자의 합성방법으로는 펜타카르보닐 철과 올레인산의 반응으로부터 만들어진 올레인산-철 착화합물의 열분해로부터, 크기 선택 과정 없이, 균일한 자성 철산화물 나노입자를 합성하는 방법이 있다(J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12798). 그러나, 상기 방법은 산화철 제조 온도가 100 ℃ 이상이고 반응이 두 단계로 총 3시간 이상 걸리는 등 제조온도가 높고 시간이 길어지는 문제가 있다. 또한, 산화철 제조 원료는 Fe(CO)5로 매우 유독하고 고가이면서 보관이 어려운 화합물을 사용하기 때문에 상기 방법은 산화철 나노입자 제조에 적합하지 않다. 또한, 산화철 나노입자의 합성방법으로 제이철염과 올레인산 나트륨의 반응으로부터 만들어진 철-올레이트 착화합물의 열분해로부터, 단분산 나노결정의 대량 합성법이 있다(Nature. 2004, 3, 897). 그러나, 산화철 제조 온도가 300 ℃ 이상이고 반응이 두 단계로 총 4시간 이상 걸리는 등 제조온도가 높고 시간이 길어지는 문제가 있 다. 또한, 헥산, 에탄올 등을 용매로 사용하기 때문에 환경 오염물질을 배출하는 문제가 있다. 또 다른 산화철 나노입자의 합성방법으로는 제이철염 수용액으로부터 만들어진 산화수산화철(FeOOH)의 감마선 조사로부터, 감마선에 조사에 의한 자성 나노입자의 합성법이 있다.(Mat. Sci, Eng C. 2004, 24, 107). 그러나 제이철염 수용액으로부터 산화수산화철 제조온도가 50 ℃ 이고, 공정시간이 24 시간 걸리는 등 전구체 제조 시간이 길고, 감마선을 조사하기 때문에 조사시간이 길기 때문에 산업적으로 대량생산에 효과적이지 못한 문제가 있다. 또한, 제이철염 수용액에 수산화나트륨을 첨하가여 만들어진 수산화제일철(Fe(OH)2)에 초음파 조사로부터, 초음파 조사에 의한 마그네타이트 나노입자의 합성법이 있다(Ultrasonics Sonochemistry, 2008, 16, 649). 그러나, 수산화제일철 수용액에 초음파를 조사하여 얻은 입자는 구형을 나타내지 못하고 네모난 모양을 나타내고 결정성 또한 불량하여 그 응용범위가 좁고, 초음파 조사 시간 또한 1 ~ 4 시간으로 오랜 시간이 걸리므로 산업적으로 대량생산에 효과적이지 못한 문제가 있다.A method for synthesizing iron oxide nanoparticles is a method of synthesizing uniform magnetic iron oxide nanoparticles without the size selection process by pyrolysis of an oleic acid-iron complex compound made from a reaction of pentacarbonyl iron with oleic acid (J. Am. Chem) Soc. 2001, 123, 12798). However, the method has a problem that the manufacturing temperature is high and the time is long, such as iron oxide production temperature is 100 ℃ or more and the reaction takes a total of three hours or more in two steps. In addition, the method is not suitable for the production of iron oxide nanoparticles, since the raw material for producing iron oxide is Fe (CO) 5, which is very toxic, expensive, and difficult to store. In addition, as a method for synthesizing iron oxide nanoparticles, there is a large-scale synthesis method of monodisperse nanocrystals from pyrolysis of iron-oleate complex compounds formed from the reaction of ferric salt with sodium oleate (Nature. 2004, 3, 897). However, there is a problem that the manufacturing temperature is high and the time is long, such as iron oxide manufacturing temperature is 300 ℃ or more and the reaction takes a total of more than 4 hours in two steps. In addition, since hexane, ethanol, and the like are used as a solvent, there is a problem of emitting environmental pollutants. Another method for synthesizing iron oxide nanoparticles is the method of synthesizing magnetic nanoparticles by irradiating gamma rays with gamma irradiation of iron hydroxide (FeOOH) made from ferric salt aqueous solution. (Mat. Sci, Eng C. 2004, 24, 107). However, since the precursor production time is long, such as the iron hydroxide hydroxide production temperature is 50 ℃ from the ferric salt aqueous solution, the process takes 24 hours, and the irradiation time is long because the gamma ray is irradiated, there is a problem that it is not effective for mass production industrially. In addition, there is a method for synthesizing magnetite nanoparticles by ultrasonic irradiation from ferric hydroxide (Fe (OH) 2 ) made by adding sodium hydroxide to ferric salt aqueous solution (Ultrasonics Sonochemistry, 2008, 16, 649). However, the particles obtained by ultrasonic irradiation in ferrous hydroxide aqueous solution do not show a spherical shape, have a square shape and poor crystallinity, so the application range is narrow, and the ultrasonic irradiation time also takes a long time (1-4 hours). There is a problem that is not effective in production.

이에, 본 발명자들은 종래 산화철 나노입자 제조방법의 단점인 고온?고압에서의 복잡한 공정, 장시간의 제조시간, 입자의 넓은 입도 분포, 독성이 있는 계면활성제의 사용 등의 문제점을 해결하기 위해 연구하던 중 전자빔 조사를 통한 합성법에 의해 상온?상압에서 간단한 공정으로 결정성이 우수하고 균일한 크기의 산화철 나노입자를 경제적으로 제조할 수 있는 단분산 산화철 나노입자 제조방법을 개 발하고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors are studying to solve the problems of the conventional iron oxide nanoparticles manufacturing process, such as the complex process at high temperature and high pressure, long production time, wide particle size distribution of particles, use of toxic surfactants, etc. The synthesis method through electron beam irradiation developed a method for producing monodisperse iron oxide nanoparticles which can economically prepare iron oxide nanoparticles having excellent crystallinity and uniform size in a simple process at room temperature and atmospheric pressure, and completed the present invention. .

본 발명은 목적은 전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for producing mono-dispersed iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조되는 단분산 산화철 나노입자를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a monodisperse iron oxide nanoparticles prepared by the above production method.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 산화철 전구체를 증류수에 용해시켜 전구체 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제를 첨가하고, 침전제 용액을 첨가하여 수산화철(Ⅱ) 용액을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 수산화철(Ⅱ) 용액을 상온 및 상압에서 교반한 후 전자빔을 조사하여 첨전물을 얻는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 침전물을 세척하고 건조시키는 단계(단계 3)를 포함하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is prepared by dissolving the iron oxide precursor in distilled water to prepare a precursor aqueous solution, and then adding a radical scavenger, and adding a precipitant solution to prepare an iron (II) hydroxide solution (step 1); Stirring the iron hydroxide (II) solution prepared in step 1 at room temperature and atmospheric pressure and then irradiating an electron beam to obtain a paste (step 2); And it provides a method for producing mono-dispersed iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation comprising the step (step 3) of washing and drying the precipitate prepared in step 2.

또한, 본 발명은 구형의 형상을 가지며, 입자 크기가 5 - 20 ㎚ 범위인 상기 제조방법으로 제조되는 단분산 산화철 나노입자를 제공한다.In addition, the present invention provides a monodisperse iron oxide nanoparticles having a spherical shape and produced by the above production method in the particle size range of 5-20 nm.

본 발명에 따른 단분산 산화철 나노입자 제조방법은 제조공정시 독성이 있는 계면활성제나 기타 분산제를 사용하지 않고 전자빔을 조사함으로써 산화철 나노입 자 분리공정이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 공정시간이 단축되며, 상기 제조방법으로 제조된 나노입자는 균일한 입도 분포와 높은 결정성을 나타내므로, 자기센서, 자기광학소자, 자성잉크, 중금속 폐수처리, MRI 조영제, 약물 전달시스템 및 온열치료 등의 산화철 나노입자 응용분야에 유용하게 이용할 수 있다.The monodisperse iron oxide nanoparticle manufacturing method according to the present invention does not require the iron oxide nanoparticle separation process by irradiating the electron beam without using a toxic surfactant or other dispersant during the manufacturing process, the process is simplified and the process time is shortened , Since the nanoparticles prepared by the above method show uniform particle size distribution and high crystallinity, iron oxide nanoparticles such as magnetic sensor, magnetic optical device, magnetic ink, heavy metal wastewater treatment, MRI contrast agent, drug delivery system and thermal treatment It can be usefully used for applications.

본 발명은 산화철 전구체를 증류수에 용해시켜 전구체 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제를 첨가하고, 침전제 용액을 첨가하여 수산화철(Ⅱ) 용액을 제조하는 단계(단계 1);The present invention comprises the steps of dissolving the iron oxide precursor in distilled water to form a precursor aqueous solution, and then adding a radical scavenger and adding a precipitant solution to prepare an iron (II) hydroxide solution (step 1);

상기 단계 1에서 제조된 수산화철(Ⅱ) 용액을 상온 및 상압에서 교반한 후 전자빔을 조사하여 첨전물을 얻는 단계(단계 2); 및Stirring the iron hydroxide (II) solution prepared in step 1 at room temperature and atmospheric pressure and then irradiating an electron beam to obtain a paste (step 2); And

상기 단계 2에서 제조된 침전물을 세척하고 건조시키는 단계(단계 3)를 포함하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 산화철 나노입자 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing mono-dispersed iron oxide nanoparticles using electron beam irradiation comprising the step (step 3) of washing and drying the precipitate prepared in step 2.

이하, 본 발명에 따른 단분산 산화철 나노입자 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다(도 1 참조).Hereinafter, the method for producing monodisperse iron oxide nanoparticles according to the present invention will be described in detail step by step (see FIG. 1).

본 발명에 따른 단분산 산화철 나노입자 제조방법에 있어서, 단계 1은 산화철 전구체를 증류수에 용해시켜 전구체 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제를 첨가하고, 침전제 용액을 첨가하여 수산화철(Ⅱ) 용액을 제조하는 단계이다.In the method for preparing monodisperse iron oxide nanoparticles according to the present invention, step 1 is a step of preparing an aqueous solution of the precursor by dissolving the iron oxide precursor in distilled water, adding a radical scavenger, and adding a precipitant solution to prepare an iron hydroxide solution. to be.

상기 단계 1의 산화철 전구체는 제이철염은 염화제이철(FeCl3), 황산제이철(Fe2(SO4)3) 및 질산제이철(Fe(NO3)3?6H2O) 등을 사용할 수 있다.As the ferric oxide precursor of step 1, ferric salt may be ferric chloride (FeCl 3 ), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), ferric nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ˜6H 2 O), or the like.

또한, 상기 단계 1의 라디칼 제거제는 이소프로필 알콜, 에틸포메이트 및 소듐포메이트 등을 사용할 수 있고, 상기 라디칼 제거제의 함량은 너무 적은 양이 들어갈 경우 OH 라디칼을 모두 제거하지 못하여 산화반응이 일어날 수 있는 문제가 있어 OH 라디칼을 모두 제거할 수 있는 양이면 이에 제한되는 것은 아니다. 전자빔이 조사되는 경우에 수용액 내에 OH 라디칼이 생성될 수 있으며, 상기 OH 라디칼은 반응성이 매우 커, 주변물질은 산화시키고 OH 라디칼은 전자를 받아 환원된다. 따라서, 산화철 나노입자의 제조를 방해하는 반응을 방지하기 위해 OH 라디칼 제거제를 첨가하는 것이 바람직하다. In addition, the radical scavenger of step 1 may be used isopropyl alcohol, ethyl formate, sodium formate, etc., the content of the radical scavenger may not remove all OH radicals when the amount of the radical scavenger is too small may cause oxidation reaction If there is a problem that can remove all the OH radicals is not limited thereto. When the electron beam is irradiated, OH radicals may be generated in the aqueous solution. The OH radicals are very reactive, oxidizing the surrounding materials and reducing the OH radicals by receiving electrons. Therefore, it is desirable to add an OH radical scavenger to prevent reactions that interfere with the production of iron oxide nanoparticles.

나아가, 상기 단계 1의 첨전제 용액은 암모니아수, 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 테트라메틸암모늄 등을 사용하여 염기성으로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 전구체 용액이 약염기성일 경우에는 Fe3 +가 Fe(OH)3으로 변화하지 못하여 Fe(OH)3 이외의 물질이 생성되는 문제가 있고, 강염기성일 경우에는 세척횟수가 증가하는 문제가 있으므로, pH가 9 - 12 범위인 것이 더욱 바람직하다.Furthermore, the additive solution of step 1 is preferably adjusted to basic using ammonia water, sodium hydroxide, sodium carbonate and tetramethylammonium. If the case holy the precursor solution a weak base had a problem in which the substance is generated other than the Fe (OH) 3 Fe 3 + failure to change Fe (OH) 3, a strong base holy Because there is a problem that the washing number of times increases, pH More preferably 9 to 12.

다음으로, 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 수산화철(Ⅱ) 용액을 상온 및 상압에서 교반한 후 전자빔을 조사하여 첨전물을 얻는 단계이다.Next, in the method for producing iron oxide nanoparticles according to the present invention, step 2 is a step of obtaining a charge by irradiating an electron beam after stirring the iron (II) hydroxide solution prepared in step 1 at room temperature and atmospheric pressure.

나노입자 제조방법에 있어서, 나노입자를 제조하는 대부분의 방법은 고온, 고압 및 제반조건들의 제약이 많지만, 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 제조방법은 상온 및 상압에서 수행할 수 있어, 제조공정의 단순해지는 이점이 있다.In the method for producing nanoparticles, most of the methods for preparing nanoparticles have many constraints of high temperature, high pressure and various conditions, but the method for preparing iron oxide nanoparticles according to the present invention can be performed at room temperature and atmospheric pressure, There is an advantage of simplicity.

또한, 상기 교반은 알칼리 용액을 첨가하여 균일한 수산화철이 제조되도록 교반하는 것이 바람직하다.In addition, the agitation is preferably added so that a uniform iron hydroxide is prepared by adding an alkaline solution.

나아가, 상기 단계 2의 전자빔 조사는 전자빔 에너지가 1.0 MeV이고, 전류는 3.0 ㎃이며, 조사선량은 100 - 300 kGy인 것이 바람직하다. 만약, 조사선량이 100 kGy 미만인 경우에는 마그네타이트가 생성되지 않고 FeOOH 상이 생성되는 문제가 있고, 300 kGy를 초과하는 경우에는 에너지 효율의 측면에서 과량의 에너지가 소모되는 문제가 있다.Further, it is preferable that the electron beam irradiation of step 2 has an electron beam energy of 1.0 MeV, a current of 3.0 mA, and an irradiation dose of 100-300 kGy. If the irradiation dose is less than 100 kGy, there is a problem in that the FeOOH phase is not generated without the magnetite is generated, and if it exceeds 300 kGy, excessive energy is consumed in terms of energy efficiency.

한편, 전자빔 조사에 의한 산화철 나노입자의 제조는 하기 반응식 1로 나타난다.On the other hand, the production of iron oxide nanoparticles by electron beam irradiation is represented by the following scheme 1.

3Fe(OH)3 + 2OH + e- → Fe3O4 + 4H2O 3Fe (OH) 3 + 2OH + e - → Fe 3 O 4 + 4H 2 O

다음으로, 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 제조된 침전물을 세척하고, 건조시키는 단계이다.Next, in the method for producing iron oxide nanoparticles according to the present invention, step 3 is a step of washing and drying the precipitate prepared in step 2.

상기 단계 3의 세척은 증류수 및 에탄올을 사용하는 것이 바람직하나, 세척 후 용이하게 제거될 수 있는 용액이면 이에 제한되는 것은 아니다.The washing of step 3 is preferably to use distilled water and ethanol, but is not limited thereto as long as the solution can be easily removed after washing.

또한, 상기 단계 3의 건조는 시료의 수분을 전부 제거되도록 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the drying of step 3 is preferably performed to remove all the moisture of the sample.

나아가, 본 발명은 구형의 형상을 가지며, 균일한 크기를 가지는 산화철 나노입자를 제공한다.Furthermore, the present invention provides iron oxide nanoparticles having a spherical shape and having a uniform size.

본 발명에 따른 산화철 나노입자는 전자빔 조사를 이용하여 입도 분포가 균일하고, 결정성이 높으며, 전자빔 조사선량을 변화하여 생성되는 나노입자의 크기를 조절할 수 있다.Iron oxide nanoparticles according to the present invention by using electron beam irradiation is uniform particle size distribution, high crystallinity, it is possible to control the size of the nanoparticles generated by changing the electron beam irradiation dose.

본 발명에 따른 단분산 산화철 나노입자의 제조방법은 제조공정시 독성이 있는 계면활성제나 기타 분산제를 사용하지 않고 전자빔을 조사함으로써 산화철 나노입자 분리공정이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 공정시간이 단축되며, 상기 제조방법으로 제조된 나노입자는 균일한 입도 분포와 높은 결정성을 나타내므로, 자기센서, 자기광학소자, 자성잉크, 중금속 폐수처리, MRI 조영제, 약물 전달시스템 및 온열치료 등의 산화철 나노입자 응용분야에 유용하게 이용할 수 있다.The method for producing monodisperse iron oxide nanoparticles according to the present invention does not require the iron oxide nanoparticle separation process by irradiating an electron beam without using a toxic surfactant or other dispersant during the manufacturing process, which simplifies the process and shortens the process time. , Since the nanoparticles prepared by the above method show uniform particle size distribution and high crystallinity, iron oxide nanoparticles such as magnetic sensor, magnetic optical device, magnetic ink, heavy metal wastewater treatment, MRI contrast agent, drug delivery system and thermal treatment It can be usefully used for applications.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are merely to illustrate the invention, the content of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 단분산 산화철 나노입자 제조 1Example 1 Preparation of Monodisperse Iron Oxide Nanoparticles 1

제이철염 2.70 g을 이소프로필 알콜이 15 ㎖ 포함된 수용액 100 ㎖에 가하여 0.1 M 제이철염 용액을 제조하였다. 상기에서 제조한 0.1 M 제이철염 수용액 100 ㎖에 수산화나트륨 1.04 g을 증류수에 용해시켜 제조한 0.85 M 수산화나트륨 용액을(침전제) 첨가하여 30분 동안 상온 및 상압에서 교반한 후 수산화철(Ⅱ) 수용액을 제조하였다. 상기 수산화철(Ⅱ) 수용액에 1.0 MeV의 전자빔 에너지, 3.0 mA의 전류로 100 kGy의 조사선량이 되도록 조사하여 침전물을 얻었다. 상기 침전물은 증류수와 에탄올을 첨가하여 잔류 이온을 세척한 뒤, 60 ℃에서 6 시간 동안 건조시켜 산화철 나노입자를 얻었다. 2.70 g of ferric salt was added to 100 ml of an aqueous solution containing 15 ml of isopropyl alcohol to prepare a 0.1 M ferric salt solution. 100 ml of 0.1 M ferric salt solution prepared above was added 0.85 M sodium hydroxide solution (precipitant) prepared by dissolving 1.04 g of sodium hydroxide in distilled water, followed by stirring at room temperature and atmospheric pressure for 30 minutes and then aqueous solution of iron hydroxide (II). Prepared. The iron hydroxide aqueous solution was irradiated with an electron beam energy of 1.0 MeV and a current of 3.0 mA so as to have a radiation dose of 100 kGy to obtain a precipitate. The precipitate was washed with residual ions by the addition of distilled water and ethanol, and dried at 60 ℃ for 6 hours to obtain iron oxide nanoparticles.

<실시예 2> 단분산 산화철 나노입자 제조 2Example 2 Monodispersed Iron Oxide Nanoparticles Preparation 2

조사선량이 200 kGy인 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.Iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the irradiation dose was 200 kGy.

<실시예 3> 단분산 산화철 나노입자 제조 3Example 3 Monodispersed Iron Oxide Nanoparticles Preparation 3

조사선량이 300 kGy인 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.Iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the radiation dose was 300 kGy.

<비교예 1> 산화철 나노입자의 제조 1Comparative Example 1 Preparation of Iron Oxide Nanoparticles 1

Fe2(SO4)3를 증류수에 용해시켜 Fe2(SO4)3 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제로 이소프로필 알콜을 첨가하여 Fe2(SO4)3 수용액을 제조하였다. 상기 Fe2(SO4)3 수용액에 분산제인 폴리에틸렌 글리콜을 용해시키고, 침전제인 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 초음파 조사를 수행하여 수산화철(Ⅱ) 수용액을 제조하였다. 상기 수산화철(Ⅱ) 수용액에 2.0 MeV 전자빔 에너지, 10 ㎃ 전류 및 400 kGy 조사선량으로 전자빔을 조사하여 산화철 나노입자를 제조하였다.Fe 2 (SO 4 ) 3 was dissolved in distilled water to prepare an Fe 2 (SO 4 ) 3 aqueous solution, and then an isopropyl alcohol was added as a radical scavenger to prepare an Fe 2 (SO 4 ) 3 aqueous solution. Polyethylene glycol as a dispersant was dissolved in the Fe 2 (SO 4 ) 3 aqueous solution, and sodium hydroxide (NaOH) as a precipitant was added thereto, followed by ultrasonic irradiation to prepare an aqueous solution of iron (II) hydroxide. Iron oxide nanoparticles were prepared by irradiating the iron hydroxide aqueous solution with an electron beam at 2.0 MeV electron beam energy, 10 mA current, and 400 kGy irradiation dose.

<비교예 2> 산화철 나노입자의 제조 2Comparative Example 2 Preparation of Iron Oxide Nanoparticles 2

침전제로 수산화암모늄(NH4OH)을 첨가한 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법을 수행하여 산화철 나노입자를 제조하였다.Iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that ammonium hydroxide (NH 4 OH) was added as a precipitant.

<비교예 3> 산화철의 제조 Comparative Example 3 Preparation of Iron Oxide

조사선량이 50 kGy가 되도록 전자빔을 조사한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 방법과 동일한 방법을 수행하여 산화철을 제조하였다.Iron oxide was manufactured by the same method as the method of Example 1, except that the electron beam was irradiated so that the irradiation dose was 50 kGy.

<실험예 1> 산화철 나노입자의 결정성 분석Experimental Example 1 Crystallinity Analysis of Iron Oxide Nanoparticles

본 발명의 제조방법으로 제조된 산화철 나노입자(실시예 1, 2 및 3), 종래 제조방법으로 제조된 산화철 나노입자(비교예 1 및 2) 및 조사선량을 달리하여 제조된 산화철(비교예 3)의 결정성을 알아보기 위해 분말 X-선 회절 분석기(XRPD, Rigaku, D/MAX-2200)를 이용하여 결정성을 분석하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.Iron oxide nanoparticles prepared by the production method of the present invention (Examples 1, 2 and 3), iron oxide nanoparticles prepared by the conventional manufacturing method (Comparative Examples 1 and 2) and iron oxide prepared by varying the irradiation dose (Comparative Example 3 In order to determine the crystallinity of the crystallization using a powder X-ray diffraction analyzer (XRPD, Rigaku, D / MAX-2200) was analyzed and the results are shown in FIG.

도 2의 (a)에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1, 2 및 3에서 제조된 산화철 나노입자는 마그네타이트(Fe3O4)로 나타났다. 이로부터 100 kGy이상의 조사선량으로 전자빔이 조사된 경우에는 불순물이 없는 결정성이 높은 순수한 산화철로 합성됨을 알 수 있었다.As shown in (a) of FIG. 2, the iron oxide nanoparticles prepared in Examples 1, 2, and 3 were magnetite (Fe 3 O 4 ). From this, it was found that when the electron beam was irradiated with an irradiation dose of 100 kGy or more, it was synthesized with pure iron oxide having high crystallinity without impurities.

또한, 도 2의 (b)에 나타난 바와 같이, 상기 비교예 3에서 제조된 시료는 산화철이 아닌 FeOOH의 분말 X-선 회절 모양으로 나타났다. 50 kGy의 조사선량으로 전자빔이 조사될 경우 하기 반응식 2에서와 같이 마그네타이트로 합성될 때 필요한 전자(e-)가 부족하여 마그네타이트로 합성이 이루어지지 않는 것을 알 수 있다.In addition, as shown in Figure 2 (b), the sample prepared in Comparative Example 3 was shown as a powder X-ray diffraction pattern of FeOOH, not iron oxide. When the electron beam is irradiated with a radiation dose of 50 kGy, it can be seen that the synthesis is not performed by the magnetite due to the shortage of electrons (e ) necessary when synthesizing the magnetite as shown in Scheme 2 below.

3Fe(OH)3 + 2OH- + e- → Fe3O4 + 4H2O 3Fe (OH) 3 + 2OH - + e - → Fe 3 O 4 + 4H 2 O

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 비교예 1에서 제조된 산화철 나노입자는 Fe3O4와 Fe2O3 구조가 혼합되어 있는 것을 알 수 있고(도 3의 (a) 참조), 상기 비교예 2에서 제조된 산화철 나노입자는 마그네타이트(Fe3O4)인 것을 알 수 있다(도 3의 (b) 참조).In addition, as shown in Figure 3, the iron oxide nanoparticles prepared in Comparative Example 1 can be seen that the Fe 3 O 4 and Fe 2 O 3 structure is mixed (see Fig. 3 (a)), the comparison The iron oxide nanoparticles prepared in Example 2 can be seen that the magnetite (Fe 3 O 4 ) (see Fig. 3 (b)).

<실험예 2> 산화철 나노입자의 크기 및 형태 분석Experimental Example 2 Analysis of Size and Morphology of Iron Oxide Nanoparticles

본 발명의 제조방법으로 제조된 산화철 나노입자(실시예 1, 2 및 3) 및 종래 제조방법으로 제조된 산화철 나노입자(비교예 1 및 2)의 크기 및 형태를 알아보기 위해 투과전자현미경(TEM, JEOL, JEM-3100F)으로 분석하고, 그 결과를 도 4, 5, 6 및 7에 나타내었다.Transmission electron microscope (TEM) to find the size and shape of the iron oxide nanoparticles (Examples 1, 2 and 3) prepared by the production method of the present invention and iron oxide nanoparticles (Comparative Examples 1 and 2) prepared by the conventional manufacturing method , JEOL, JEM-3100F), and the results are shown in FIGS. 4, 5, 6, and 7.

그리드(grid)는 탄소가 코팅된 지름 3 ㎜ 구리 그리드를 사용하였다.The grid used a 3 mm diameter copper grid coated with carbon.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1(조사선량 100 kGy)에서 제조된 산화철 나노입자의 모양은 구형으로 나타났으며, 산화철 나노입자의 크기는 5 - 8 ㎚의 범위인 것으로 나타났다. As shown in Figure 4, the shape of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 1 (irradiation dose 100 kGy) according to the present invention was shown as a spherical shape, the size of the iron oxide nanoparticles was found to be in the range of 5-8 nm. .

또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2(조사선량 200 kGy)에서 제조된 산화철 나노입자의 모양은 구형으로 나타났으며, 산화철 나노입자의 크기는 10 - 13 ㎚의 범위인 것으로 나타났다. In addition, as shown in Figure 5, the shape of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 2 (irradiation dose 200 kGy) according to the present invention was shown as a spherical shape, the size of the iron oxide nanoparticles are in the range of 10-13 nm Appeared.

그리고, 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3(조사선량 300 kGy)에서 제조된 산화철 나노입자의 모양은 구형으로 나타났으며, 산화철 나노입자의 크기는 11 - 15 ㎚의 범위인 것으로 나타났다. And, as shown in Figure 6, the shape of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 3 (irradiation dose 300 kGy) according to the present invention was shown as a spherical shape, the size of the iron oxide nanoparticles are in the range of 11-15 nm Appeared.

도 4, 5 및 6을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1의 산화철 나노입자는 모두 구형을 나타났으며, 20 ㎚ 이하의 입자로 제조된 것을 알 수 있었다. 또한, 조사선량이 증가할수록 입자의 크기는 증가하는 것을 알 수 있다.4, 5 and 6, all of the iron oxide nanoparticles of Example 1 according to the present invention showed a spherical shape, it can be seen that the particles were made of 20 nm or less. In addition, it can be seen that the size of the particles increases as the irradiation dose increases.

반면, 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 비교예 1의 산화철 나노입자는 구형의 형상으로 나타나지만 마그네타이트 입자들 이외에 고분자 물질들이 함께 나타나며, 입자크기가 70 ㎚로 본 발명에 따른 실시예의 산화철 나노입자보다 큰 것을 알 수 있다. 또한, 상기 비교예 2의 산화철 나노입자는 구형의 입자와 막대기 형태의 입자로 나타나며, 입자가 균일하지 않은 것을 알 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 7, the iron oxide nanoparticles of Comparative Example 1 is shown in the shape of a sphere, but in addition to the magnetite particles are also shown with a polymer material, the particle size is 70 nm larger than the iron oxide nanoparticles of the embodiment according to the present invention It can be seen that. In addition, the iron oxide nanoparticles of Comparative Example 2 appear as spherical particles and rod-shaped particles, it can be seen that the particles are not uniform.

<실험예 3> 단분산 산화철 나노입자의 자기적 특성 분석Experimental Example 3 Magnetic Characterization of Monodispersed Iron Oxide Nanoparticles

전자빔 조사선량에 따른 단분산 산화철 나노입자의 자기특성을 알아보기 위해 진동시료자기측정기(Vibrating Sample Magnetometer)로 자기특성을 분석하고, 그 결과를 도 8, 9, 10 및 표 1에 나타내었다. Magnetic properties of the monodisperse iron oxide nanoparticles according to the electron beam irradiation dose were analyzed by a Vibrating Sample Magnetometer, and the results are shown in FIGS. 8, 9, 10, and Table 1.

도 8 및 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1(조사선량 100 kGy)에서 제조된 산화철 나노입자는 상온에서 자화값이 45.7 emu/g이었으며, 보자력과 잔류자화는 모두 0으로 나타나 자성체 나노입자의 특성인 초상자성 거동을 보이는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 8 and Table 1, the iron oxide nanoparticles prepared in Example 1 (irradiation dose 100 kGy) had a magnetization value of 45.7 emu / g at room temperature, and the coercivity and residual magnetization were both 0, indicating that the magnetic nanoparticles It can be seen that the superparamagnetic behavior is characteristic.

또한, 도 9 및 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 2(조사선량 200 kGy)에서 제조된 산화철 나노입자는 상온에서 자화값이 49.5 emu/g이었으며, 보자력은 60 Oe이었고, 잔류자화는 2.8 emu/g인 것으로 나타났다. In addition, as shown in Figure 9 and Table 1, the iron oxide nanoparticles prepared in Example 2 (irradiation dose 200 kGy), the magnetization value at room temperature was 49.5 emu / g, coercive force was 60 Oe, residual magnetization is 2.8 emu / g.

그리고, 도 10 및 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 3(조사선량 300 kGy)에서 제조된 산화철 나노입자는 상온에서 자화값이 49.5 emu/g이었으며, 보자력은 120 Oe이었고, 잔류자화는 8.2 emu/g인 것으로 나타났다.10 and Table 1, the iron oxide nanoparticles prepared in Example 3 (irradiation dose 300 kGy) had a magnetization value of 49.5 emu / g at room temperature, a coercive force of 120 Oe, and a residual magnetization of 8.2 emu. / g.

역스피넬 구조를 갖는 마그네타이트는 입자의 크기가 커질수록 자화값이 증가한다. 전자빔 조사선량이 높아질수록 자화값이 크게 나타나는데, 이 이유는 조사 선량이 높이질수록 입자의 크기가 커지기 때문이다. 또한, 100 kGy 조사선량으로 제조된 산화철 나노입자는 자성체 입자가 나노미터 크기로 작아지면서 발생하는 초상자성을 나타내었다.Magnetite having an inverse spinel structure increases in magnetization with increasing particle size. The higher the electron beam irradiation dose, the larger the magnetization value, because the larger the irradiation dose, the larger the particle size. In addition, the iron oxide nanoparticles prepared at a 100 kGy irradiation dose exhibited superparamagnetism generated as the magnetic particles were reduced to nanometer size.

Yes 입자 크기(㎚)Particle size (nm) 자화값(emu/g)Magnetization value (emu / g) 보자력(emu/g)Coercivity (emu / g) 잔류자화(Oe)Residual Magnetization (Oe) 실시예 1Example 1 5 - 85-8 45.745.7 00 00 실시예 2Example 2 10 - 1310-13 49.549.5 2.82.8 6060 실시예 3Example 3 11 - 1511-15 54.854.8 8.28.2 120120

도 1은 본 발명에 따른 산화철 나노입자의 제조과정을 나타낸 흐름도이고;1 is a flow chart showing a manufacturing process of iron oxide nanoparticles according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 실시예 1, 2, 3의 산화철 나노입자 및 조사선량을 달리하여 제조된 비교예 3의 산화철을 분말 X-선 회절 분석기로 분석한 결과를 나타낸 그래프이고;Figure 2 is a graph showing the results of analyzing the iron oxide nanoparticles of Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 3 prepared by varying the irradiation dose according to the present invention with a powder X-ray diffraction analyzer;

도 3은 종래 제조방법으로 제조된 비교예 1 및 2의 산화철 나노입자를 분말 X-선 회절 분석기로 분석한 결과를 나타낸 그래프이고;Figure 3 is a graph showing the results of analyzing the iron oxide nanoparticles of Comparative Examples 1 and 2 prepared by a conventional manufacturing method with a powder X-ray diffraction analyzer;

도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 산화철 나노입자의 투과전자현미경 사진이고;4 is a transmission electron micrograph of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 1 according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 실시예 2에서 제조된 산화철 나노입자의 투과전자현미경 사진이고;5 is a transmission electron micrograph of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 2 according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 실시예 3에서 제조된 산화철 나노입자의 투과전자현미경 사진이고;6 is a transmission electron micrograph of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 3 according to the present invention;

도 7은 종래 제조방법으로 제조된 비교예 1 및 2의 산화철 나노입자의 투과전자현미경 사진이고;7 is a transmission electron micrograph of the iron oxide nanoparticles of Comparative Examples 1 and 2 prepared by a conventional manufacturing method;

도 8은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 산화철 나노입자의 자기특성을 분석한 그래프이고;8 is a graph analyzing the magnetic properties of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 1 according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 실시예 2에서 제조된 산화철 나노입자의 자기특성을 나타낸 그래프이고; 및9 is a graph showing the magnetic properties of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 2 according to the present invention; And

도 10은 본 발명에 따른 실시예 3에서 제조된 산화철 나노입자의 자기특성을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the magnetic properties of the iron oxide nanoparticles prepared in Example 3 according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

S100: 수산화철(Ⅱ) 용액의 제조단계S100: manufacturing step of the iron hydroxide (II) solution

S200: 전자빔 조사단계S200: electron beam irradiation step

S300: 세척 및 건조단계S300: washing and drying steps

Claims (8)

산화철 전구체를 증류수에 용해시켜 전구체 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제를 첨가하고, 침전제 용액을 첨가하여 수산화철(Ⅱ) 용액을 제조하는 단계(단계 1);Dissolving the iron oxide precursor in distilled water to form an aqueous precursor solution, followed by adding a radical scavenger and adding a precipitant solution to prepare an iron (II) hydroxide solution (step 1); 상기 단계 1에서 제조된 수산화철(Ⅱ) 용액을 상온 및 상압에서 교반한 후 전자빔 에너지를 1 MeV로 하여 조사선량이 100 - 300 kGy 범위로 전자빔 조사하여 마그네타이트(Fe3O4) 침전물을 얻는 단계(단계 2); 및The iron hydroxide (II) solution prepared in step 1 was stirred at room temperature and atmospheric pressure, and then the electron beam energy was irradiated with electron beam energy in the range of 100-300 kGy to 1 MeV to obtain a magnetite (Fe 3 O 4 ) precipitate ( Step 2); And 상기 단계 2에서 제조된 침전물을 세척하고 건조시키는 단계(단계 3)를 포함하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자 제조방법.Method for producing mono-dispersed magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nanoparticles using an electron beam irradiation comprising the step (step 3) of washing and drying the precipitate prepared in step 2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 산화철 전구체는 염화제이철(FeCl3), 황산제이철(Fe2(SO4)3) 또는 질산제이철(Fe(NO3)3?6H2O)인 것을 특징으로 하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자 제조방법.The method of claim 1, wherein the iron oxide precursor of step 1 is ferric chloride (FeCl 3 ), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) or ferric nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ~ 6H 2 O), characterized in that Method for producing mono-dispersed magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nanoparticles using an electron beam irradiation. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 침전제 용액은 암모니아수, 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 테트라메틸암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자 제조방법.The monodisperse magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nano using electron beam irradiation according to claim 1, wherein the precipitant solution of step 1 is one selected from the group consisting of ammonia water, sodium hydroxide, sodium carbonate and tetramethylammonium. Particle preparation method. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 라디칼 제거제는 이소프로필 알콜, 에틸 포메이트 또는 소듐 포메이트인 것을 특징으로 하는 전자빔 조사를 이용한 단분산 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자 제조방법.The method of claim 1, wherein the radical scavenger of step 1 is isopropyl alcohol, ethyl formate or sodium formate. The monodisperse magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nanoparticles manufacturing method using electron beam irradiation. 삭제delete 제1항의 제조방법으로 제조된, 구형의 형상을 가지며, 균일한 크기의 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자.A magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nanoparticles having a spherical shape and of uniform size, prepared by the method of claim 1. 제6항에 있어서, 상기 산화철 나노입자의 크기는 5 - 20 ㎚ 범위인 것을 특징으로 하는 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자.7. The magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nanoparticles of claim 6, wherein the iron oxide nanoparticles have a size in the range of 5-20 nm. 염화제이철(FeCl3), 황산제이철(Fe2(SO4)3) 또는 질산제이철(Fe(NO3)3?6H2O)를 증류수에 용해시켜 전구체 수용액을 제조한 후 라디칼 제거제인 이소프로필 알콜을 첨가하고, 암모니아수, 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 테트라메틸암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 침전제 용액을 첨가하여 수산화철(Ⅱ) 용액을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 수산화철(Ⅱ) 용액을 상온 및 상압에서 교반한 후 1 MeV의 에너지, 100 - 300 kGy의 조사선량으로 전자빔을 조사하여 침전물을 얻는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 제조된 침전물을 증류수 또는 에탄올로 세척하고, 건조시키는 단계(단계 3)로 제조되는, 구형의 5 - 20 ㎚의 균일한 크기를 갖는 마그네타이트(Fe3O4) 산화철 나노입자.Ferric chloride (FeCl 3), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4) 3 ) or nitric acid ferric (Fe (NO 3) 3? 6H 2 O) and then dissolved in distilled water to prepare a precursor solution radical scavenger is isopropyl alcohol Preparing a solution of iron hydroxide (II) by adding a precipitant solution selected from the group consisting of ammonia water, sodium hydroxide, sodium carbonate and tetramethylammonium (step 1); Stirring the iron hydroxide solution prepared in step 1 at room temperature and atmospheric pressure to obtain a precipitate by irradiating an electron beam with an energy of 1 MeV and an irradiation dose of 100-300 kGy (step 2); And washing the precipitate prepared in step 2 with distilled water or ethanol and drying (step 3), the spherical magnetite (Fe 3 O 4 ) iron oxide nanoparticles having a uniform size of 5-20 nm.
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