KR101141716B1 - Large-scale manufacturing method of high-surface area iron oxide nanoparticles - Google Patents
Large-scale manufacturing method of high-surface area iron oxide nanoparticles Download PDFInfo
- Publication number
- KR101141716B1 KR101141716B1 KR1020110111663A KR20110111663A KR101141716B1 KR 101141716 B1 KR101141716 B1 KR 101141716B1 KR 1020110111663 A KR1020110111663 A KR 1020110111663A KR 20110111663 A KR20110111663 A KR 20110111663A KR 101141716 B1 KR101141716 B1 KR 101141716B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- iron oxide
- oxide nanoparticles
- organic solvent
- hours
- iron
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 title claims description 50
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 13
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011019 hematite Substances 0.000 claims description 4
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 16
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 12
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 6
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 5
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 4
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 3
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002060 nanoflake Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- -1 γ-F 2 O 3 ) Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/001—Calcining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/06—Ferric oxide (Fe2O3)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Abstract
Description
본 발명은 산화철 나노입자의 대량 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비교적 값이 저렴한 질산철 전구체를 원료로 하여 산화철 나노입자를 대량 생산할 수 있는 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for mass-producing iron oxide nanoparticles, and more particularly, to a method for mass-producing large-area iron oxide nanoparticles capable of mass-producing iron oxide nanoparticles using a relatively inexpensive iron nitrate precursor as a raw material.
산화철은 헤마타이트(hematite, α-F2O3), 마그헤마이트(maghemite, γ-F2O3) 등 여러 형태로 존재하는 재료로서, 헤마타이트가 자연 상태에서 가장 안정한 구조를 가지며, 밴드갭은 대략 1.9 ~ 2.0eV이다.Iron oxide is a material that exists in various forms such as hematite (α-F 2 O 3 ), maghemite (maghemite, γ-F 2 O 3 ), and hematite has the most stable structure in the natural state, and the band The gap is approximately 1.9 to 2.0 eV.
특히, 산화철은 광자기술, 가스센서, 리튬 배터리, 자기기록장치, 촉매, MRI 조형제, 물의 광전기화학적 분해를 통한 수소생산, 오일회수 등에 있어서 중요한 응용성이 있다.In particular, iron oxide has important applications in photon technology, gas sensors, lithium batteries, magnetic recording devices, catalysts, MRI molding agents, hydrogen production through photoelectrochemical decomposition of water, oil recovery, and the like.
지금까지, 나노튜브, 나노로드, 나노와이어, 나노 플레이크 등 여러 가지 모양을 갖는 산화철 나노입자가 개발 되었으며, 이 중 자기조립(self-assembly)에 의한 나노튜브 구조를 가지는 F2O3나 Fe3O4는 지금까지 없었던 새로운 모폴로지로서 예전에는 하드 템플레이트(hard-template) 또는 소프트 템플레이트(soft-template)를 이용한 방법으로 합성되었다.
Until now, iron oxide nanoparticles having various shapes such as nanotubes, nanorods, nanowires, and nanoflakes have been developed, and among them, F 2 O 3 or Fe 3 having a nanotube structure by self-assembly O 4 is a new morphology that has never existed before and has been synthesized using hard-templates or soft-templates.
최근에는 산화철을 이용하여 중금속에 오염된 수질이나 토양 등을 정화시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 중금속 중 하나인 비소는 수원(water sources)을 오염시키는 가장 독성이 강한 물질로 여겨지고 있으며, 이러한 비소에 의한 오염을 예방하고자 하는 노력이 집중되고 있으나, 뚜렷한 성과를 보이지 못하고 있는 상황이다.Recently, studies are being actively conducted to purify water quality or soil contaminated with heavy metals using iron oxide. In particular, arsenic, which is one of the heavy metals, is considered to be the most toxic substance polluting water sources, and efforts to prevent such arsenic contamination have been concentrated, but no clear results have been shown.
따라서, 중금속에 대하여 우수한 흡착 효과를 가지는 친환경 산화철 나노 입자를 대량으로 제조하고, 이를 흡착제로 활용함으로써, 중금속에 오염된 수질이나 토양 등을 친환경적으로 정화할 수 있는 산화철 나노입자를 대량으로 제조하는 방법을 개발하는 것이 무엇보다 시급한 상황이다.Therefore, by producing a large amount of environmentally friendly iron oxide nanoparticles having an excellent adsorption effect on heavy metals, and using this as an adsorbent, a method for producing a large amount of iron oxide nanoparticles that can be environmentally clean water and soil contaminated with heavy metals The most urgent situation is to develop it.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2004-0034224호가 있다. 상기 문헌에는 산화철 나노분말 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
Related prior art documents include Korean Patent Publication No. 10-2004-0034224. This document discloses iron oxide nanopowders and methods for their preparation.
본 발명의 목적은 초음파 처리를 이용한 간단한 합성법으로 대면적 산화철 나노입자를 대량으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a method for producing large-scale iron oxide nanoparticles in large quantities by a simple synthesis method using ultrasonication.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법은 (a) 질산철 전구체와 유기 용매를 혼합하는 단계; (b) 상기 혼합된 용액을 상온에서 10 ~ 30분 동안 초음파 처리하는 단계; (c) 상기 초음파 처리된 혼합 용액을 원심 분리로 침지시켜 산화철 침전물을 수득한 후, 세척하는 단계; (d) 상기 세척된 산화철 침전물을 건조하여 산화철 나노입자를 수득하는 단계; 및 (e) 상기 산화철 나노입자를 100 ~ 600℃의 질소가스 분위기에서 4 ~ 12시간 동안 소성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a method for mass-producing large-area iron oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention includes: (a) mixing an iron nitrate precursor with an organic solvent; (b) sonicating the mixed solution at room temperature for 10-30 minutes; (c) immersing the sonicated mixed solution by centrifugation to obtain an iron oxide precipitate, followed by washing; (d) drying the washed iron oxide precipitate to obtain iron oxide nanoparticles; And (e) firing the iron oxide nanoparticles in a nitrogen gas atmosphere at 100 to 600 ° C. for 4 to 12 hours.
본 발명에 따른 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법은 별도의 계면활성제를 첨가하는 것 없이 초음파 처리만으로 손쉽게 고비표면적을 갖는 친환경 산화철 나노입자를 대량으로 제조할 수 있다.The large-scale manufacturing method of the large-area iron oxide nanoparticles according to the present invention can easily produce large quantities of eco-friendly iron oxide nanoparticles having a high specific surface area only by ultrasonication without adding a separate surfactant.
따라서, 본 발명에 따른 방법으로 산화철 나노입자를 제조할 경우, 저비용으로 간단하게 대면적을 갖는 산화철 나노입자를 대량으로 생산할 수 있다.Therefore, when the iron oxide nanoparticles are produced by the method according to the present invention, it is possible to produce a large amount of iron oxide nanoparticles having a large area simply and at low cost.
또한, 본 발명에 따른 대면적 산화철 나노입자는 중금속에 대한 흡착 효과가 우수하므로, 흡착제로 활용할 경우 중금속에 오염된 수질이나 토양 등을 친환경적으로 정화시킬 수 있는 이점이 있다.
In addition, since the large-area iron oxide nanoparticles according to the present invention has an excellent adsorption effect on heavy metals, when used as an adsorbent, there is an advantage that can be environmentally clean water or soil contaminated with heavy metals.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시료를 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 시료를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 4는 실시예 1~6에 따라 제조된 시료의 엑스선 회절 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 2 ~ 6에 따라 제조된 시료들을 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따라 제조된 시료들에 대한 온도별 BET 질소흡착 실험 결과를 나타낸 것이다.1 is a flow chart showing a mass production method of large-area iron oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph taken with a scanning electron microscope of the sample prepared according to Example 1.
3 is a photograph taken with a transmission electron microscope of the sample prepared according to Example 1.
Figure 4 shows the X-ray diffraction spectrum of the sample prepared according to Examples 1-6.
5 is a photograph taken with a transmission electron microscope of the samples prepared according to Examples 2 to 6.
Figure 6 shows the results of the BET nitrogen adsorption experiment for each temperature for the samples prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method for mass-producing large-area iron oxide nanoparticles according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법Mass production method of large-area iron oxide nanoparticles
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a mass production method of large-area iron oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도시된 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법은 원료 혼합 단계(S110), 초음파 처리 단계(S120), 원심 분리/세척 단계(S130), 건조 단계(S140) 및 소성 단계(S150)를 포함한다.
Referring to Figure 1, the mass production method of the large-area iron oxide nanoparticles shown is a raw material mixing step (S110), sonication step (S120), centrifugation / washing step (S130), drying step (S140) and firing step ( S150).
원료 혼합Raw material mixing
원료 혼합 단계(S110)에서는 질산철 전구체를 유기 용매와 혼합한다. 이때, 질산철 전구체를 유기 용매에 용해시킬 경우, 기계식 강력 교반기로 교반하여 용해시키는 것이 좋다.In the raw material mixing step (S110), the iron nitrate precursor is mixed with the organic solvent. At this time, when the iron nitrate precursor is dissolved in the organic solvent, it is preferable to dissolve by stirring with a mechanical strong stirrer.
여기서, 질산철 전구체로는 Fe(NO3)3ㆍ9(H2O)를 이용할 수 있다. 그리고, 유기 용매로는 하기 화학식 1을 만족하는 물 또는, 메틸 알코올(methyl alcohol), 에틸 알코올(ethyl alcohol), 부틸 알코올(buthyl alcohol), 펜틸 알코올(pentyl alcohol), 옥틸 알코올(octyl alcohol) 등을 포함하는 알코올류 중에서 선택된 하나가 이용될 수 있다.Here, as the iron nitrate precursor, Fe (NO 3 ) 3 · 9 (H 2 O) may be used. As the organic solvent, water or methyl alcohol, methyl alcohol, ethyl alcohol, butyl alcohol, pentyl alcohol, octyl alcohol, etc. One selected from alcohols including can be used.
화학식 1 : CxHyOHFormula 1: CxHyOH
(여기서, y = 2x + 1, x = 0 ~ 8)
(Where y = 2x + 1, x = 0 to 8)
이때, 질산철 전구체와 유기 용매의 몰비는 0.01 : 1 ~ 0.1 : 1인 것이 바람직하다. 상기 질산철 전구체와 유기 용매와의 몰비가 0.01 : 1 미만일 경우에는 나노튜브로 이루어진 산화철을 얻을 수 없다. 반대로, 질산철 전구체와 유기 용매의 몰비가 0.1 : 1을 초과할 경우에는 유기 용매에 더 이상 용해되지 않으며 또한 완전히 용해되지 않은 상태로 후술할 초음파 처리를 실시할 경우 균일한 모폴로지(morphology)를 형성할 수 없는 문제가 있다.
At this time, it is preferable that the molar ratio of an iron nitrate precursor and an organic solvent is 0.01: 1-0.1: 1. When the molar ratio between the iron nitrate precursor and the organic solvent is less than 0.01: 1, iron oxide made of nanotubes cannot be obtained. On the contrary, when the molar ratio of the iron nitrate precursor and the organic solvent exceeds 0.1: 1, it is no longer dissolved in the organic solvent, and when the ultrasonic treatment described later is performed while not completely dissolved, a uniform morphology is formed. There is a problem that cannot be done.
초음파 처리Ultrasonic treatment
초음파 처리 단계(S120)에서는 혼합된 용액을 상온에서 초음파 처리한다.In the sonication step (S120), the mixed solution is sonicated at room temperature.
본 발명에서, 초음파 처리는 혼합된 용액을 반응조 내에 투입한 후, 반응조 내에 초음파 혼을 딥핑한 상태에서 스캔 방식으로 진행될 수 있다. 이때, 반응조 내의 반응물에 대하여 초음파 처리를 실시할 경우, 일정 시간의 경과 후 버블 붕괴(bubble collapse)가 될 때 국소적으로 5000K의 온도와 1000bar 정도의 압력 그리고 1010K/s의 가열비/냉각비 등이 극한의 조건(extreme condition)을 갖게 된다. 이런 이유로, 반응물의 결정성 및 비표면적이 증가될 수 있다.In the present invention, the ultrasonic treatment may be carried out in a scanning manner in a state in which the mixed solution is introduced into the reactor, and the ultrasonic horn is dipped into the reactor. At this time, when ultrasonic treatment of the reactants in the reaction vessel, when the bubble collapse (bubble collapse) after a certain period of time, the local temperature of 5000K, pressure of about 1000bar and heating ratio / cooling of 10 10 K / s Effervescent conditions have extreme conditions. For this reason, the crystallinity and specific surface area of the reactants may be increased.
여기서, 초음파 처리는 상온에서 15 ~ 30KHz 및 90 ~ 110W의 에너지량을 갖는 고밀도 초음파(high-intensity ultrasound)를 10 ~ 30분 동안 인가하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 상온은 사용 환경에 따라 차이를 보일 수 있으며, 일 예로 1 ~ 40℃를 제시할 수 있다.Here, in the ultrasonic treatment, it is preferable to apply high-intensity ultrasound having an energy amount of 15 to 30 KHz and 90 to 110 W at room temperature for 10 to 30 minutes. At this time, the room temperature may show a difference depending on the use environment, for example, may present 1 ~ 40 ℃.
초음파 처리시, 상온에서 10분 이상 실시하였을 때 투과전자현미경상에서 가장 좋은 모폴로지(morphology)를 얻을 수 있었다.In the case of ultrasonic treatment, the best morphology was obtained on transmission electron microscopy when performed at room temperature for 10 minutes or more.
따라서, 초음파 처리시, 초음파 출력전압이 90W 미만이거나, 초음파 처리시간이 10분 미만일 경우에는 나노튜브 모폴로지가 많이 관찰되지 않았고, 초음파 출력전압이 110W를 초과하거나, 초음파 처리시간이 30분을 초과할 경우에는 나노튜브 모폴로지가 약간 붕괴됨을 확인하였다.Therefore, in the case of ultrasonic treatment, when the ultrasonic output voltage is less than 90W or the ultrasonic treatment time is less than 10 minutes, the nanotube morphology is not observed much, the ultrasonic output voltage is more than 110W, or the ultrasonic treatment time is more than 30 minutes. In the case it was confirmed that the nanotube morphology slightly collapsed.
즉, 초음파 처리 시간이 10분 미만으로 너무 짧으면 나노튜브 모양이 잘 생기지 않을 우려가 있고, 반대로, 초음파 처리 시간이 30분을 초과할 경우에는 원하는 나노튜브 모양의 모폴로지가 일부 붕괴하거나 시간만 소모시킬 수 있다. 이때, 초음파 처리는 후드안에서 반응시켜야 질산철 전구체로부터 발생한 질산 가스(gas)로 인한 화상의 염려가 없었다.
In other words, if the sonication time is too short (less than 10 minutes), the nanotube shape may not be formed well. On the contrary, if the sonication time exceeds 30 minutes, the desired nanotube-shaped morphology may be partially collapsed or consumed only. Can be. At this time, the ultrasonic treatment had to be reacted in the hood so that there was no fear of burn due to nitrate gas generated from the iron nitrate precursor.
원심 분리/세척Centrifuge / Wash
원심 분리/세척 단계(S130)에서는 초음파 처리된 혼합 용액을 원심 분리로 침지시켜 산화철 침전물을 수득한 후, 세척한다.In the centrifugation / washing step (S130), the sonicated mixed solution is immersed by centrifugation to obtain an iron oxide precipitate, followed by washing.
이때, 본 발명에서, 원심 분리 및 세척은 초음파 처리된 혼합 용액을 원심 분리기를 이용하여 대략 3000 ~ 5000rpm에서 5 ~ 20분 동안 침전시켜 산화철 침전물을 분리하고, 에탄올로 3회 이상 세척하는 방식으로 실시될 수 있다.
At this time, in the present invention, centrifugation and washing is performed by precipitating the mixed solution sonicated at about 3000 to 5000 rpm for 5 to 20 minutes using a centrifugal separator to separate iron oxide precipitates and washing three times or more with ethanol. Can be.
건조dry
건조 단계(S140)에서는 세척된 산화철 침전물을 건조하여 산화철 나노입자를 수득한다. 이때, 건조는 60 ~ 70℃에서 20 ~ 30시간 동안 건조하는 것이 바람직하다. 상기 건조 온도가 60℃ 미만이거나, 건조 시간이 20시간 미만인 경우에는 완전히 건조되지 않을 우려가 있다. 반대로, 건조 온도가 70℃를 초과하거나, 건조 시간이 30시간을 초과할 경우에는 경제적으로 무의미하다.
In the drying step (S140), the washed iron oxide precipitates are dried to obtain iron oxide nanoparticles. At this time, the drying is preferably dried for 20 to 30 hours at 60 ~ 70 ℃. When the said drying temperature is less than 60 degreeC, or when drying time is less than 20 hours, there exists a possibility that it may not fully dry. On the contrary, it is economically meaningless when a drying temperature exceeds 70 degreeC, or when a drying time exceeds 30 hours.
소성Firing
소성 단계(S150)에서는 건조 단계(S140)를 통하여 수득한 산화철 나노 입자를 소성한다. 본 발명에서, 건조 단계(S140)에 의하여 수득한 산화철 나노 입자는 소성 단계(S150)를 수행해야 원하는 형태의 산화철 나노튜브 구조(α-F2O3, γ-F2O3, F3O4)로 변환이 가능하다는 것을 확인하였으며, 소성 공정의 온도와 분위기에 따라서 결정성과 모폴로지를 변화시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.In the firing step (S150), the iron oxide nanoparticles obtained through the drying step (S140) are fired. In the present invention, the iron oxide nanoparticles obtained by the drying step (S140) has to undergo a firing step (S150) of the iron oxide nanotube structure of the desired form (α-F 2 O 3 , γ-F 2 O 3 , F 3 O 4 ) it was confirmed that the conversion is possible, it can be seen that the crystallinity and morphology can be changed depending on the temperature and atmosphere of the firing process.
이때, 소성은 100 ~ 600℃의 질소가스 분위기에서 4 ~ 12시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 질소가스 분위기에서 소성을 실시할 경우, 대기 중에서 실시할 경우와 비교해 볼 때, 모폴로지의 붕괴가 훨씬 덜한 것을 알 수 있다.At this time, firing is preferably performed for 4 to 12 hours in a nitrogen gas atmosphere of 100 ~ 600 ℃. When firing in such a nitrogen gas atmosphere, it can be seen that the collapse of the morphology is much less than that in the atmosphere.
상기 소성 온도가 100℃ 미만이거나, 소성 시간이 4시간 미만일 경우에는 원하는 결정학적 상(crystallographic phase)을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 소성 온도가 300℃를 초과할 경우에는 나노튜브 모폴로지가 열에 의하여 나노로드(nanorods) 모폴로지로 변화하게 되고, 600℃를 초과하게 되면 나노로드 모폴로지가 덩어리처럼 바뀌는 것을 확인하였다.
When the firing temperature is less than 100 ° C or when the firing time is less than 4 hours, it may be difficult to secure a desired crystallographic phase. On the contrary, when the firing temperature exceeds 300 ℃ nanotube morphology is changed to nanorods (nanorods) morphology by heat, when it exceeds 600 ℃ it was confirmed that the nanorods morphology is changed as a lump.
이상으로, 본 발명의 실시예에 따른 대면적 산화철 나노입자를 대량으로 제조할 수 있다.
As described above, the large-area iron oxide nanoparticles according to the embodiment of the present invention can be manufactured in large quantities.
상기의 과정(S110 ~ S150)으로 제조되는 대면적 산화철 나노입자는 헤마타이트(α-F2O3), 마그헤마이트(γ-F2O3) 및 마그네타이트(F3O4) 중에서 선택된 하나의 형태를 가지며, 50 ~ 300m2/g의 비표면적을 가질 수 있다.The large-area iron oxide nanoparticles prepared by the above process (S110 ~ S150) is one selected from hematite (α-F 2 O 3 ), maghemite (γ-F 2 O 3 ) and magnetite (F 3 O 4 ) It may have a form and may have a specific surface area of 50 to 300 m 2 / g.
이때, 산화철 나노입자는 갓 합성된(as-synthesized) 상태가 50 ~ 100m2/g 정도의 비표면적을 가지며 100 ~ 200℃의 소성 온도에서는 100 ~ 300m2/g 정도가 되고 200℃를 초과하게 되면 다시 150m2/g 이하로 하락하고 온도가 더욱 올라갈수록 계속 비표면적은 줄어드는 것을 확인하였다.At this time, the iron oxide nanoparticles have a specific surface area of about 50 to 100 m 2 / g as freshly synthesized (as-synthesized) and become about 100 to 300 m 2 / g at a firing temperature of 100 to 200 ° C. and exceed 200 ° C. When the temperature was lowered to 150m 2 / g again, the specific surface area continued to decrease as the temperature increased.
산화철은 비표면적이 크지 않은 금속으로 포러스(porous)하게 합성한다고 하여도 100 ~ 150m2/g을 넘기 힘들지만, 초음파 처리 및 질소가스 분위기에서 소성 열처리가 실시된 본 발명의 경우, 50 ~ 300m2/g 정도의 비표면적을 갖는 것을 확인하였다.
Iron oxide is hard to exceed 100 to 150 m 2 / g even though it is porously synthesized with a metal having a small specific surface area, but in the case of the present invention subjected to an ultrasonic treatment and a plastic heat treatment in a nitrogen gas atmosphere, 50 to 300 m 2 / It was confirmed that it had a specific surface area of about g.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 별도의 계면활성제를 첨가하는 것 없이 초음파 처리만으로 손쉽게 산화철 나노입자를 대량으로 제조할 수 있다.As described so far, in the present invention, it is possible to easily prepare a large amount of iron oxide nanoparticles only by ultrasonication without adding a separate surfactant.
따라서, 본 발명에 따른 방법으로 산화철 나노입자를 제조할 경우, 저비용으로 간단하게 산화철 나노입자를 대량 생산할 수 있다.Therefore, when the iron oxide nanoparticles are produced by the method according to the present invention, it is possible to simply mass-produce iron oxide nanoparticles at low cost.
또한, 본 발명에 따른 대면적 산화철 나노입자는 중금속에 대한 흡착 효과가 우수하므로, 흡착제로 활용할 경우 중금속에 오염된 수질이나 토양 등을 친환경적으로 정화시킬 수 있는 이점이 있다.
In addition, since the large-area iron oxide nanoparticles according to the present invention has an excellent adsorption effect on heavy metals, when used as an adsorbent, there is an advantage that can be environmentally clean water or soil contaminated with heavy metals.
실시예Example
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.
1. 시료 제조1. Sample preparation
실시예 1Example 1
알드리치 사(Aldrich 社)의 Fe(NO3)3ㆍ9(H2O) : 15g과 알드리치 사(Aldrich 社)의 프로필 알코올(C3H7OH) : 35ml를 12분 동안 강력 기계식 교반기로 교반한 후, 초음파 혼(ultrasonic horn)을 이용하여 20KHz 및 100W의 에너지량으로 30분 동안 초음파 처리를 실시하였다.Aldrich's Fe (NO 3 ) 3 ㆍ 9 (H 2 O): 15g and Aldrich's propyl alcohol (C 3 H 7 OH): 35 ml was stirred with a strong mechanical stirrer for 12 minutes After that, ultrasonic treatment was performed for 30 minutes using an ultrasonic horn at an amount of energy of 20 KHz and 100 W.
이후, 원심분리기를 이용하여 4000rpm에서 10분 동안 침전시켜 산화철 침전물을 분리하고 에탄올로 3차례 세척한 후, 드라이오븐(dry oven)으로 옮겨서 70℃에서 20시간 동안 건조하여 산화철 나노입자를 수득하였다.Thereafter, the precipitates were precipitated at 4000 rpm for 10 minutes using a centrifugal separator to separate the iron oxide precipitate, washed three times with ethanol, and then transferred to a dry oven to dry at 70 ° C. for 20 hours to obtain iron oxide nanoparticles.
이후, 산화철 나노입자를 튜브형 전기로(furnace)로 옮긴 후, 1℃/min의 승온 속도로 200℃까지 승온시킨 후, 질소가스 분위기에서 4시간 동안 소성하여 산화철 나노입자를 제조하였다.
Thereafter, the iron oxide nanoparticles were transferred to a tubular furnace, and then heated to 200 ° C. at a temperature increase rate of 1 ° C./min, and then fired in a nitrogen gas atmosphere for 4 hours to prepare iron oxide nanoparticles.
실시예 2Example 2
유기 용매로 프로필 알코올 대신 메틸 알코올(CH3OH)을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.
Iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1, except that methyl alcohol (CH 3 OH) was used instead of propyl alcohol as an organic solvent.
실시예 3Example 3
유기 용매로 프로필 알코올 대신 에틸 알코올(C2H5OH)을 이용하였고, 15분 동안 초음파 처리를 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.
Ethyl alcohol (C 2 H 5 OH) was used instead of propyl alcohol as an organic solvent, and iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1, except that sonication was performed for 15 minutes.
실시예 4Example 4
유기 용매로 프로필 알코올 대신 부틸 알코올(C4H9OH)을 이용하였고, 20분 동안 초음파 처리를 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.
Butyl alcohol (C 4 H 9 OH) was used instead of propyl alcohol as an organic solvent, and iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1, except that sonication was performed for 20 minutes.
실시예 5Example 5
유기 용매로 프로필 알코올 대신 펜틸 알코올(C5H11OH)을 이용하였고, 30KHz 및 110W의 에너지량으로 초음파 처리를 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.
Pentyl alcohol (C 5 H 11 OH) was used instead of propyl alcohol as an organic solvent, and iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1 except that ultrasonic treatment was performed at an energy amount of 30 KHz and 110 W.
실시예 6Example 6
유기 용매로 프로필 알코올 대신 옥틸 알코올(C8H17OH)을 이용하였고, 15KHz 및 90W의 에너지량으로 초음파 처리를 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 산화철 나노입자를 제조하였다.
Octyl alcohol (C 8 H 17 OH) was used instead of propyl alcohol as an organic solvent, and iron oxide nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1 except that ultrasonic treatment was performed at an energy amount of 15 KHz and 90 W.
비교예 1Comparative Example 1
알드리치 사(Aldrich 社)의 Fe(NO3)3ㆍ9(H2O) : 16.16g과 알드리치 사(Aldrich 社)의 프로필 알코올(C3H7OH) : 40ml를 혼합한 후, 10분 동안 강력 기계식 교반기로 교반한 다음 초음파 혼(ultrasonic horn)을 이용하여 10분 동안 초음파 처리를 실시하였다.Aldrich's Fe (NO 3 ) 3 ㆍ 9 (H 2 O): 16.16 g and Aldrich's propyl alcohol (C 3 H 7 OH): 40 ml Stir with a powerful mechanical stirrer and then sonicate for 10 minutes using an ultrasonic horn.
이후, 원심분리기를 이용하여 3000rpm에서 10분 동안 침전시켜 산화철 침전물을 분리하고 에탄올로 3차례 세척한 후, 드라이오븐(dry oven)으로 옮겨서 70℃에서 20시간 동안 건조하여 산화철 나노입자를 수득하였다.
Thereafter, the precipitates were precipitated at 3000 rpm for 10 minutes using a centrifugal separator to separate iron oxide precipitates, washed three times with ethanol, and then transferred to a dry oven to dry at 70 ° C. for 20 hours to obtain iron oxide nanoparticles.
2. 물성 평가2. Property evaluation
표 1은 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1에 따라 제조된 시료들에 대한 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
Table 1 shows the physical property evaluation results for the samples prepared according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
[표 1][Table 1]
표 1을 참조하면, 실시예 1 ~ 6에 따라 제조된 산화철 나노입자들의 경우, 비표면적 : 200 ~ 250m2/g로 목표값에 해당하는 50 ~ 300m2/g를 만족하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 ~ 6에 따라 제조된 산화철 나노입자들의 경우, 나노입자의 평균 직경이 3.2 ~ 7.2nm로 목표값에 해당하는 2 ~ 10nm를 만족하는 것을 알 수 있다. 반면, 갓 합성된(as-synthesized) 상태로 제조되는 비교예 1의 경우에는 비표면적이 100m2/g를 가지나, 산화철의 형상이 나노튜브로 이루어지지 않은 것을 확인하였다.
Referring to Table 1, Example 1 If of the iron oxide nanoparticles prepared according to 1-6, specific surface area: 200 to 50 and corresponding to the target value to 250m 2 / g It can be seen that satisfying 300m 2 / g. In addition, in the case of the iron oxide nanoparticles prepared according to Examples 1 to 6, it can be seen that the average diameter of the nanoparticles satisfies 2 ~ 10nm corresponding to the target value of 3.2 ~ 7.2nm. On the other hand, in Comparative Example 1 prepared in a freshly synthesized (as-synthesized) state, but the specific surface area has a 100m 2 / g, it was confirmed that the shape of the iron oxide is not made of nanotubes.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시료를 주사전자현미경으로 촬영한 사진이고, 도 3은 실시예 1에 따라 제조된 시료를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.2 is a photograph taken with a scanning electron microscope of the sample prepared according to Example 1, Figure 3 is a photograph taken with a transmission electron microscope of the sample prepared according to Example 1.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시료의 경우, 산화철 나노 입자가 비교적 균일한 크기로 고르게 분포하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 투과전자현미경 사진을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시료의 경우 침상형으로 이루어진 각각의 나노구조가 나노튜브 모양이라는 것을 알 수 있으며, 각각의 나노입자의 직경이 대략 3 ~ 5nm 정도로 아주 미세한 직경을 가지고 있음을 확인하였다.
As shown in Figure 2, in the case of the sample prepared according to Example 1, it can be seen that the iron oxide nanoparticles are evenly distributed in a relatively uniform size. At this time, as can be seen through the transmission electron micrograph shown in Figure 3, in the case of the sample prepared according to Example 1 it can be seen that each nanostructure consisting of a needle-like nanotube shape, each nano It was confirmed that the particles had a very fine diameter of about 3 to 5 nm.
도 4는 실시예 1 ~ 6에 따라 제조된 시료의 엑스선 회절 스펙트럼을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the X-ray diffraction spectrum of the samples prepared according to Examples 1-6.
도 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 6에 따라 제조된 시료들에 대한 결정성을 확인하기 위하여 X-선 회절 분석(X-ray diffraction)을 실시한 결과이다. 이때, 실시예 1 ~ 6에 따라 제조된 시료들(a, b, c, d, e, f)에 대한 X-선 회절 분석을 통해, 산화철 나노 입자의 조성이 r-Fe2O3와 무정형(amorphous)의 복합체로 인덱스(index)됨을 알 수 있었다.
Referring to FIG. 4, X-ray diffraction is performed to confirm crystallinity of samples prepared according to Examples 1 to 6. FIG. At this time, through the X-ray diffraction analysis of the samples (a, b, c, d, e, f) prepared according to Examples 1 to 6, the composition of the iron oxide nanoparticles r-Fe 2 O 3 and amorphous It can be seen that it is indexed as an (amorphous) complex.
도 5는 실시예 2 ~ 6에 따라 제조된 시료들을 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.5 is a photograph taken with a transmission electron microscope of the samples prepared according to Examples 2 to 6.
도 5를 참조하면, 실시예 2 ~ 6에 따라 제조된 시료들(b, c, d, e, f)의 경우, 유기 용매의 종류에 따라 제조되는 모폴로지(morphology)에 차이를 보이기는 하나, 전반적으로 침상형으로 이루어진 각각의 나노구조가 나노튜브 모양을 이루고 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, in the case of the samples b, c, d, e, and f prepared according to Examples 2 to 6, the morphology is different depending on the type of the organic solvent. It can be seen that each nanostructure consisting of needle-shaped shapes generally has a nanotube shape.
이때, 실시예 2 ~ 6에 따라 제조된 시료들(b, c, d, e, f)의 경우, 초음파 에너지량 및 초음파 처리 시간에 따라 제조되는 모폴로지에 차이를 보이기는 하나, 전반적으로 분산된 나노튜브의 형상을 이루고 있는 것을 확인하였다.
At this time, in the case of the samples (b, c, d, e, f) prepared according to Examples 2 to 6, although the difference in the morphology produced according to the amount of ultrasonic energy and the ultrasonic treatment time, the overall dispersion It was confirmed that the shape of the nanotubes.
도 6은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1에 따라 제조된 시료들에 대한 온도별 BET 질소흡착 실험 결과를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the results of the BET nitrogen adsorption experiment for each temperature for the samples prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.
도 6에 도시된 실험 결과를 토대로, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시료들(a, b)을 이용하여 흡착제로 활용할 경우, 중금속에 대한 흡착 효과가 우수하므로, 중금속에 오염된 수질이나 토양 등을 친환경적으로 정화시킬 수 있을 것으로 판단된다.
Based on the experimental results shown in Figure 6, when used as an adsorbent using the samples (a, b) prepared according to Examples 1 and 2, because the adsorption effect on heavy metals is excellent, the water quality or soil contaminated with heavy metals It is believed that the lamps can be eco-friendly.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention without departing from the scope of the technical idea provided by the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
S110 : 원료 혼합 단계
S120 : 초음파 처리 단계
S130 : 원심 분리/세척 단계
S140 : 건조 단계
S150 : 소성 단계S110: Raw Material Mixing Step
S120: Ultrasonic Treatment Step
S130: Centrifugation / Washing Step
S140: Drying Step
S150: Firing Step
Claims (5)
(b) 상기 혼합된 용액을 상온에서 15 ~ 30KHz 및 90 ~ 110W의 에너지량으로 10 ~ 30분 동안 초음파 처리하는 단계;
(c) 상기 초음파 처리된 혼합 용액을 원심 분리로 침지시켜 산화철 침전물을 수득한 후, 세척하는 단계;
(d) 상기 세척된 산화철 침전물을 60 ~ 70℃에서 20 ~ 30시간 동안 건조하여 산화철 나노입자를 수득하는 단계; 및
(e) 상기 산화철 나노입자를 100 ~ 600℃의 질소가스 분위기에서 4 ~ 12시간 동안 소성하는 단계;를 포함하며,
상기 질산철 전구체는 Fe(NO3)3ㆍ9(H2O)을 포함하고, 상기 유기 용매는 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법.
(a) mixing the iron nitrate precursor and the organic solvent in a molar ratio of 0.01: 1 to 0.1: 1;
(b) sonicating the mixed solution at room temperature for 15-30 KHz and 90-110 W for 10-30 minutes;
(c) immersing the sonicated mixed solution by centrifugation to obtain an iron oxide precipitate, followed by washing;
(d) drying the washed iron oxide precipitate at 60 to 70 ° C. for 20 to 30 hours to obtain iron oxide nanoparticles; And
(e) firing the iron oxide nanoparticles for 4 to 12 hours in a nitrogen gas atmosphere at 100 to 600 ° C .;
The iron nitrate precursor includes Fe (NO 3 ) 3 .9 (H 2 O), and the organic solvent comprises an alcohol, the method of mass production of large-area iron oxide nanoparticles.
상기 (a) 단계에서,
상기 유기 용매는
하기 화학식 1을 만족하는 것 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법.
화학식 1 : CxHyOH
(여기서, y = 2x + 1, x = 1 ~ 8)
The method of claim 1,
In the step (a),
The organic solvent is
A method for mass production of large-area iron oxide nanoparticles, characterized in that it is selected from among those satisfying the formula (1).
Formula 1: CxHyOH
(Where y = 2x + 1, x = 1 to 8)
상기 (e) 단계에서,
상기 산화철 나노입자는
헤마타이트(α-F2O3), 마그헤마이트(γ-F2O3) 및 마그네타이트(F2O4) 중에서 선택된 하나의 형태를 가지며,
나노입자의 평균 직경이 2 ~ 10nm를 갖는 것을 특징으로 하는 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법.The method of claim 1,
In the step (e)
The iron oxide nanoparticles
Hematite (α-F 2 O 3 ), maghemite (γ-F 2 O 3 ) and magnetite (F 2 O 4 ) has one form selected from,
A method for mass production of large-area iron oxide nanoparticles, characterized in that the average diameter of the nanoparticles has a 2 ~ 10nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110111663A KR101141716B1 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Large-scale manufacturing method of high-surface area iron oxide nanoparticles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110111663A KR101141716B1 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Large-scale manufacturing method of high-surface area iron oxide nanoparticles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101141716B1 true KR101141716B1 (en) | 2012-05-03 |
Family
ID=46271381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110111663A KR101141716B1 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Large-scale manufacturing method of high-surface area iron oxide nanoparticles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101141716B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101966239B1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-04-08 | 한국기초과학지원연구원 | Rod-like Iron Oxide Particles and the Fabrication Method Thereof |
| KR20200014629A (en) * | 2018-08-01 | 2020-02-11 | 서울대학교산학협력단 | Method of forming Manganese-doped maghemite-based/hematite-based iron oxides nanoparticle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100638104B1 (en) | 2003-03-05 | 2006-10-25 | 학교법인 포항공과대학교 | Method for preparing colloid solution containing iron oxide nanoparticles |
| KR20090004374A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-12 | 주식회사 케이티 | Method for preparing nanoparticles containing iron oxide and nanoparticles containing iron oxide thereby |
-
2011
- 2011-10-28 KR KR1020110111663A patent/KR101141716B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100638104B1 (en) | 2003-03-05 | 2006-10-25 | 학교법인 포항공과대학교 | Method for preparing colloid solution containing iron oxide nanoparticles |
| KR20090004374A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-12 | 주식회사 케이티 | Method for preparing nanoparticles containing iron oxide and nanoparticles containing iron oxide thereby |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 논문;J.AM. CHEM. SOC. 2008 * |
| 논문;J.PHYS.CHEM. ; 2010 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101966239B1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-04-08 | 한국기초과학지원연구원 | Rod-like Iron Oxide Particles and the Fabrication Method Thereof |
| KR20200014629A (en) * | 2018-08-01 | 2020-02-11 | 서울대학교산학협력단 | Method of forming Manganese-doped maghemite-based/hematite-based iron oxides nanoparticle |
| KR102207988B1 (en) * | 2018-08-01 | 2021-01-26 | 서울대학교산학협력단 | Method of forming Manganese-doped maghemite-based/hematite-based iron oxides nanoparticle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shen et al. | Ionic liquid-assisted one-step hydrothermal synthesis of TiO 2-reduced graphene oxide composites | |
| Shen | Carbothermal synthesis of metal-functionalized nanostructures for energy and environmental applications | |
| CN107459029B (en) | Nitrogen/metal atom doped hollow polyhedral nano carbon shell material and preparation method thereof | |
| KR20140028381A (en) | Method for preparing a graphene | |
| KR101572671B1 (en) | Method of manufacturing of large-area graphene oxide and the large-area graphene oxide thereby | |
| KR101290956B1 (en) | Synthesis of TiO2 nanorod-decorated graphene sheets to visible light photocatalyst | |
| US20200346934A1 (en) | Lattice-engineered carbons and their chemical functionalization | |
| CN103754878A (en) | Method for preparing carbon nano tubes on surfaces of silicon carbide particles through in-situ synthesis | |
| Liu et al. | Taking full advantage of KMnO4 in simplified Hummers method: A green and one pot process for the fabrication of alpha MnO2 nanorods on graphene oxide | |
| KR20160100268A (en) | Graphene having pores made by irregular and random, and Manufacturing method of the same | |
| CN110577209A (en) | Preparation method for in-situ synthesis of carbon nano tube surface loaded copper oxide nano particles | |
| JP2013043826A (en) | Metal- or metal oxide-coated carbon material and method for producing the same | |
| Philip et al. | Self-protected nickel–graphene hybrid low density 3D scaffolds | |
| KR101442328B1 (en) | Synthesis method for Metal Nanoparticles-Reduced Graphene Oxide hybrid Material by Atomic Hydrogen | |
| Guo et al. | CdS loaded on coal based activated carbon nanofibers with enhanced photocatalytic property | |
| He et al. | Tunable nanostructure of TiO 2/reduced graphene oxide composite for high photocatalysis | |
| JPWO2018180901A1 (en) | Fibrous carbon nanostructure dispersion, method for producing the same, and fibrous carbon nanostructure | |
| CN110718398B (en) | High-capacity carbon nanotube-cobaltosic sulfide nickel composite material and preparation method and application thereof | |
| KR101141716B1 (en) | Large-scale manufacturing method of high-surface area iron oxide nanoparticles | |
| KR101735337B1 (en) | Three-dimensional mesoporous graphene derived from Ni(II) complexes and preparation method thereof | |
| CN107020055B (en) | SiO (silicon dioxide)2Preparation method and application of @ ZnO core-shell structure multi-legged pellet nanocomposite | |
| García-Betancourt et al. | Holey nitrogen-doped multiwalled carbon nanotubes from extended air oxidation at low-temperature | |
| CN113680291B (en) | Preparation method of paramagnetic metal oxide/spinel/carbon composite microsphere | |
| KR101135446B1 (en) | Manufacturing method of hollow spheral iron oxide particles | |
| KR101157882B1 (en) | Manufacturing method of iron oxide nanoparticles having high surface area |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160324 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170425 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |