KR101335520B1 - A method for preparing carbon-coated magnetic nano particles and carbon-coated magnetic nano particles by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제공하는데 있다.
이를 위하여 본 발명은 탄소를 포함하는 용매에 금속 전구체를 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하여 탄소를 포함하는 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 2); 상기 단계 2의 금속 전구체 용액으로부터 탄소를 포함하는 자성나노입자를 석출하고 건조하는 단계(단계 3); 및 상기 단계 3의 탄소를 포함하는 자성나노입자를 열처리하여 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 4); 를 포함하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 탄소가 코팅된 자성나노입자는 자기적 특성이 감소하지 않으면서 화학적, 열적 안정성이 향상된 수백 나노미터의 균일한 크기를 가지는 자성나노입자가 제조되어 고밀도저장장치, 자기공명영상, 생화학, 온열치료 및 약물전달 물질 등에 응용하여 사용이 가능한 효과가 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing magnetic nanoparticles coated with carbon, and to provide magnetic nanoparticles coated with carbon.
To this end, the present invention comprises the steps of preparing a metal precursor solution by dissolving a metal precursor in a solvent containing carbon (step 1); Preparing magnetic nanoparticles containing carbon by irradiating ultrasonic waves to the metal precursor solution of step 1 (step 2); Depositing and drying magnetic nanoparticles containing carbon from the metal precursor solution of step 2 (step 3); And heat treating the magnetic nanoparticles including the carbon of step 3 to produce the carbon nanoparticles coated with carbon (step 4); It provides a method of producing a carbon-coated magnetic nanoparticles comprising a.
Magnetic nanoparticles coated with carbon according to the present invention are manufactured with magnetic nanoparticles having a uniform size of several hundred nanometers with improved chemical and thermal stability without reducing magnetic properties. In addition, it can be used by application to heat treatment and drug delivery materials.

Description

탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 탄소가 코팅된 자성나노입자{A method for preparing carbon-coated magnetic nano particles and carbon-coated magnetic nano particles by the same}A method for preparing carbon-coated magnetic nanoparticles and carbon-coated magnetic nanoparticles by the same}

본 발명은 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 탄소가 코팅된 자성나노입자에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing magnetic nanoparticles coated with carbon and to magnetic nanoparticles coated with carbon.

나노 기술은 마이크로입자에서는 얻기 어려운 고유의 광학적, 전기적, 화학적, 기계적 한계를 극복할 수 있는 새로운 기술이라고 널리 알려져 있다. 최근 나노 기술은 자료저장매체 분야와, 생화학, 세포독성, 환경, 약물 전달, 바이오센서, 자기공명영상, 촉매 지지체 등의 생물의학 분야 및 온열치료물질, 약물전달물질 등의 생물의학적 응용분야에서 많은 관심을 모으며 연구되고 있다.
Nanotechnology is widely known as a new technology that can overcome the inherent optical, electrical, chemical and mechanical limitations that are difficult to achieve in microparticles. Recently, nanotechnology has been widely used in the field of data storage media, biochemistry such as biochemistry, cytotoxicity, environment, drug delivery, biosensor, magnetic resonance imaging, catalyst support, and biomedical applications such as thermotherapy and drug delivery materials. It is being researched with attention.

특히 자성나노입자는 강자성을 띠는 입자로서, 그 종류로는 대표적으로 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 페라이트 등이 있다. 페라이트는 산화철을 포함한 자성체 세라믹물질로, 철원자 하나가 다른 자성관련 원자로 바뀌어 제조되며, 대표적으로는 CoFe2O4, MnFe2O4와 같은 물질들이 있다. 그러나 상기 자성나노입자들은 입자 표면에서 산화 반응이 발생하거나 자기적 특성이 감소하는 등 화학적으로 불안정한 성질을 나타내어 그 사용에 한계점이 있었다.
In particular, the magnetic nanoparticles are ferromagnetic particles, and examples thereof include iron oxides (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), ferrite, and the like. Ferrite is a magnetic ceramic material containing iron oxide, and is manufactured by converting one iron atom into another magnetically related atom, and there are representative materials such as CoFe 2 O 4 and MnFe 2 O 4 . However, the magnetic nanoparticles have chemically unstable properties such as oxidation reactions on the surface of the particles or decrease in magnetic properties.

상기와 같은 자성나노입자의 화학적, 열적 안정성 문제를 해결하기 위하여, 화학적, 열적 안정성을 확보하는 기술과 더불어 상용화에 유리하도록 자성나노입자를 균일한 크기로 대량으로 생산하는 기술이 요구되고 있으며, 그 한가지 방법으로는 자성나노입자의 표면을 탄소를 이용하여 코팅하는 방법이 있다.
In order to solve the chemical and thermal stability problems of the magnetic nanoparticles as described above, in addition to the technology to secure the chemical and thermal stability, there is a demand for a technique for producing a large amount of magnetic nanoparticles in a uniform size to favor commercialization, One method is to coat the surface of the magnetic nanoparticles using carbon.

일반적으로 탄소가 코팅된 나노입자를 제조하는 방법은 아크 방전(arc-discharge)법, 레이저 어블레이션(laser ablation)법, 전자빔 조사(electron irradiation) 방법 등이 있는데, 상기 방법들의 경우 고가의 장비와 고온이 요구되어 제조비용이 높고, 단분산과 입자 크기의 조절등이 어려운 단점을 가지고 있어 실질적인 사용에 많은 한계점이 있다.
In general, a method of manufacturing carbon-coated nanoparticles includes an arc discharge method, a laser ablation method, an electron beam irradiation method, and the like. Since high temperature is required, manufacturing costs are high, and monodispersion and particle size control are difficult, so there are many limitations in practical use.

또한 전기 아크 방전 기술에 의해 제조된 탄소가 코팅된 나노입자의 경우, 수율이 낮아 대량 제조에 한계가 있다(참고문헌 1). 또한 촉매 화학 기상 증착법(Catalytic chemical vapor deposition, CCVD) 에 의해 카본이 코팅된 나노입자들이 제조되는 방법이 있으나, 상기 방법의 경우 나노물질로부터 촉매로 사용되는 물질을 제거하는데 어려움이 있고, 나노입자를 대량생산하는 데에는 적합하지 않다(참고문헌 2).
In addition, the carbon-coated nanoparticles produced by the electric arc discharge technology, the yield is low, there is a limit to mass production (Ref. 1). In addition, there is a method in which carbon-coated nanoparticles are prepared by catalytic chemical vapor deposition (CCVD), but in this case, it is difficult to remove a material used as a catalyst from the nanomaterial, and Not suitable for mass production (Ref. 2).

종래의 기술로서 [대한민국 공개특허 10-2011-0134793]에서는 탄소가 코팅된 실리콘 나노입자 및 그 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 실리콘 나노입자를 불산(HF) 용액에 침지하여 상기 실리콘 나노입자 표면의 실리콘옥사이드층을 제거하는 단계; 상기 실리콘 나노입자를 클로로포름 용액에 침지 후, 초음파 처리하여 탄소가 코팅된 실리콘 나노입자를 얻는 단계; 및 비활성 기체로 상기 탄소가 코팅된 실리콘 나노입자에 잔존하는 클로로포름 용액을 제거하는 단계;를 포함하는 탄소가 코팅된 실리콘 나노입자의 제조방법을 제공한다.
As a conventional technology, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0134793 provides carbon nanoparticles coated with carbon and a method of manufacturing the same. Specifically, immersing the silicon nanoparticles in hydrofluoric acid (HF) solution to remove the silicon oxide layer on the surface of the silicon nanoparticles; Immersing the silicon nanoparticles in a chloroform solution, followed by sonication to obtain carbon-coated silicon nanoparticles; And removing the chloroform solution remaining in the carbon-coated silicon nanoparticles with an inert gas; provides a method for producing carbon-coated silicon nanoparticles comprising a.

상기 방법에 따른 탄소가 코팅된 실리콘 나노입자의 제조방법은 부피변화가 완화되고 입자가 응집되지 않은 실리콘 나노입자를 생산할 수 있는 장점이 있으나, 열처리 공정을 수행하지 않아, 나노입자 내부에 탄소입자와 실리콘 나노입자가 혼합되어 존재할 수 있는 문제점이 있다.
The method of manufacturing the carbon-coated silicon nanoparticles according to the above method has the advantage that the volume change is alleviated and the silicon nanoparticles are not agglomerated, but do not perform a heat treatment process. There is a problem that silicon nanoparticles may be present in a mixture.

또한 [대한민국 등록특허 10-0984414]에서는 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말을 제공한다. 구체적으로, 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 단계; 상기 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급하는 단계; 및 상기 공급된 금속 와이어를 전기폭발(Pulsed Wire Evaporation, PWE)시킴으로써, 표면이 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 형성하는 단계를 포함하는 금속 나노 분말 제조 방법을 제공한다.
In addition, the Republic of Korea Patent Registration 10-0984414 provides a carbon coated metal nano powder manufacturing method and a carbon coated metal nano powder prepared using the same. Specifically, supplying a mixed gas containing an inert gas and a carbon containing gas into the reaction chamber; Supplying a metal wire into the reaction chamber; And forming a metal nanopowder coated with carbon by surface-pulverizing the supplied metal wire by Pulsed Wire Evaporation (PWE).

상기 방법에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법은 금속 나노 분말 표면을 내산화성이 큰 탄소로 코팅할 수 있으나, 전기선 폭발법에 의해 금속 나노 분말을 제조할 경우 금속 나노 분말의 평균 입도 제어가 어려운 문제점이 있다.
In the method of manufacturing carbon-coated metal nanopowder according to the above method, the surface of the metal nanopowder may be coated with carbon having high oxidation resistance, but when the metal nanopowder is manufactured by electric line explosion, it is difficult to control the average particle size of the metal nanopowder. There is a problem.

이에 본 발명의 발명자들은 종래의 문제점들을 해결하면서, 화학적, 열적 안정성이 향상된 수백 나노미터의 균일한 크기를 가지는 자성나노입자를 대량으로 생산하는 방법에 대하여 연구를 진행하던 중, 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하여 나노입자를 제조하고 상기 나노입자를 열처리할 경우 입자의 크기가 100 nm 내지 1000 nm의 크기를 가지는 탄소가 코팅된 자성나노입자를 대량으로 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention, while solving the conventional problems, while researching a method for mass production of magnetic nanoparticles having a uniform size of several hundred nanometers with improved chemical and thermal stability, ultrasonic wave in the metal precursor solution When the nanoparticles were prepared by heat treatment and the nanoparticles were heat-treated, it was confirmed that the nanoparticles having a size of 100 nm to 1000 nm with carbon coated magnetic nanoparticles can be manufactured in large quantities and completed the present invention. .

<참고문헌 1> R.S. Ruoff, D. C. Lorents, B. Chan, R. Malhotra, S. Subramoney, Science 259 (1993) 346; V. P. Dravid, J. J. Host, M. H. Teng, B. Elliot, J. Hwang, D. L. Johnson, T. O. Mason, J. R. Weertman, Nature 374 (1995) 602; T. Hayashi, S. Hirono, M. Tomita, S. Umemura, Nature 381 (1996) 772; A. A. Bogdanov, C. Martin, R. Weissleder, T. J. Brady, Biochim. Biophys. Acta 1193 (1994) 212; J. H. T. Scott, S. A. Majetich, Phys. Rev. B, 52 (1995) 12564; S. Seraphin, D. Zhou, J. Jiao, A. Appl. Phys, 80 (1996) 2097<Reference 1> R.S. Ruoff, D. C. Lorents, B. Chan, R. Malhotra, S. Subramoney, Science 259 (1993) 346; V. P. Dravid, J. J. Host, M. H. Teng, B. Elliot, J. Hwang, D. L. Johnson, T. O. Mason, J. R. Weertman, Nature 374 (1995) 602; T. Hayashi, S. Hirono, M. Tomita, S. Umemura, Nature 381 (1996) 772; A. A. Bogdanov, C. Martin, R. Weissleder, T. J. Brady, Biochim. Biophys. Acta 1193 (1994) 212; J. H. T. Scott, S. A. Majetich, Phys. Rev. B, 52 (1995) 12564; S. Seraphin, D. Zhou, J. Jiao, A. Appl. Phys, 80 (1996) 2097

<참고문헌 2> B. H. Liu, J. Ding, Z. Y. Zhong, Z. L. Dong, T. White, J. Y. Lin, Chem. Phys. Lett, 358 (2002) 96; E. Flahaut, F. Agnoli, J. Sloan, C. O'Conner, M. L. H. Green, Chem. Mater, 14 (2002) 2553; Z. Zhong, H. Chen, S. Tang, J. Ding, J. Lin, K. L. Tan, Chem. Phys. Lett, 330 (2000) 41
Reference 2 BH Liu, J. Ding, ZY Zhong, ZL Dong, T. White, JY Lin, Chem. Phys. Lett, 358 (2002) 96; E. Flahaut, F. Agnoli, J. Sloan, C. O'Conner, MLH Green, Chem. Mater, 14 (2002) 2553; Z. Zhong, H. Chen, S. Tang, J. Ding, J. Lin, KL Tan, Chem. Phys. Lett, 330 (2000) 41

본 발명의 목적은 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to provide a method for producing carbon nanoparticles coated magnetic nanoparticles.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 따라 제조되는 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제공하는데 있다.
In addition, another object of the present invention is to provide a carbon nanoparticles coated with carbon prepared according to the above method.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

탄소를 포함하는 용매에 금속 전구체를 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 1);Dissolving a metal precursor in a solvent containing carbon to prepare a metal precursor solution (step 1);

상기 단계 1의 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하여 탄소를 포함하는 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 2);Preparing magnetic nanoparticles containing carbon by irradiating ultrasonic waves to the metal precursor solution of step 1 (step 2);

상기 단계 2의 금속 전구체 용액으로부터 탄소를 포함하는 자성나노입자를 석출하고 건조하는 단계(단계 3); 및Depositing and drying magnetic nanoparticles containing carbon from the metal precursor solution of step 2 (step 3); And

상기 단계 3의 탄소를 포함하는 자성나노입자를 열처리하여 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 4);Heat-treating the magnetic nanoparticles including the carbon of step 3 to produce carbon nanoparticles coated with carbon (step 4);

를 포함하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 제공한다.
It provides a method of producing a carbon-coated magnetic nanoparticles comprising a.

또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조되는 100 nm 내지 1000 nm의 크기를 가지는 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제공한다.
In addition, the present invention provides carbon-coated magnetic nanoparticles having a size of 100 nm to 1000 nm prepared according to the above method.

본 발명에 따른 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법은 무독성의 금속전구체와 탄소가 포함된 용매를 사용하여 화학적으로 불안정한 자성나노입자의 표면에 탄소 코팅층을 형성시켜, 개별 자성나노입자의 자기적 특성을 감소시키지 않으면서 화학적, 열적 안정성이 향상된 수백 나노미터의 균일한 크기를 가지는 자성나노입자를 대량으로 생산할 수 있다.In the method of manufacturing carbon-coated magnetic nanoparticles according to the present invention, a carbon coating layer is formed on a surface of chemically unstable magnetic nanoparticles by using a non-toxic metal precursor and a solvent containing carbon, and thus the magnetic properties of the individual magnetic nanoparticles. It is possible to mass produce magnetic nanoparticles with uniform size of several hundred nanometers with improved chemical and thermal stability without reducing the properties.

상기 제조방법에 따라 제조된 탄소가 코팅된 자성나노입자는 고밀도 자료저장 매체, 자기공명영상 등의 분야에 적용가능하고, 탄소 코팅층에 생리활성물질과 결합이 가능한 화학적 기능기를 결합시킴으로써, 여러가지 표면개질이 가능하여 생화학, 온열치료 및 약물전달 물질 등에 응용하여 사용할 수 있다.
Carbon-coated magnetic nanoparticles prepared according to the manufacturing method is applicable to the fields of high density data storage media, magnetic resonance imaging, etc., by combining a chemical functional group capable of bonding with a bioactive material to the carbon coating layer, various surface modification This can be used in biochemistry, thermotherapy and drug delivery materials.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 탄소가 코팅된 자성나노입자를 1000 ℃에서 3시간 동안 가열하여 생성된 철 자성나노입자와 탄소 코팅체를 주사전자현미경과 투자전자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의하여 제조된 산화철(Fe2O3) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의하여 제조된 탄소가 코팅된 철(Fe) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 탄소가 코팅된 철(Fe) 자성나노입자를 X-선 회절 분석(X-ray diffraction analysis, XRD)하여 얻은 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 탄소가 코팅된 산화철(Fe2O3) 자성나노입자의 투과전자현미경 사진(a) 및 전자 에너지 손실 분광 방법(Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS)을 이용하여 맵핑(mapping)한 사진(b, c)이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 탄소가 코팅된 철(Fe) 자성나노입자를 에너지 분산 분광 분석(Energy Dispersive X-ray Spectrometry, EDS)하여 얻은 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 탄소가 코팅된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 탄소가 코팅된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 X-선 회절 분석(X-ray diffraction analysis, XRD)하여 얻은 그래프이다.1 is a schematic view showing a method of manufacturing carbon-coated magnetic nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph of iron magnetic nanoparticles and a carbon coating produced by heating carbon-coated magnetic nanoparticles of the present invention at 1000 ° C. for 3 hours using a scanning electron microscope and an investment electron microscope. FIG.
3 is a photograph taken with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right) of the iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention.
4 is a photograph taken with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right) of the carbon-coated iron (Fe) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention.
5 is a graph obtained by X-ray diffraction analysis (XRD) of the carbon-coated iron (Fe) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention.
FIG. 6 is a transmission electron micrograph (a) and electron energy loss spectroscopy method (EELS) of carbon-coated iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention. (B, c) are mapped.
7 is a graph obtained by energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) of carbon-coated iron (Fe) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention.
8 is a photograph taken with a scanning electron microscope (left) and transmission electron microscope (right) of the iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 of the present invention.
9 is a photograph taken with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right) of the carbon-coated iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 of the present invention.
10 is a graph obtained by X-ray diffraction analysis (XRD) of the carbon-coated iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 of the present invention.

본 발명은 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 제공한다.
The present invention provides a method of manufacturing carbon-coated magnetic nanoparticles.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은, 탄소를 포함하는 용매에 금속 전구체를 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 1);The present invention comprises the steps of preparing a metal precursor solution by dissolving a metal precursor in a solvent containing carbon (step 1);

상기 단계 1의 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하여 탄소를 포함하는 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 2);Preparing magnetic nanoparticles containing carbon by irradiating ultrasonic waves to the metal precursor solution of step 1 (step 2);

상기 단계 2의 금속 전구체 용액으로부터 탄소를 포함하는 자성나노입자를 석출하고 건조하는 단계(단계 3); 및Depositing and drying magnetic nanoparticles containing carbon from the metal precursor solution of step 2 (step 3); And

상기 단계 3의 탄소를 포함하는 자성나노입자를 열처리하여 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 4);Heat-treating the magnetic nanoparticles including the carbon of step 3 to produce carbon nanoparticles coated with carbon (step 4);

를 포함하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 제공한다.
It provides a method of producing a carbon-coated magnetic nanoparticles comprising a.

이하, 본 발명에 따른 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법을 도 1의 본 발명의 실시형태에 따른 개략도를 참조하여 단계별로 더욱 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing carbon-coated magnetic nanoparticles according to the present invention will be described in more detail step by step with reference to a schematic diagram according to an embodiment of the present invention.

먼저 본 발명에 있어서, 상기 단계 1은 금속 전구체 용액을 제조하는 단계이다. 상기 단계 1은 도 1의 (a)에 나타난 바와 같이 탄소를 포함하는 용매에 금속 전구체를 균일하게 용해하여 금속 전구체 용액을 제조할 수 있다.
First, in the present invention, step 1 is a step of preparing a metal precursor solution. Step 1 may be prepared by dissolving the metal precursor uniformly in a solvent containing carbon as shown in (a) of FIG.

이때, 상기 단계 1의 금속 전구체는 금속염, 금속산화물 및 금속간화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게 상기 금속염, 금속산화물 및 금속간화합물은 가격이 저렴하고 무독성인 것을 사용할 수 있다. 저가 및 무독성인 금속염, 금속산화물 및 금속간화합물을 사용함으로써 저비용으로 안전하게 대량 합성이 가능한 장점이 있다.
At this time, the metal precursor of step 1 is preferably used selected from the group consisting of metal salts, metal oxides and intermetallic compounds, more preferably the metal salt, metal oxides and intermetallic compounds are those that are inexpensive and non-toxic Can be. By using low-cost and non-toxic metal salts, metal oxides and intermetallic compounds there is an advantage that can be safely synthesized in large quantities at low cost.

상기 단계 1의 금속 전구체로서 금속염을 사용할 경우, 상기 금속염의 염은 질산염, 탄산염, 염화염, 산화염, 황산염, 아세트산염, 아세틸아세토네이트, 이들의 수화물 및 이들의 혼합을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
When the metal salt is used as the metal precursor of step 1, the salt of the metal salt is selected from the group comprising nitrates, carbonates, chlorides, oxides, sulfates, acetates, acetylacetonates, hydrates thereof, and mixtures thereof. It is preferable to use.

또한, 상기 단계 1에서 금속 전구체의 금속은 2족 금속, 13족 금속, 14족 금속, 전이 금속 및 란탄족 금속을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 갈륨, 게르마늄, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데늄, 루테늄, 은, 카드뮴, 인듐, 주석, 백금, 금, 납, 란타늄, 세륨, 프로세오디뮴, 네오디움, 사마륨, 유로피움, 가돌리움, 터븀, 디스프로슘, 이터븀 또는 루테슘 등을 사용할 수 있다.
In addition, the metal of the metal precursor in step 1 is preferably selected from the group consisting of Group 2 metal, Group 13 metal, Group 14 metal, transition metal and lanthanide metal, more preferably magnesium, calcium , Strontium, barium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, yttrium, zirconium, molybdenum, ruthenium, silver, cadmium, indium, tin, platinum, gold, lead , Lanthanum, cerium, proseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolium, terbium, dysprosium, ytterbium or ruthenium may be used.

상기 단계 1에서 금속 전구체 용액 제조시 사용되는 용매는 탄소를 포함하는 용매로서 에테르계, 탄화수소계 및 알코올계를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 용매가 에테르계 용매일 때, 바람직하게C6 ~ C25 에테르를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 부틸에테르, 헥실에테르, 옥틸에테르, 벤질에테르, 페닐에테르 또는 데실에테르 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 용매로서 탄화수소계 용매를 사용할 경우 벤젠, 헥산, 클로로벤조익산, 톨루엔, 크실렌, 테트라데신, 헥사데신 또는 옥타데신 등을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 용매가 알코올계일 경우에는 헥사데카놀, 데카놀, 에틸렌글리콜, 옥틸알콜, 1,2-헥사데케인디올, 1,2-옥테인디올, 1,2-도데케인디올 등을 사용하는 것이 바람직하다.
The solvent used in preparing the metal precursor solution in step 1 is preferably a solvent containing carbon selected from the group comprising ether, hydrocarbon and alcohol. When the solvent is an ether solvent, preferably C 6 ~ C 25 ether can be used, more preferably butyl ether, hexyl ether, octyl ether, benzyl ether, phenyl ether or decyl ether and the like. In addition, when using a hydrocarbon solvent as the solvent, it is preferable to use benzene, hexane, chlorobenzoic acid, toluene, xylene, tetradecine, hexadecine or octadecine, and when the solvent is alcohol, hexadecanol, deca Nol, ethylene glycol, octyl alcohol, 1,2-hexadecanediol, 1,2-octanediol, 1,2-dodecanediol and the like are preferably used.

이때, 상기 단계 1에 있어서, 상기 용매는 코팅되는 탄소의 원료물질로 사용된다. 상기 용매는 탄소를 포함하는 용매로서, 금속 전구체 용액을 제조하기 위한 용매로서의 역할 뿐만 아니라 탄소를 코팅하기 위한 원료물질로서의 역할도 수행한다. 따라서 본 발명에 따라 금속 전구체 물질을 제조할 경우, 탄소를 코팅하기 위하여 별로도 탄소질 재료를 용매 내에 첨가 및 분산시킬 필요가 없는 장점이 있다.
At this time, in step 1, the solvent is used as a raw material of the carbon to be coated. The solvent is a solvent containing carbon, and serves as a raw material for coating carbon as well as a solvent for preparing a metal precursor solution. Therefore, when preparing the metal precursor material according to the present invention, there is an advantage that it is not necessary to add and disperse the carbonaceous material in the solvent separately in order to coat the carbon.

다음으로 본 발명에 있어서, 상기 단계 2는 단계 1의 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하여 탄소를 포함하는 자성나노입자를 제조하는 단계이다.Next, in the present invention, step 2 is a step of producing magnetic nanoparticles containing carbon by irradiating ultrasonic waves to the metal precursor solution of step 1.

상기 단계 2에서 초음파는 2 kHz 내지 200 kHz의 강도로 1분 내지 12시간 동안 조사할 수 있고, 바람직하게는 20 kHz의 강도로 5분 내지 1시간 동안 조사할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 초음파 조사를 10분 내지 30분 동안 수행할 수 있다. 만약 초음파가 2 kHz 미만의 강도로 조사될 경우, 초음파 조사가 충분히 이루어지지 않아 자성나노입자가 제조되지 않고, 용매의 분해가 이루어지지 않아 탄소의 코팅이 어려워지는 문제점이 있고, 200 kHz 초과의 강도로 조사될 경우, 용매가 과도하게 분해되어 탄소 껍질의 두께 조절이 어려워지는 문제점이 있다.
In step 2, the ultrasonic wave may be irradiated for 1 minute to 12 hours at an intensity of 2 kHz to 200 kHz, preferably for 5 minutes to 1 hour at an intensity of 20 kHz, and more preferably, for ultrasonic irradiation May be carried out for 10 to 30 minutes. If the ultrasonic wave is irradiated with an intensity of less than 2 kHz, there is a problem that the ultrasonic irradiation is not made sufficiently, the magnetic nanoparticles are not produced, the solvent is not decomposed and the coating of carbon becomes difficult, and the intensity of more than 200 kHz When irradiated with, the solvent is excessively decomposed to have a problem that it is difficult to control the thickness of the carbon shell.

상기 단계 2에서 용매는 탄소의 원료물질로서 작용한다. 구체적으로 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하게 되면, 금속 전구체로부터 자성나노입자가 제조되고, 이때 상기 자성나노입자는 금속산화물 형태로 존재한다. 또한 상기 자성나노입자에는 용매가 분해되면서 생성된 탄소가 혼합되어, 결과적으로 도 1의 (b)에 나타난 바와 같이 탄소를 포함하는 자성나노입자가 제조된다.
In step 2, the solvent serves as a raw material of carbon. Specifically, when the ultrasonic wave is irradiated to the metal precursor solution, magnetic nanoparticles are prepared from the metal precursor, wherein the magnetic nanoparticles are present in the form of metal oxide. In addition, the magnetic nanoparticles are mixed with carbon generated as the solvent is decomposed, and as a result, magnetic nanoparticles containing carbon are prepared as shown in FIG.

상기 단계 2에서 초음파 조사를 통하여 자성나노입자를 제조할 경우, 종래의 나노입자 제조방법과 비교할 때, 수율이 낮아지는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
When manufacturing the magnetic nanoparticles by ultrasonic irradiation in the step 2, compared with the conventional method for producing nanoparticles, there is an advantage that can prevent the phenomenon that the yield is lowered.

다음으로 본 발명에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2의 금속 전구체 용액으로부터 탄소를 포함하는 자성나노입자를 석출하고 건조하는 단계이다.
Next, in the present invention, step 3 is a step of depositing and drying the magnetic nanoparticles containing carbon from the metal precursor solution of step 2.

이때, 상기 단계 3의 탄소를 포함하는 자성나노입자의 석출은 상기 금속 전구체 용액에 과량의 에탄올을 첨가함으로써 석출시킬 수 있다. 상기 금속 전구체 용액 내에 침전된 탄소를 포함하는 자성나노입자는 원심분리에 의하여 분리할 수 있고, 상기 원심분리는 3회 이상 수행함으로써 회수율을 높일 수 있다.
At this time, the precipitation of the magnetic nanoparticles containing the carbon of step 3 may be precipitated by adding an excess of ethanol to the metal precursor solution. Magnetic nanoparticles containing carbon precipitated in the metal precursor solution may be separated by centrifugation, and the centrifugation may be performed three times or more to increase recovery.

또한 상기 단계 3에서 석출된 자성나노입자의 건조는 50 ℃ 내지 80 ℃의 온도에서 3 시간 내지 12 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 건조단계를 수행함으로써, 석출된 자성나노입자에 존재하는 잔류물을 제거할 수 있다.
In addition, the drying of the magnetic nanoparticles precipitated in step 3 is preferably performed for 3 to 12 hours at a temperature of 50 ℃ to 80 ℃. By performing the drying step, it is possible to remove the residue present in the precipitated magnetic nanoparticles.

다음으로 본 발명에 있어서, 상기 단계 4는 상기 단계 3의 탄소를 포함하는 자성나노입자를 열처리하여 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제조하는 단계이다.
Next, in the present invention, the step 4 is a step of manufacturing the magnetic nanoparticles coated with carbon by heat-treating the magnetic nanoparticles containing the carbon of the step 3.

이때, 상기 단계 4의 열처리는 200 ℃ 내지 800 ℃의 온도에서 3 시간 내지 12 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 만약 상기 단계 4에서 200 ℃미만의 온도로 열처리가 수행될 경우, 자성나노입자에 자성이 충분히 부여되지 않고, 탄소가 자성나노입자 표면으로 확산되지 않아 자성나노입자에 탄소가 코팅되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 800 ℃초과의 온도로 열처리가 수행될 경우, 도 2의 사진과 같이 자성나노입자가 탄소 코팅층을 뚫고 나와 자성나노입자와 카본 코팅층이 분리되는 현상이 나타날 수 있다.
At this time, the heat treatment of step 4 is preferably performed for 3 to 12 hours at a temperature of 200 ℃ to 800 ℃. If the heat treatment is performed at a temperature of less than 200 ℃ in step 4, the magnetic nanoparticles are not sufficiently magnetized, the carbon does not diffuse to the magnetic nanoparticles surface does not cause the carbon coating on the magnetic nanoparticles When the heat treatment is performed at a temperature exceeding 800 ° C., the magnetic nanoparticles may penetrate the carbon coating layer as shown in FIG. 2 and the magnetic nanoparticles may be separated from the carbon coating layer.

또한 상기 단계 4는 아르곤 기체, 질소 기체, 산소 기체 및 수소 기체를 포함하는 군으로부터 선택되는 기체 분위기 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 이때상기 기체 분위기는 사용되는 원료물질에 따라 적절하게 선택하여 분위기를 조성함으로써 목적하는 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제조할 수 있다.
In addition, the step 4 is preferably carried out under a gas atmosphere selected from the group containing argon gas, nitrogen gas, oxygen gas and hydrogen gas. At this time, the gas atmosphere may be appropriately selected according to the raw material used to form the atmosphere, thereby producing magnetic nanoparticles coated with carbon.

상기 단계 4를 수행함에 따라 자성나노입자와 혼합되어 있던 탄소의 일부는 환원 반응을 유발하여 금속산화물 형태로 존재하는 자성나노입자를 금속형태로 변화시키며, 나머지 탄소는 도 1의 (c)와 같이 자성나노입자의 표면으로 확산되어 나오게되고, 결과적으로는 상기 자성나노입자의 표면에서 성장하여 탄소 코팅층을 형성하게 된다.
As the step 4 is carried out, a part of the carbon mixed with the magnetic nanoparticles causes a reduction reaction to change the magnetic nanoparticles present in the form of a metal oxide into a metal form, and the remaining carbon is as shown in FIG. Diffused to the surface of the magnetic nanoparticles, and as a result grow on the surface of the magnetic nanoparticles to form a carbon coating layer.

또한 본 발명에서는 추가적으로 상기 단계 4의 열처리 온도보다 100 ℃ 내지 300 ℃ 높은 900 ℃ 내지 1200 ℃의 온도에서 3 시간 내지 12 시간동안 열처리를 한 번 더 수행함으로써, 자성나노입자와 탄소 코팅층을 분리할 수 있다.
In addition, in the present invention, the magnetic nanoparticles and the carbon coating layer may be separated by performing the heat treatment one more time for 3 to 12 hours at a temperature of 900 ° C. to 1200 ° C., which is 100 ° C. to 300 ° C. higher than the heat treatment temperature of Step 4. have.

구체적으로 상기 단계 4에서 제조된 탄소가 코팅된 자성나노입자에 열처리를 수행하면 자성나노입자끼리 결합이 진행되면서 자성나노입자의 크기가 증가하고 탄소 코팅층을 뚫고 나와 자성나노입자와 탄소 코팅층이 분리되는 현상을 관찰할 수 있다. 이때 생성된 자성나노입자와 탄소 코팅층은 각각의 성질을 이용하여 다양한 응용분야에 적용 가능하고, 예로서 탄소 코팅층은 약물전달시스템에서 담체로 사용할 수 있다.
Specifically, when the heat treatment is performed on the carbon-coated magnetic nanoparticles prepared in step 4 as the magnetic nanoparticles are bonded to each other, the size of the magnetic nanoparticles increases, the magnetic nanoparticles and the carbon coating layer are separated through the carbon coating layer. The phenomenon can be observed. The produced magnetic nanoparticles and the carbon coating layer can be applied to various applications using their respective properties, for example, the carbon coating layer can be used as a carrier in the drug delivery system.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조되는 100 nm 내지 1000 nm의 크기를 가지는 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a magnetic nano-particles coated with carbon having a size of 100 nm to 1000 nm prepared according to the method.

본 발명에 따라 제조되는 탄소가 코팅된 자성나노입자는 자기적 특성을 감소시키지 않으면서 화학적, 열적으로 안정성이 향상된 수백 나노미터의 균일한 크기를 가진다.
Carbon-coated magnetic nanoparticles prepared according to the present invention has a uniform size of several hundred nanometers of improved chemical and thermal stability without reducing magnetic properties.

또한 상기 탄소가 코팅된 자성나노입자는 자료저장 매체, 생화학, 진단시약, 자기공명영상, 온열치료 및 약물전달체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 사용될 수 있다. 구체적으로 탄소 코팅층에 생리활성물질과 결합이 가능한 화학적 기능기를 결합시켜, 여러가지 종류로 표면개질 하여 생화학, 진단시약, 온열치료 및 약물전달체 등에 응용하여 사용할 수 있다.
In addition, the carbon-coated magnetic nanoparticles may be used as any one selected from the group consisting of data storage media, biochemistry, diagnostic reagents, magnetic resonance imaging, thermotherapy and drug delivery. Specifically, by combining a chemical functional group that can be combined with a physiologically active material to the carbon coating layer, it can be used for biochemistry, diagnostic reagents, thermotherapy and drug delivery by surface modification to various kinds.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 탄소가 코팅된 300 nm 철(Fe) 자성나노입자의 제조Example 1 Preparation of 300 nm Iron (Fe) Magnetic Nanoparticles Coated with Carbon

철아세틸아세토네이트하이드레이트 0.5 mmol을 옥틸에테르 10 mL가 들어있는 삼각플라스크에 넣고 교반하면서 금속 전구체 용액을 제조한 다음, 초음파 조사기를 이용하여 10 분간 20 kHz(50%)강도로 초음파를 조사하였다.0.5 mmol of iron acetylacetonate hydrate was added to an Erlenmeyer flask containing 10 mL of octyl ether to prepare a metal precursor solution while stirring, and then ultrasonic waves were irradiated at 20 kHz (50%) intensity for 10 minutes using an ultrasonic irradiator.

금속 전구체 용액에 초음파를 조사함에 따라 초기에 주황색이었던 용액이 시간이 지남에 따라 흑갈색으로 변하는 것을 관찰할 수 있었는데, 상기와 같은 변화는 산화철(Fe2O3) 자성나노입자가 성공적으로 제조되었다는 것을 의미한다. 상기 산화철 자성나노입자가 제조된 혼합용액에 과량의 에탄올을 첨가하여 생성된 자성나노입자를 석출한 뒤, 원심분리를 수행하여 자성나노입자와 상층액을 분리하였고 상층액은 제거하였다. 상기의 세척과정을 3회 이상 반복한 뒤, 자성나노입자를 50 ℃ 의 온도에서 12 시간동안 건조하여 300 nm 크기를 가지는 산화철 자성나노입자를 제조하였다. Ultrasonic irradiation of the metal precursor solution showed that the initially orange solution turned blackish brown over time. This change indicated that the ferric oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles were successfully prepared. it means. After the magnetic nanoparticles were formed by adding an excess of ethanol to the mixed solution in which the iron oxide magnetic nanoparticles were prepared, centrifugation was performed to separate the magnetic nanoparticles and the supernatant, and the supernatant was removed. After repeating the above washing process three times or more, the magnetic nanoparticles were dried for 12 hours at a temperature of 50 ℃ to produce iron oxide magnetic nanoparticles having a size of 300 nm.

상기 제조된 산화철 자성나노입자를 600 ℃에서 3시간 동안 아르곤(Ar) 분위기 하에서 열처리하여 탄소가 코팅된 철 자성나노입자를 얻었다.
The prepared iron oxide magnetic nanoparticles were heat-treated at 600 ° C. for 3 hours under argon (Ar) atmosphere to obtain carbon-coated iron magnetic nanoparticles.

<실시예 2> 탄소가 코팅된 800 nm 철-코발트(FeCo) 자성나노입자의 제조<Example 2> Preparation of 800 nm iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles coated with carbon

철아세틸아세토네이트하이드레이트 0.6 mmol과 코발트아세틸아세토네이트 0.4 mmol을 옥틸에테르 10 mL가 들어있는 삼각플라스크에 넣고 교반하면서 금속 전구체 용액을 제조한 다음, 초음파 조사기를 이용하여 10 분간 20 kHz(50%)의 강도로 초음파를 조사하였다.0.6 mmol of iron acetylacetonate hydrate and 0.4 mmol of cobalt acetylacetonate were added to an Erlenmeyer flask containing 10 mL of octyl ether to prepare a metal precursor solution while stirring, followed by stirring at 20 kHz (50%) for 10 minutes using an ultrasonic irradiator. Ultrasound was irradiated with intensity.

금속 전구체 용액에 초음파를 조사함에 따라 초기에 주황색이었던 용액이 시간이 지남에 따라 흑갈색으로 변하는 것을 관찰할 수 있었는데, 상기와 같은 변화는 철-코발트(FeCo) 자성나노입자가 성공적으로 제조되었다는 것을 의미한다. 상기 철-코발트(FeCo) 자성나노입자가 제조된 혼합용액에 과량의 에탄올을 첨가하여 생성된 자성나노입자를 석출한 뒤, 원심분리를 수행하여 자성나노입자와 상층액을 분리하였고 상층액은 제거하였다. 상기의 세척과정을 3회 이상 반복한 뒤, 자성나노입자를 50 ℃의 온도에서 12 시간 동안 건조하여 800 nm 크기를 가지는 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 제조하였다. Ultrasonic irradiation of the metal precursor solution observed that the initially orange solution turned blackish brown over time, indicating that iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles were successfully prepared. do. The ferro-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles were prepared by adding excess ethanol to the mixed solution prepared to precipitate the magnetic nanoparticles, and then centrifuging to separate the magnetic nanoparticles and the supernatant and the supernatant was removed. It was. After the washing process was repeated three or more times, the magnetic nanoparticles were dried at a temperature of 50 ° C. for 12 hours to prepare iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles having a size of 800 nm.

상기 제조된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 700 ℃에서 3시간 동안 아르곤(Ar) 분위기 하에서 열처리하여 탄소가 코팅된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 얻었다.
The iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared above were heat-treated under an argon (Ar) atmosphere at 700 ° C. for 3 hours to obtain iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles coated with carbon.

<실험예 1> 탄소가 코팅된 300 nm 철(Fe) 자성나노입자의 형상분석Experimental Example 1 Shape Analysis of Carbon Coated 300 nm Iron (Fe) Magnetic Nanoparticles

실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 자성나노입자와 탄소가 코팅된 300 nm 철(Fe) 자성나노입자를 주사전자현미경과 투과전자현미경으로 촬영하여 도 3 및 도 4에 나타내었다.The iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 and 300 nm iron (Fe) magnetic nanoparticles coated with carbon were photographed with a scanning electron microscope and a transmission electron microscope, and are shown in FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이고, 도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 탄소가 코팅된 철(Fe) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이다.3 is a photograph taken with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right) of the iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention, Figure 4 is an embodiment of the present invention The carbon coated iron (Fe) magnetic nanoparticles prepared in step 1 were photographed with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right).

도 3에서 볼 수 있듯이 열처리 전 산화철(Fe2O3) 자성나노입자는 비교적 매끈한 표면으로 산화철(Fe2O3) 단일상을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 반면 열처리 단계 수행 후, 상기 철(Fe) 자성나노입자의 표면은 탄소가 코팅된 코어-쉘 형태로 형성되었음을 확인할 수 있었고, 크기는 약 300 nm의 크기로 균일하게 분포하고 있음을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles before heat treatment had a single phase of iron oxide (Fe 2 O 3 ) as a relatively smooth surface. On the other hand, after performing the heat treatment step, it was confirmed that the surface of the iron (Fe) magnetic nanoparticles was formed in the form of a carbon-coated core-shell, the size was uniformly distributed to the size of about 300 nm.

상기 도 3 및 도 4의 사진을 비교해 봄으로써, 본 발명에 따른 탄소가 코팅된 철(Fe) 자성나노입자가 효과적으로 제조되었음을 증명할 수 있었다.
By comparing the photographs of FIGS. 3 and 4, it was proved that the carbon-coated iron (Fe) magnetic nanoparticles according to the present invention were effectively manufactured.

<실험예 2> 탄소가 코팅된 300 nm 철(Fe) 자성나노입자의 성분분석Experimental Example 2 Component Analysis of Carbon Coated 300 nm Iron (Fe) Magnetic Nanoparticles

실시예 1에서 제조된 탄소가 코팅된 300 nm 철(Fe) 자성나노입자의 성분 및 구조 분석을 위하여 X-선 회절 분석(X-ray diffraction analysis, XRD), 에너지 분산 분광 분석(Energy Dispersive X-ray Spectrometry, EDS) 및 전자 에너지 손실 분광 방법(Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS)으로 분석을 수행한 뒤, 그 결과를 도 5, 도 6 및 도 7에 나타내었다.X-ray diffraction analysis (XRD) and energy dispersive spectroscopic analysis (Energy Dispersive X-) for the component and structure analysis of the carbon-coated 300 nm iron (Fe) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 After the analysis was performed by ray spectrometry (EDS) and electron energy loss spectroscopy (EELS), the results are shown in FIGS. 5, 6, and 7.

먼저 도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 자성나노입자를 X-선 회절 분석하여 얻은 그래프이다. 상기 X-선 회절 분석을 하여 얻은 그래프를 바탕으로 결정상을 분석하고 JCPDS 카드의 산화철(Fe2O3) 결정과 비교해본 결과, 산화철(Fe2O3) 단일 결정과 동일함을 확인할 수 있었다.5 is a graph obtained by X-ray diffraction analysis of the iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention. As a result of analyzing the crystal phase based on the graph obtained by the X-ray diffraction analysis and comparing with the iron oxide (Fe 2 O 3 ) crystal of the JCPDS card, it was confirmed that the iron oxide (Fe 2 O 3 ) is the same as the single crystal.

또한 도 6은 본 발명의 실시예 1에서 열처리를 일부 수행하여 제조된 탄소가 코팅된 산화철(Fe2O3) 자성나노입자의 투과전자현미경 사진(a) 및 전자 에너지 손실 분광 방법을 이용하여 맵핑(mapping)한 사진(b, c)이다. 도 7의 (a)에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 상기 자성나노입자의 구조는 열처리가 일부만 수행되어 중심원자 주변에는 탄소 코팅층이 일부 형성되어 있고 내부의 자성나노입자는 도 7의 (b)와 (c)에서 볼 수 있듯이 아직 환원 반응이 완결되지 않아 철과 산소로 구성되어 있음을 확인할 수 있었다. In addition, Figure 6 is mapped using the transmission electron micrograph (a) and the electron energy loss spectroscopy method of carbon-coated iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles prepared by performing some heat treatment in Example 1 of the present invention (b) c pictured. As can be seen in Figure 7 (a), the structure of the magnetic nanoparticles are heat-treated only a part of the carbon coating layer is formed around the central atom and the magnetic nanoparticles in Figure 7 (b) and As can be seen in (c) it was confirmed that the reduction reaction is not complete yet composed of iron and oxygen.

또한 도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 탄소가 코팅된 철(Fe) 자성나노입자를 에너지 분산 분광 분석(Energy Dispersive X-ray Spectrometry, EDS)하여 얻은 그래프이다. 상기 에너지 분산 분광 분석 결과, 열처리 반응이 완전히 수행되어 종결됨으로써 산화철이 철로 환원되어 철(Fe)과 탄소(C)의 성분비가 73 중량 % 및 36 중량 %로 구성되었음을 확인할 수 있었다.7 is a graph obtained by energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) of carbon-coated iron (Fe) magnetic nanoparticles prepared in Example 1 of the present invention. As a result of the energy dispersion spectroscopy analysis, the heat treatment reaction was completed and terminated, so that the iron oxide was reduced to iron, and it was confirmed that the component ratio of iron (Fe) and carbon (C) was 73 wt% and 36 wt%.

상기 도 5, 도 6 및 도 7로부터 산화철(Fe2O3) 자성나노입자를 열처리하게 되면 산화철(Fe2O3) 자성나노입자가 철(Fe) 자성나노입자로 환원됨을 확인할 수 있었다.
When the iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles are heat treated from FIGS. 5, 6, and 7, it can be seen that the iron oxide (Fe 2 O 3 ) magnetic nanoparticles are reduced to iron (Fe) magnetic nanoparticles.

<실험예 3> 탄소가 코팅된 800 nm 철-코발트(FeCo) 자성나노입자의 형상분석Experimental Example 3 Shape Analysis of Carbon Coated 800 nm Iron-Cobalt (FeCo) Magnetic Nanoparticles

실시예 2에서 제조된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자와 탄소가 코팅된 800 nm 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 주사전자현미경과 투과전자현미경으로 촬영하여 도 8 및 도 9에 나타내었다.The iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 and 800 nm iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles coated with carbon were photographed with a scanning electron microscope and a transmission electron microscope, and are shown in FIGS. 8 and 9. .

도 8은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이고, 도 9는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 탄소가 코팅된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 주사전자현미경(좌)과 투과전자현미경(우)으로 촬영한 사진이다.8 is a photograph taken with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right) of the iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 of the present invention, Figure 9 is a second embodiment of the present invention The carbon-coated iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in the photo taken with a scanning electron microscope (left) and a transmission electron microscope (right).

도 8에서 볼 수 있듯이 열처리 전 철-코발트(FeCo) 자성나노입자는 비교적 매끈한 표면으로 철-코발트(FeCo) 단일상을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 반면 열처리 단계 수행 후, 상기 철-코발트(FeCo) 자성나노입자의 표면은 탄소가 코팅된 코어-쉘 형태로 형성되었음을 확인할 수 있었고, 크기는 약 800 nm의 크기로 균일하게 분포하고 있음을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 8, it was confirmed that the iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles before heat treatment had an iron-cobalt (FeCo) single phase as a relatively smooth surface. On the other hand, after performing the heat treatment step, it was confirmed that the surface of the iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles were formed in the form of a carbon-coated core-shell, the size is uniformly distributed to the size of about 800 nm there was.

상기 도 8 및 도 9의 사진을 비교해 봄으로써, 본 발명에 따른 탄소가 코팅된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자가 효과적으로 제조되었음을 증명할 수 있었다.
By comparing the photographs of FIGS. 8 and 9, it was proved that the carbon-coated iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles according to the present invention were effectively manufactured.

<실험예 4> 탄소가 코팅된 800 nm 철-코발트(FeCo) 자성나노입자의 구조분석Experimental Example 4 Structural Analysis of Carbon Coated 800 nm Iron-Cobalt (FeCo) Magnetic Nanoparticles

실시예 2에서 제조된 탄소가 코팅된 800 nm 철-코발트(FeCo) 자성나노입자의 구조 분석을 위하여 X-선 회절 분석(X-ray diffraction analysis, XRD)로 분석을 수행한 뒤, 그 결과를 도 10에 나타내었다.After analyzing the carbon coated 800 nm iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 by X-ray diffraction analysis (XRD), the results are analyzed. 10 is shown.

도 10은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 철-코발트(FeCo) 자성나노입자를 X-선 회절 분석하여 얻은 그래프이다. 상기 X-선 회절 분석을 하여 얻은 그래프를 바탕으로 결정상을 분석하고 JCPDS 카드의 철-코발트(FeCo) 결정과 비교해본 결과, 철-코발트(FeCo) 단일 결정을 잘 이루고 있음이 확인되었다.10 is a graph obtained by X-ray diffraction analysis of the iron-cobalt (FeCo) magnetic nanoparticles prepared in Example 2 of the present invention. As a result of analyzing the crystal phase based on the graph obtained by the X-ray diffraction analysis and comparing with the iron-cobalt (FeCo) crystal of the JCPDS card, it was confirmed that the iron-cobalt (FeCo) single crystal is well formed.

Claims (10)

탄소를 포함하는 용매에 금속 전구체를 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 금속 전구체 용액에 초음파를 조사하여 탄소를 포함하는 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 2);
상기 단계 2의 금속 전구체 용액으로부터 탄소를 포함하는 자성나노입자를 석출하고 건조하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3의 탄소를 포함하는 자성나노입자를 열처리하여 탄소가 코팅된 자성나노입자를 제조하는 단계(단계 4);를 포함하되,
상기 단계 2의 초음파는 2 kHz 내지 200 kHz의 강도로 1분 내지 12시간 동안 조사하는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
Dissolving a metal precursor in a solvent containing carbon to prepare a metal precursor solution (step 1);
Preparing magnetic nanoparticles containing carbon by irradiating ultrasonic waves to the metal precursor solution of step 1 (step 2);
Depositing and drying magnetic nanoparticles containing carbon from the metal precursor solution of step 2 (step 3); And
Heat-treating the magnetic nanoparticles including the carbon of step 3 to produce carbon nanoparticles coated with carbon (step 4); including;
Ultrasonic wave of step 2 is a method for producing carbon-coated magnetic nanoparticles, characterized in that irradiated for 1 minute to 12 hours at an intensity of 2 kHz to 200 kHz.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 금속 전구체는 금속염, 금속산화물 및 금속간화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the metal precursor of step 1 is selected from the group consisting of metal salts, metal oxides and intermetallic compounds.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 금속 전구체의 금속은 2족 금속, 13족 금속, 14족 금속, 전이 금속 및 란탄족 금속을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
According to claim 1, wherein the metal of the metal precursor of step 1 is carbon-coated magnetic nano, characterized in that selected from the group consisting of Group 2 metal, Group 13 metal, Group 14 metal, transition metal and lanthanide metal Method of Preparation of Particles.
제2항에 있어서, 상기 금속염의 염은 질산염, 탄산염, 염화염, 산화염, 황산염, 아세트산염, 아세틸아세토네이트, 이들의 수화물 및 이들의 혼합을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
The coating of claim 2 wherein the salt of the metal salt is selected from the group comprising nitrates, carbonates, chlorides, oxides, sulfates, acetates, acetylacetonates, hydrates thereof, and mixtures thereof. Method for producing magnetic nanoparticles.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 용매는 탄소의 원료물질로 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the solvent of step 1 is used as a raw material of carbon.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 건조는 50 ℃ 내지 80 ℃의 온도에서 3 시간 내지 12 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the drying of step 3 is performed at a temperature of 50 ° C. to 80 ° C. for 3 hours to 12 hours.
제1항에 있어서, 상기 단계 4의 열처리는 200 ℃ 내지 800 ℃의 온도에서 3 시간 내지 12 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the heat treatment of Step 4 is performed at a temperature of 200 ° C. to 800 ° C. for 3 hours to 12 hours.
제1항의 제조방법에 따라 제조되는 100 nm 내지 1000 nm의 크기를 가지는 탄소가 코팅된 자성나노입자.
Carbon nanomagnetic nanoparticles having a size of 100 nm to 1000 nm prepared according to the method of claim 1.
제9항에 있어서, 상기 탄소가 코팅된 자성나노입자는 자료저장 매체, 생화학, 진단시약, 자기공명영상, 온열치료 및 약물전달체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나로 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소가 코팅된 자성나노입자. 10. The carbon-coated magnetic nanoparticles of claim 9, wherein the carbon-coated magnetic nanoparticles are used as any one selected from the group consisting of data storage media, biochemistry, diagnostic reagents, magnetic resonance imaging, thermotherapy, and drug carriers. Magnetic nanoparticles.
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