KR101864692B1 - Microfluidic reactor and method for preparing of metal nanoparticle using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세유체 반응기를 이용한 금속 나노입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 액적 기반의 미세유체 반응기 및 이에 의해 제조된 금속 나노입자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 액적 기반의 미세유체 반응기는 정적 혼합기와 T형 접촉기를 포함함으로써 간단하고 경제적인 방법으로 제조될 수 있고, 빠른 시간내에 간단하고 친환경적으로 균일한 크기의 은(Ag) 나노입자를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for preparing metal nanoparticles using a microfluidic reactor, and more particularly, to a droplet-based microfluidic reactor and metal nanoparticles produced thereby. The droplet-based microfluidic reactor according to the present invention can be manufactured in a simple and economical manner by including a static mixer and a T-shaped contactor, and can produce silver nanoparticles of a uniform size in a simple and environmentally friendly manner in a short period of time There is an effect that can be done.
Description
본 발명은 미세유체 반응기를 이용한 금속 나노입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 액적 기반의 미세유체 반응기 및 이에 의해 제조된 금속 나노입자에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing metal nanoparticles using a microfluidic reactor, and more particularly, to a droplet-based microfluidic reactor and metal nanoparticles produced thereby.
미세유체 공정기술은 지난 10여 년간 다양한 제작 기법에 의해 다양한 미세 구조를 제작 가능하게 됨으로써 많은 발전이 이루어졌으며, 다양한 미세유체소자가 이용되어 왔다. 그러나 미세유체 소자를 이용하여 물질을 합성할 경우 마이크로 크기의 채널에서 유체는 매우 작은 레이놀즈 수를 가지기 때문에 유체가 층류를 형성하므로 물질의 혼합이 균일하지 않은 문제가 있다. 불균일 혼합 문제를 해결하는 좋은 방법 중 하나는 액적을 형성하는 것이다. 서로 섞이지 않는 두 유체를 이용하여 마이크로부터 피코리터까지의 부피를 갖는 작은 액적을 형성하면 액적 내 이류 및 확산에 의한 물질의 혼합이 신속하게 이루어지므로 균일한 혼합을 가능하도록 한다. Microfluidic process technology has been developed over the past decade by various fabrication techniques, and various microfluidic devices have been used. However, when a material is synthesized using a microfluidic device, since the fluid has a very small Reynolds number in a micro-sized channel, the fluid forms a laminar flow, and thus the mixing of materials is not uniform. One good way to solve the heterogeneous mixing problem is to form droplets. Using two fluids that do not mix with each other, a small droplet having a volume ranging from a micrometer to a picoliter is formed, so that the mixing of materials by the advection and diffusion in the droplet is performed quickly, thereby enabling uniform mixing.
은 나노입자(AgNP)는 촉매, 바이오센서, 항균기술, 임상치료학 등 다양한 분야에 응용이 가능하기 때문에 지난 20년간 많은 관심을 받아왔다. 또한, 이러한 응용의 기반이 되는 은 나노입자의 화학적, 광학적 특성은 크기에 의존적이기 때문에 균일한 크기를 갖는 은 나노입자에 대한 합성방법이 연구되어 왔다. 가장 일반적인 은 나노입자의 합성방법은 NaBH4, 시트레이트, 하이드라진 및 하이드록실아민 하이드로클로라이드 등의 환원제를 이용한 은 염 용액의 화학적 환원 방법이다. 그러나, NaBH4와 같이 강한 환원제를 사용하는 경우, 단분산성의 작은 크기 입자를 얻을 수 있으나 보다 큰 크기의 입자의 형성을 조절하기엔 어려운 점이 있고, 상대적으로 약한 환원제인 시트레이트를 사용하는 경우 단일한 크기의 입자를 얻을 수 없다는 단점이 있어, 은 나노입자 크기를 조절하기 위해서 2단계의 환원 과정이 시도되어왔다. 또한, 상기 언급된 일반적인 환원제를 사용하는 경우, 환경에 유해하다는 문제점이 제기되어 온바, 이에 따라 친환경적으로 원하는 크기의 은 나노입자를 제조할 수 있는 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다. 가지형 폴리에틸렌이민(PEI)는 일차, 이차 및 3차 아민 그룹을 포함하고 있으며, 금 나노입자의 제조에 초점을 맞추어 많은 연구가 이루어져 왔다. 그러나 은 나노입자의 형성에 대해서는 거의 연구가 이루어진 바 없다.Silver nanoparticles (AgNP) have been attracting much interest in the past 20 years because they can be applied to various fields such as catalyst, biosensor, antibacterial technology and clinical treatment. In addition, since the chemical and optical properties of silver nanoparticles, which are the basis of such applications, depend on the size, a synthesis method for silver nanoparticles having a uniform size has been studied. The most common method for synthesizing silver nanoparticles is a chemical reduction method of a silver salt solution using a reducing agent such as NaBH 4 , citrate, hydrazine, and hydroxylamine hydrochloride. However, when a strong reducing agent such as NaBH 4 is used, monodisperse small-sized particles can be obtained, but it is difficult to control the formation of larger-sized particles. In the case of using citrate, which is a relatively weak reducing agent, Sized particles can not be obtained. In order to control the size of silver nanoparticles, a two-step reduction process has been attempted. In addition, when the above-mentioned general reducing agent is used, there is a problem that it is harmful to the environment. Therefore, there is a need for research on a technology for producing silver nanoparticles of desired size in an environmentally friendly manner. The branched polyethyleneimine (PEI) contains primary, secondary and tertiary amine groups, and many studies have been conducted focusing on the production of gold nanoparticles. However, little research has been done on the formation of silver nanoparticles.
따라서, 액적 기반의 미세유체 반응기를 이용한 은(Ag) 나노입자의 합성에서 환원제로 가지형 폴리에틸렌이민(PEI)를 이용할 경우, 친환경적으로 균일한 크기의 은(Ag) 나노입자를 제조할 수 있는 시스템이 될 수 있다.Therefore, a system capable of producing eco-friendly uniformly sized silver (Ag) nanoparticles when a branched polyethyleneimine (PEI) is used as a reducing agent in the synthesis of silver (Ag) nanoparticles using a droplet-based microfluidic reactor .
본 발명자들은 은(Ag) 나노입자에 대해 탐색하던 중, 액적 기반의 미세유체 반응기를 이용할 경우, 빠른 시간내에 간단하고 경제적으로 균일한 크기의 은(Ag) 나노입자를 제조할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have found that silver (Ag) nanoparticles can be produced easily and economically uniformly in a short time when a droplet-based microfluidic reactor is used while searching for silver (Ag) nanoparticles , Thereby completing the present invention.
따라서, 본 발명은 정적 혼합기와 T형 접촉기를 포함하는 미세유체 반응기를 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention seeks to provide a microfluidic reactor comprising a static mixer and a T-shaped contactor.
또한, 본 발명은 상기 미세유체 반응기에 의해 제조된, 금속 나노입자를 제공하고자 한다. The present invention also provides metal nanoparticles prepared by the microfluidic reactor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서,In order to achieve the above object,
본 발명은The present invention
금속전구체 및 환원제를 각각 주입하는 2개의 수용액 주입부;Two aqueous solution injecting parts for injecting a metal precursor and a reducing agent, respectively;
오일을 주입하는 오일 주입부;An oil injection unit for injecting oil;
상기 2개의 수용액 주입부에 연결된 제1 T형 접촉부;A first T-shaped contact connected to the two aqueous solution injection parts;
상기 제1 T형 접촉부에 연결되어 금속전구체 및 환원제를 혼합시키는 정적 혼합부;A static mixer connected to the first T-shaped contact to mix the metal precursor and the reducing agent;
상기 정적 혼합부 및 오일 주입부에 연결되어 액적을 생성하는 제2 T형 접촉부; A second T-shaped contact connected to the static mixer and the oil injector to generate droplets;
상기 제2 T형 접촉부에 연결되어 액적으로부터 금속 나노입자를 생성하는 금속 나노입자 생성부; 및A metal nanoparticle generating unit connected to the second T-shaped contact unit to generate metal nanoparticles from the droplet; And
상기 생성된 금속 나노입자를 수집하는 금속 나노입자 수집부;를 포함하는, And a metal nanoparticle collecting unit for collecting the generated metal nanoparticles.
금속 나노입자 생성용, 미세유체 반응기를 제공한다.To provide a microfluidic reactor for producing metal nanoparticles.
또한, 본 발명은 상기 미세유체 반응기에 의해 제조된, 금속 나노입자를 제공한다. The present invention also provides metal nanoparticles prepared by the microfluidic reactor.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 1은 실시예 1에 따른 미세유체 반응기의 개략도이다.1 is a schematic view of a microfluidic reactor according to Example 1. Fig.
도 1을 참조하면, 본 발명의 미세유체 반응기는 금속전구체 및 환원제를 각각 주입하는 2개의 수용액 주입부와, 오일을 주입하는 오일 주입부를 포함한다. 또한, 상기 2개의 수용액 주입부에 연결된 제1 T형 접촉부와, 상기 제1 T형 접촉부에 연결되어 금속전구체 및 환원제를 혼합시키는 정적 혼합부, 및 상기 정적 혼합부 및 오일 주입부에 연결되어 액적을 생성하는 제2 T형 접촉부를 포함한다. 그리고, 상기 제2 T형 접촉부에 연결되어 액적으로부터 금속 나노입자를 생성하는 금속 나노입자 생성부와, 상기 생성된 금속 나노입자를 수집하는 금속 나노입자 수집부를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, the microfluidic reactor of the present invention includes two aqueous solution injection units for injecting a metal precursor and a reducing agent, respectively, and an oil injection unit for injecting oil. A static mixer connected to the static mixer and the oil injector to mix the metal precursor and the reducing agent; and a liquid mixing unit connected to the static mixing unit and the oil injecting unit, And a second T-shaped contact portion for generating an enemy. A metal nanoparticle generating unit connected to the second T-shaped contact unit to generate metal nanoparticles from droplets, and a metal nanoparticle collecting unit for collecting the generated metal nanoparticles.
부연하면, 상기 제1 T형 접촉부는 2개의 수용액 주입부에 연결되어, 주입된 금속 전구체 수용액 및 환원제 수용액을 접촉시킬 수 있다. 상기 접촉된 금속 전구체 수용액 및 환원제 수용액은 불균일 혼합상태를 유지하며 층류를 형성한다. 이 때, 상기 층류 상태인 금속 전구체 수용액 및 환원제 수용액은 제1 T형 접촉부에 연결된 정적 혼합부에서 균일하게 혼합되게 된다. In other words, the first T-shaped contact portion is connected to the two aqueous solution injection portions, so that the aqueous solution of the metal precursor and the aqueous solution of the reducing agent can be brought into contact with each other. The contacted aqueous solution of the metal precursor and the aqueous solution of the reducing agent maintain a nonuniformly mixed state and form a laminar flow. At this time, the aqueous solution of the metal precursor and the aqueous solution of the reducing agent in the laminar flow state are uniformly mixed in the static mixing portion connected to the first T-shaped contact portion.
또한, 상기 제2 T형 접촉부는 정적 혼합부 및 오일 주입부에 연결되어, 혼합된 수용액 및 오일을 접촉시켜 액적을 형성한다. 상기와 같이, 서로 다른 액체인 수용액과 오일이 제2 T형 접촉부를 통해 접촉하면서 짧은 시간 안에 다량의 액적이 생성된다. Further, the second T-shaped contact portion is connected to the static mixing portion and the oil injection portion, and the mixed aqueous solution and the oil are contacted to form a droplet. As described above, a large amount of droplets are generated in a short time as the aqueous solution, which is a different liquid, and the oil come in contact through the second T-shaped contact portion.
이 때, 상기 액적이 금속 나노입자 생성부에서 일정한 온도에서 합성반응하여 금속 나노입자가 생성되게 되고, 상기 생성된 금속 나노입자를 금속 나노입자 수집부에서 원심분리하고, 미반응한 금속전구체 및 환원제를 제거함으로써, 금속 나노입자를 수득할 수 있다. At this time, the droplets are synthesized at a predetermined temperature in the metal nanoparticle generating unit to produce metal nanoparticles. The resulting metal nanoparticles are centrifuged in the metal nanoparticle collecting unit, and unreacted metal precursor and reducing agent The metal nanoparticles can be obtained.
이러한 액적(droplet) 기반 공정은 연속 흐름 공정(continuous flow system)과 달리 혼합되지 않는 상(phase)을 생산하는데 초점을 두고 있다. 액적 기반 공정을 사용함으로써 미세유체 반응기 내에서 각각의 액적을 독립적으로 제어하여 개별적으로 이동, 혼합, 및 분석을 할 수 있다.This droplet-based process is focused on producing unmixed phases unlike the continuous flow system. By using a droplet-based process, each droplet can be independently controlled within a microfluidic reactor to individually move, mix, and analyze.
상기 금속은 금(Au), 은(Ag) 또는 백금(Pt) 등일 수 있으며, 은(Ag)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속전구체는 질산은(AgNO3), 과염소산은(AlClO4), 염소산은(AgClO3), 탄산은(Ag2CO3), 황산은(Ag2SO4), 염화은(AgCl), 브롬화은(AgBr), 불소은(AgF) 등일 수 있으며, 질산은(AgNO3)인 것이 바람직하다. The metal may be gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt) or the like, preferably silver (Ag). The metal precursor may be silver nitrate (AgNO 3 ), perchloric acid silver (AlClO 4 ), silver chlorate silver (AgClO 3 ), silver carbonate silver (Ag 2 CO 3 ), silver sulfate silver (Ag 2 SO 4 ) (AgBr), fluorine silver (AgF), or the like, and silver nitrate (AgNO 3 ) is preferable.
상기 환원제는 폴리에틸렌이민, NaBH4, 시트레이트, 하이드라진, 하이드록실아민 하이드로클로라이드 등일 수 있으며, 폴리에틸렌이민인 것이 바람직하고, 가지형 폴리에틸렌이민인 것이 더욱 바람직하다. 상기 폴리에틸렌이민은 분자량이 60kDa 이하인 가지형 폴리에틸렌이민을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The reducing agent is polyethyleneimine, NaBH 4, citrate, hydrazine, hydroxylamine, and the like hydrochloride, and more preferably polyethyleneimine which is a preferred, and branched polyethyleneimine. The polyethyleneimine may be branched polyethylenimine having a molecular weight of 60 kDa or less, but is not limited thereto.
상기 오일은 포도씨유, 올리브유, 콩기름, 캐놀라유를 포함하는 식용 오일 및 실리콘계 오일, 탄화수소계 오일, 불소계오일을 포함하는 공업용 오일일 수 있다. 상기 탄화수소계 오일은 n-데칸, 이소도데칸, 이소헥사데칸, 이소헥실 네오펜타노이트 등일 수 있다. 이때, 상기 오일에 계면활성제가 첨가됨으로써 미세 액적의 표면장력이 현저히 저하되어 서로 합쳐지는 것을 방지할 수 있다. 계면활성제로는 세틸티메티콘코폴리올(Cetyl Dimethicone Copolyol)(10 중량%)이 사용될 수 있다.The oil may be an industrial oil including grape seed oil, olive oil, soybean oil, edible oil including canola oil, and silicone oil, hydrocarbon oil, and fluorine oil. The hydrocarbon-based oil may be n-decane, isododecane, isohexadecane, isohexyl neopentanoate, and the like. At this time, by adding a surfactant to the oil, the surface tension of the fine droplets is remarkably lowered and can be prevented from being combined with each other. As the surfactant, Cetyl Dimethicone Copolyol (10 weight%) may be used.
상기 금속전구체 및 환원제의 중량비는 1:0.01~1:10일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 환원제 수용액의 농도는 상기 범위 내에서 목적하는 금속 나노입자의 크기에 따라 변화될 수 있는데, 목적하는 금속 나노입자 크기가 클수록 짙은 농도의 폴리에틸렌이민 수용액을 사용할 수 있다.The weight ratio of the metal precursor and the reducing agent may be 1: 0.01 to 1:10, but is not limited thereto. The concentration of the reducing agent aqueous solution may be varied according to the size of the desired metal nanoparticles within the above range. The larger the size of the desired metal nanoparticles, the more the concentration of the polyethyleneimine aqueous solution can be used.
상기 금속전구체, 환원제 및 오일은 각각 20~80 uL/분(min)의 유속으로 주입될 수 있고, 상기 유속을 조절함으로써, 액적 내 각 성분의 함량을 조절할 수 있다.The metal precursor, the reducing agent and the oil may be injected at a flow rate of 20 to 80 μL / min, respectively, and the content of each component in the droplet can be controlled by controlling the flow rate.
상기 액적을 40~100℃로 가열하는 금속 나노입자 생성부에서, 환원제(특히, 폴리에틸렌이민)는 금속 이온을 환원시켜 금속 원자가 되게 한다. 이후 생성된 금속 원자는 인접한 금속 원자와 응집하여 금속 나노입자를 형성하게 되는데, 이때 폴리에틸렌이민이 표면 안정화제로 작용하여 균일한 나노입자의 생성을 유도시킨다. 따라서 생성된 균일한 금속 나노입자는 폴리에틸이민에 의해 둘러싸여 폴리에틸렌이민 수용액 상의 콜로이드 형태로 얻어진다.In the metal nanoparticle generating section for heating the droplet to 40 to 100 占 폚, the reducing agent (particularly, polyethyleneimine) reduces the metal ion to become a metal atom. The resulting metal atoms aggregate with adjacent metal atoms to form metal nanoparticles. At this time, the polyethyleneimine acts as a surface stabilizer to induce the formation of uniform nanoparticles. Thus, the uniform metal nanoparticles produced are in the form of colloids on the aqueous solution of polyethyleneimine surrounded by polyethylimine.
상기 금속 나노입자의 평균 직경은 10~30 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 나노입자의 크기는 폴리에틸렌이민 및 금속 염의 농도에 의존적이다. 폴리에틸렌이민 및 금속 염의 총 농도가 증가할수록, 직경이 큰 나노입자가 생산된다. 즉, 폴리에틸렌이민 및 금속 염의 농도가 증가하면, 보다 많은 0가 금속 원자가 폴리에틸렌이민의 환원 작용을 통해 형성되고, 이는 폴리에틸렌이민으로 캐핑되어 안정화되기 전에 보다 큰 응집체를 형성한다.The average diameter of the metal nanoparticles may be 10 to 30 nm, but is not limited thereto. The size of the metal nanoparticles depends on the concentration of the polyethyleneimine and the metal salt. As the total concentration of polyethyleneimine and metal salts increases, larger diameter nanoparticles are produced. That is, as the concentration of the polyethyleneimine and the metal salt increases, more zero-valent metal atoms are formed through the reduction action of the polyethyleneimine, which is capped with polyethyleneimine and forms larger agglomerates before being stabilized.
또한, 상기 미세유체 반응기는 수용액 및 오일을 공급하기 위한 2개의 수용액 주입부 및 오일 주입부에 각각 연결된 펌프를 더 포함할 수 있다. 상기 펌프 장치의 펌핑 속도에 의해 유속을 조절하여 상기 액적의 크기, 모양 및 양 등을 조절할 수 있다. In addition, the microfluidic reactor may further include a pump connected to the two aqueous solution injecting units and the oil injecting unit for supplying the aqueous solution and the oil, respectively. The size, shape and amount of the droplets can be adjusted by controlling the flow rate by the pumping speed of the pump device.
또한, 본 발명은 상기 미세유체 반응기에 의해 제조된, 금속 나노입자를 제공한다. 본 발명에 따른 금속 나노입자는 미세유체 반응기에 의해 제조됨으로써, 빠른 시간내에 간단하고 경제적으로 제조되며, 균일한 크기를 갖는 장점이 있다. The present invention also provides metal nanoparticles prepared by the microfluidic reactor. The metal nanoparticles according to the present invention are manufactured by a microfluidic reactor, so that they can be manufactured easily and economically in a short time, and have the advantage of having a uniform size.
본 발명에 따른 액적 기반의 미세유체 반응기는 정적 혼합기와 T형 접촉기를 포함함으로써 간단하고 경제적인 방법으로 제조될 수 있고, 빠른 시간내에 친환경적으로 균일한 크기의 은(Ag) 나노입자를 제조할 수 있는 효과가 있다.The droplet-based microfluidic reactor according to the present invention can be manufactured in a simple and economical manner by including a static mixer and a T-shaped contactor, and can produce silver (Ag) nanoparticles of a uniform size in an eco- There is an effect.
도 1은 실시예 1에 따른 (a) 미세유체 반응기 및 (b) 이에 의한 형성된 액적 형성존 및 액적 수집존에서의 액적을 나타내는 도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 은 나노입자(AgNP)의 (a) 투과전자현미경(TEM) 이미지, (b) 고해상도 투과전자현미경(HR TEM) 이미지, (c) X선 회절(XRD), 및 (d) 제조시간에 따른 UV-Vis. 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 3은 (a) 미세유체 반응기 및 (b) 배치 시스템을 이용하여 반응시간에 따라 제조한 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 4는 (a) 정적 혼합기의 혼합능력 이미지, (b) 정적 혼합기의 유,무에 따른 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼, (c) 정적 혼합기를 사용한 경우와 (d) 정적 혼합기를 사용하지 않은 경우의 은 나노입자(AgNP)의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 나타내는 도이다. 여기서, 혼합 효과는 적색 및 청색의 염료를 사용하여 확인하였다.
도 5는 (a) 질산은(AgNO3) 및 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI)의 5개의 상이한 중량비에 따른 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼, 및 질산은(AgNO3) 및 BPEI의 중량비가 각각 (b) 30:10, (c) 25:15, (d) 20:20, (e)15:25, 및 (f) 10:30인 경우의 은 나노입자(AgNP)의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 나타내는 도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows droplets in a droplet formation zone and a droplet collection zone formed by (a) a microfluidic reactor and (b) according to Example 1;
2 is a transmission electron microscope (TEM) image of silver nanoparticles (AgNP) according to Example 1, (b) a high resolution transmission electron microscope (HR TEM) image, (c) X-ray diffraction (XRD) (d) UV-vis. Fig.
Figure 3 shows the UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) prepared according to reaction time using (a) microfluidic reactor and (b) batch system. Fig.
Fig. 4 is a graph showing the results of (a) mixing ability images of a static mixer, (b) UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) with and without static mixer. (TEM) image of silver nanoparticles (AgNP) when a static mixer is used, and (d) a static mixer is not used. Here, the mixing effect was confirmed using red and blue dyes.
Figure 5 shows the results of (a) UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) according to five different weight ratios of silver nitrate (AgNO 3 ) and branched polyethyleneimine (BPEI). (B) 30:10, (c) 25:15, (d) 20:20, (e) 15:25, and (f) 10:30, respectively, of silver (AgNO 3 ) and BPEI (TEM) image of silver nanoparticles (AgNP) in the case of a silver nanoparticle.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
실시예Example 1. 미세유체 반응기를 이용한 은 나노입자( 1. Silver nanoparticles using a microfluidic reactor AgNPAgNP )의 제조)
먼저, 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI, MW = 750,000) 및 질산은(AgNO3)을 시그마-알드리치 사(미국)로부터 구입한 후, 탈이온수에 용해하여 각각 0.0338 g mL-1 농도의 수용액을 제조하였고, 이를 미세유체 반응기에서 반응시켰다. First, the branched polyethyleneimine (BPEI, MW = 750,000) and silver nitrate (AgNO 3) the sigma-was purchased from Aldrich (USA), dissolved in deionized water was prepared for each concentration of aqueous solution of 0.0338 g mL -1, This was reacted in a microfluidic reactor.
구체적으로는, 상기 각각의 가지형 폴리에틸렌이민 및 질산은 수용액을 실린지(NORM-JECT® Plastic Syringe, 5 mL, Restek, 미국)에 채우고, 이와 별도로 마이크로 튜브(DuPont® FEP Fluoropolymer Tubing, 1/16” OD, 0.030” ID, IDEX, 미국)에서 액적을 형성하기 위해 오일 상으로 n-데칸(대정, 한국)을 실린지에 채웠다. 그 후, 상기 가지형 폴리에틸렌이민 및 질산은 수용액을 채운 각 실린지와 n-데칸을 채운 실린지를 서로 다른 실린지 펌프에 장착한 후, 각 수용액과 n-데칸 오일의 유속을 40, 60 uL min-1로 조절하여 마이크로 반응기에 주입하였다. 그 후, 상기 마이크로 반응기에서 액적형성 및 은 나노입자(AgNP)의 합성반응을 수행하였고, 마이크로 튜브는 물 순환기를 이용하여 60℃로 유지하였다.Specifically, each of the branched polyethyleneimine and silver nitrate aqueous solutions was filled in a syringe (NORM-JECT® Plastic Syringe, 5 mL, Restek, USA), and a microtube (DuPont® FEP Fluoropolymer Tubing, 1/16 " OD (0.030 "ID, IDEX, USA) was filled with oil phase n-decane (Daejung, Korea) to form droplets. Then, after it attached to the branched polyethyleneimine, and not each other syringe pump if another syringe filled with each syringe and n- decanoic filled with silver nitrate aqueous solution, the respective solution and the flow rate of n- decane five
또한, 상기 마이크로 반응기 내 제1 T형 접합기에서 가지형 폴리에틸렌이민 수용액 및 질산은 수용액을 혼합하여 혼합 수용액을 제조하고, 상기 혼합 수용액 및 n-데칸 오일을 제2 T형 접합기에서 혼합하여 액적을 형성하였다. 이때, 폴리에틸렌이민 수용액 및 질산은 수용액의 균일한 혼합을 위해 정적 혼합기(static mixer)를 사용하였다. 또한, 제2 T형 접합기에 연결된 293cm 길이의 마이크로 튜브 내에서 액적으로부터 은 나노입자(AgNP)의 합성반응을 수행하였다. 그 후, 상기 마이크로 튜브에서 나온 생성물을 이소프로판올(IPA)로 채워진 50mL 원통형 튜브에 담고, 10,000 rpm에서 80분 동안 2회 원심분리하고, 상등액에 남은 질산은 및 가지형 폴리에틸렌이민을 제거하여 은 나노입자(AgNP)를 수득하였다. Also, a mixed aqueous solution was prepared by mixing an aqueous solution of branched polyethyleneimine and an aqueous solution of silver nitrate in the first T-junction in the microreactor, and the mixed aqueous solution and the n-decane oil were mixed in a second T-shaped adapter to form droplets . At this time, a static mixer was used for uniform mixing of the polyethyleneimine aqueous solution and the silver nitrate aqueous solution. In addition, the synthesis reaction of silver nanoparticles (AgNP) was carried out from droplets in a 293 cm long microtubes connected to a second T-type adapter. The product from the microtube was then placed in a 50 mL cylindrical tube filled with isopropanol (IPA), centrifuged twice at 10,000 rpm for 80 minutes, and the silver nitrate and branched polyethyleneimine remaining in the supernatant was removed to obtain silver nanoparticles AgNP).
실시예 1에 따른 (a) 미세유체 반응기 및 (b) 이에 의한 형성된 액적 형성존 및 액적 수집존에서의 액적을 도 1에 나타내었다. The droplets in the droplet formation zone and the droplet collection zone formed by (a) the microfluid reactor and (b) according to Example 1 are shown in Fig.
실험예Experimental Example 1. 은 나노입자( 1. Silver nanoparticles ( AgNPAgNP )의 형태, 결정학 및 광학적 특성 분석) Morphology, crystallographic and optical characterization
상기 실시예 1에 따른 은 나노입자(AgNP)의 형태, 결정학 및 광학적 특성을 분석하였다. 은 나노입자(AgNP)의 형태는 투과전자현미경(TEM) 및 고해상도 투과전자현미경(HR TEM)으로 분석하였고, X선 회절(XRD)은 D/Max-2500 회절기를 이용하여 35 kV 및 35mA에서 분석하였다. 또한 가시광 영역에서의 광학적 특성을 V-770 UV-Visible/NIR 분광기(Jasco, 일본)를 이용하여 분석하였다. 수율은 질소 분위기에서 상온 내지 800℃까지 10 ℃/분로 가열하여 열 중량 분석을 수행하여 분석하였다. The morphology, crystallographic and optical properties of silver nanoparticles (AgNP) according to Example 1 were analyzed. The morphology of silver nanoparticles (AgNP) was analyzed by transmission electron microscopy (TEM) and high resolution transmission electron microscopy (HR TEM), and X-ray diffraction (XRD) was analyzed at 35 kV and 35 mA using a D / Max-2500 diffractometer. Respectively. In addition, the optical characteristics in the visible light region were analyzed using a V-770 UV-Visible / NIR spectroscope (Jasco, Japan). The yield was analyzed by performing thermogravimetric analysis in a nitrogen atmosphere by heating from room temperature to 800 DEG C at 10 DEG C / min.
상기 실시예 1에 따른 은 나노입자(AgNP)의 (a) 투과전자현미경(TEM) 이미지, (b) 고해상도 투과전자현미경(HR TEM) 이미지, (c) X선 회절(XRD), 및 (d) 제조시간에 따른 UV-Vis. 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. (A) transmission electron microscope (TEM) image of silver nanoparticles (AgNP) according to Example 1, (b) high resolution transmission electron microscope (HR TEM) image, (c) X-ray diffraction ) UV-Vis. The spectrum is shown in Fig.
도 2(a) 및 2(b)에 나타난 바와 같이, 은 나노입자(AgNP)는 유사-구형의 형태를 나타냈으며, 10~30 nm의 직경을 나타내었다. 또한, 은 나노입자(AgNP)는 단일 또는 쌍을 이루는 것으로 나타났다. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the silver nanoparticles (AgNP) exhibited a pseudo-spherical shape and showed a diameter of 10 to 30 nm. Also, silver nanoparticles (AgNP) appeared to be single or paired.
도 2(c)에서 나타난 바와 같이, 은 나노입자(AgNP)는 38.3°, 44.4°, 64.6°, 77.7°에서 회절 피크를 나타내었고, 이는 각각 은(Ag)의 (111), (200), (220), (311) 면의 면심입방구조(face-centered cubic)로 확인된다. As shown in FIG. 2 (c), silver nanoparticles (AgNP) exhibited diffraction peaks at 38.3 °, 44.4 °, 64.6 ° and 77.7 °, which corresponded to (111), (200) Face-centered cubic of the (220) and (311) planes.
도 2(d)에 나타난 바와 같이, UV-Vib. 스펙트럼의 최대 피크 위치는 약 430 nm 파장에서 나타났다. 상기 최대 피크는 입자가 구형일수록 크기가 더 커지고, 적색-편이되며, 60분까지는 최대 피크가 청색-편이되다가 60분 이후로 적색-편이되는 것으로 나타났다. 이것은 60분 까지는 은(Ag) 전구체에 의한 은 나노입자(AgNP)가 형성되다가, 이 후 제조된 은 나노입자(AgNP)가 서로 응집되기 때문이다. As shown in Fig. 2 (d), UV-Vib. The maximum peak position of the spectrum was at a wavelength of about 430 nm. The maximum peak was found to be larger and red-shifted with spherical particles, and the maximum peak was blue-shifted until 60 minutes and then red-shifted after 60 minutes. This is because silver nanoparticles (AgNP) are formed by the silver (Ag) precursor until 60 minutes, and then the silver nanoparticles (AgNP) are aggregated with each other.
비교실험예Comparative Experimental Example 1. 미세유체 반응기 및 배치 시스템의 제조시간 비교 1. Comparison of production times of microfluidic reactors and batch systems
미세유체 반응기 및 배치 시스템에서 은 나노입자(AgNP)의 제조시간을 비교하였다.The production times of silver nanoparticles (AgNP) in microfluidic reactors and batch systems were compared.
(a) 미세유체 반응기, 및 (b) 배치 시스템을 이용하여 반응시간에 따라 제조한 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) prepared according to reaction time using (a) a microfluidic reactor, and (b) a batch system. The spectrum is shown in Fig.
도 3에 나타난 바와 같이, 미세유체 반응기를 이용한 경우와 배치 시스템(벌크 스케일)을 이용한 경우, 은 나노입자(AgNP)의 제조시간에서 큰 차이를 나타내었다. 벌크 스케일에서 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI)를 사용하여 은 나노입자를 제조할 때, 약 10시간이 소요되었으나, 미세유체 반응기에서는 60분만에 은 나노입자가 합성되었다. 이는 미세유체 반응기의 열 전달 특성이 매우 좋기 때문으로, 미세유체 반응기를 사용할 경우, 벌크 반응기보다 반응시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다. As shown in FIG. 3, when using a microfluidic reactor and a batch system (bulk scale), silver nanoparticles (AgNP) showed a large difference in production time. It took about 10 hours to produce silver nanoparticles using a branched-type polyethyleneimine (BPEI) in bulk scale, but silver nanoparticles were synthesized in a microfluidic reactor only in 60 minutes. This is because the heat transfer characteristic of the microfluidic reactor is very good, and when the microfluidic reactor is used, the reaction time can be shortened as compared with the bulk reactor.
상기 결과로부터 본 발명에 따른 미세유체 시스템을 이용하여 은 나노입자(AgNP)를 제조할 경우, 매우 빠른 시간 내에 균일한 크기의 은 나노입자를 제조할 수 있음을 확인하였다. From the above results, it was confirmed that when the silver nanoparticles (AgNP) were prepared using the microfluidic system according to the present invention, silver nanoparticles of uniform size could be produced in a very short time.
실험예Experimental Example 2. 정적 혼합기의 유, 무에 따른 은 나노입자( 2. Silver nanoparticles with and without static mixer ( AgNPAgNP )의 제조)
상기 실시예 1에 따른 정적 혼합기(static mixer)를 사용하여 은 나노입자(AgNP)를 제조한 경우를 정적 혼합기의 사용없이 은 나노입자(AgNP)를 제조한 경우와 비교하였다.The silver nanoparticles (AgNP) prepared using the static mixer according to Example 1 were compared with those prepared using silver nanoparticles (AgNP) without the static mixer.
(a) 정적 혼합기의 혼합능력 이미지, (b) 정적 혼합기의 유,무에 따른 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼, (c) 정적 혼합기를 사용한 경우와 (d) 정적 혼합기를 사용하지 않은 경우의 은 나노입자(AgNP)의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 도 4에 나타내었다. 여기서, 혼합 효과는 적색 및 청색의 염료를 사용하여 확인하였다. (a) Mixing capacity image of static mixer, (b) UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) with and without static mixer. (TEM) images of the silver nanoparticles (AgNP) without the use of static mixers and (c) static mixers and (d) static mixers are shown in FIG. Here, the mixing effect was confirmed using red and blue dyes.
도 4(a)에 나타난 바와 같이, 질산은 및 가지형 폴리에틸렌이민의 혼합 수용액은 정적 혼합기 통과 전에 각각 적색 및 청색의 층류를 형성하다가, 정적 혼합기 통과 후에 균일하게 혼합되어 보라색 용액이 형성되는 것으로 나타났다. As shown in FIG. 4 (a), the aqueous solution of silver nitrate and polyethyleneimine having a branched structure formed red and blue laminar flows respectively before passing through a static mixer, and then they were uniformly mixed after passing through a static mixer to form a purple solution.
도 4(b)에 나타난 바와 같이, 정적 혼합기의 유,무에 따른 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼 측정 결과, 정적 혼합기를 사용한 경우, UV-Vib 스펙트럼의 피크가 매우 가늘게(sharpness) 나타났으나, 정적 혼합기를 사용하지 않은 경우는 벌크한 피크를 나타내었다. As shown in Fig. 4 (b), UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) according to the presence or absence of static mixer. As a result of the spectral measurement, the peak of the UV-Vib spectrum showed a sharpness when using a static mixer, but a bulk peak when the static mixer was not used.
또한, 도 4(c) 및 4(d)의 투과전자현미경(TEM) 이미지에 나타난 바와 같이, 정적 혼합기를 사용한 경우, 은 나노입자(AgNP)는 균일한 크기를 나타냈으나, 정적 혼합기를 사용하지 않은 경우는 불균일한 크기를 나타내었다. In addition, as shown in the transmission electron microscope (TEM) images of FIGS. 4 (c) and 4 (d), silver nanoparticles (AgNP) exhibited a uniform size when using a static mixer, Unless otherwise, it showed uneven size.
상기 결과로부터, 정적 혼합기를 사용한 경우, 질산은 및 가지형 폴리에틸렌이민의 균일한 혼합을 유도하여, 균일한 크기를 갖는 은 나노입자(AgNP)가 형성됨을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that silver nanoparticles (AgNP) having a uniform size are formed by inducing uniform mixing of silver nitrate and branched polyethyleneimine when a static mixer is used.
실험예Experimental Example 3. 질산은 및 3. Silver nitrate and 가지형Branches 폴리에틸렌이민의 혼합 비율에 따른 은 나노입자( It was found that silver nanoparticles AgNPAgNP )의 제조)
질산은(AgNO3) 수용액 및 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI) 수용액의 유속 비를 조절하여 이들의 혼합 비율에 따른 은 나노입자(AgNP)의 형태 및 광학적 특성을 분석하였다. The morphology and optical properties of silver nanoparticles (AgNP) according to their mixing ratios were analyzed by controlling the flow rate of aqueous solution of silver nitrate (AgNO 3 ) and aqueous solution of branched polyethyleneimine (BPEI).
(a) 질산은(AgNO3) 및 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI)의 5개의 상이한 중량비에 따른 은 나노입자(AgNP)의 UV-Vis. 스펙트럼, 및 AgNO3 및 BPEI의 중량비가 각각 (b) 30:10, (c) 25:15, (d) 20:20, (e)15:25, 및 (f) 10:30인 경우의 은 나노입자(AgNP)의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 도 5에 나타내었다. (a) UV-Vis of silver nanoparticles (AgNP) according to five different weight ratios of silver nitrate (AgNO 3 ) and branched polyethylenimine (BPEI). Spectrum, and AgNO 3 (AgNP) when the weight ratio of BPEI and BPEI is 30:10, (c) 25:15, (d) 20:20, (e) 15:25, and (f) A transmission electron microscope (TEM) image is shown in Fig.
도 5에 나타난 바와 같이, 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI)의 중량이 질산은(AgNO3)의 중량보다 높은 경우(e,f) 균일한 크기의 은 나노입자(AgNP)를 제조하기 어려우나, 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI)의 중량이 질산은(AgNO3)의 중량보다 낮거나(a,b), 같은(c) 경우 균일한 크기의 은 나노입자(AgNP)를 제조하였으며, 중량비에 따라 상이한 크기의 나노입자가 제조되었음을 알 수 있다.As shown in Figure 5, when the weight of the branched polyethyleneimine (BPEI) is higher than the weight of silver nitrate (AgNO 3) (e, f ) of uniform size are the production of nanoparticles (AgNP) eoryeowoona, branched polyethylene Silver nanoparticles (AgNP) of uniform size were prepared when the weight of imine (BPEI) was lower than that of silver nitrate (AgNO 3 ) or (a, b) or (c) Is produced.
상기 결과로부터, 질산은(AgNO3) 수용액 및 가지형 폴리에틸렌이민(BPEI) 수용액의 유속 비를 제어하여 상이한 크기의 은 나노입자를 제조할 수 있음을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that silver nanoparticles of different sizes can be produced by controlling the flow rate ratio of aqueous solution of silver nitrate (AgNO 3 ) and aqueous solution of branched polyethyleneimine (BPEI).
Claims (12)
상기 금속전구체 수용액 주입부; 환원제 수용액 주입부; 및 오일 주입부는 각각 금속전구체 수용액, 환원제 수용액 및 오일을 이동시키는 마이크로 튜브와 연결되고,
상기 금속전구체 수용액 주입부; 환원제 수용액 주입부; 및 오일 주입부는 각각 금속전구체 수용액, 환원제 수용액 및 오일을 20~80 uL/분(min)의 유속으로 배출하고,
상기 제1 T형 접촉부의 일측 말단은 상기 금속전구체 수용액 주입부에 연결된 마이크로 튜브의 말단과 연결되고, 상기 제1 T형 접촉부의 상기 일측 말단과 마주보는 타측 말단은 상기 환원제 수용액 주입부에 연결된 마이크로 튜브의 말단과 연결되고,
상기 제1 T형 접촉부의 중앙 측 말단과 상기 제2 T형 접촉부의 중앙 측 말단은 유체를 이동시키는 마이크로 튜브로 연결되고, 상기 마이크로 튜브는 상기 금속전구체 수용액 주입부에서 유입되는 금속전구체 수용액 및 상기 환원제 수용액 주입부에서 유입되는 환원제 수용액을 혼합하는 정적 혼합부를 더 구비하고,
상기 제2 T형 접촉부의 일측 말단은 상기 오일 주입부에 연결된 마이크로 튜브의 말단과 연결되고,
상기 제2 T형 접촉부는 내부 중앙에서 상기 오일 주입부 방향으로부터 유입된 오일과 제1 T형 접촉부 방향으로부터 유입된 금속전구체 수용액 및 환원제 수용액의 혼합물을 접촉시켜 액적 형태로 금속 나노입자 생성부로 배출시키고,
상기 금속 나노입자 생성부는 액적으로부터 입자의 크기가 2 내지 18 nm이고, 표준편차가 평균크기±2 nm 이하의 균일한 크기를 갖는 금속 나노입자 생성을 위한 마이크로 튜브로 구성되는, 액적 기반 공정을 이용한 금속 나노입자 제조용 미세유체 반응기.A metal precursor aqueous solution injection unit; A reducing agent aqueous solution injecting part; Oil injection part; A first T-shaped contact; A second T-shaped contact; A metal nanoparticle generating portion and a metal nanoparticle collecting portion,
The metal precursor aqueous solution injection unit; A reducing agent aqueous solution injecting part; And the oil injection portion are respectively connected to the aqueous solution of the metal precursor, the aqueous solution of the reducing agent and the microtube for transferring the oil,
The metal precursor aqueous solution injection unit; A reducing agent aqueous solution injecting part; And the oil injecting part respectively discharge the metal precursor aqueous solution, the reducing agent aqueous solution and the oil at a flow rate of 20 to 80 uL / min (min)
The first end of the first T-shaped contact portion is connected to the end of the microtube connected to the metal precursor aqueous solution injecting portion, and the other end of the first T-shaped contact portion opposite to the one end of the first T- Connected to the distal end of the tube,
The center-side end of the first T-shaped contact portion and the center-side end of the second T-shaped contact portion are connected to each other by a microtube for moving a fluid. The microtube includes a metal precursor aqueous solution flowing in the metal precursor aqueous solution injection portion, And a static mixer for mixing the reducing agent aqueous solution introduced from the reducing agent aqueous solution injecting unit,
One end of the second T-shaped contact portion is connected to an end of the microtube connected to the oil injection portion,
The second T-shaped contact portion contacts the mixture of the aqueous solution of the metal precursor and the aqueous solution of the reducing agent introduced from the direction of the first T-shaped contact portion with the oil introduced from the direction of the oil injection portion at the center of the inner portion and discharges it into the metal nano- ,
Wherein the metal nanoparticle generating unit comprises a microtube for producing metal nanoparticles having a particle size of 2 to 18 nm and a standard deviation of an average size of +/- 2 nm or less from the droplet, Microfluidic reactor for the production of metal nanoparticles.
상기 금속은 금(Au), 은(Ag) 또는 백금(Pt)인 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the metal is gold (Au), silver (Ag), or platinum (Pt).
상기 금속전구체는 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4), 염소산은(AgClO3), 탄산은(Ag2CO3), 황산은(Ag2SO4), 염화은(AgCl), 브롬화은(AgBr) 및 불소은(AgF)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 은 전구체인 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기.The method according to claim 1,
The metal precursor may be silver nitrate (AgNO 3 ), perchloric acid silver (AgClO 4 ), chlorate silver (AgClO 3 ), silver carbonate (Ag 2 CO 3 ), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), silver chloride ) And at least one silver precursor selected from the group consisting of fluorine silver (AgF).
상기 환원제는 폴리에틸렌이민, NaBH4, 시트레이트, 하이드라진 및 하이드록실아민 하이드로클로라이드으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기.The method according to claim 1,
The reducing agent, the microfluidic reactor, characterized in that at least one member selected from the group consisting of polyethyleneimine, NaBH 4, citrate, hydrazine and hydroxylamine hydrochloride.
상기 오일은 포도씨유, 올리브유, 콩기름, 캐놀라유를 포함하는 식용 오일 및 실리콘계 오일, 탄화수소계 오일, 불소계오일을 포함하는 공업용 오일로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the oil is at least one selected from the group consisting of grape seed oil, olive oil, soybean oil, edible oil including canola oil, and industrial oil including silicone oil, hydrocarbon oil and fluorinated oil.
상기 금속전구체 및 환원제의 중량비는 1:0.01~1:10인 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the metal precursor and the reducing agent is 1: 0.01 to 1:10.
상기 금속 나노입자 생성부는 40~100℃로 유지되는 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기. The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticle generating portion is maintained at 40 to 100 < 0 > C.
상기 금속전구체 수용액 주입부, 환원제 수용액 주입부, 및 오일 주입부에는 각각 금속전구체 수용액, 환원제 수용액 및 오일을 공급하기 위한 펌프가 연결된 것을 특징으로 하는, 미세유체 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor aqueous solution injecting portion, the reducing agent aqueous solution injecting portion, and the oil injecting portion are respectively connected to a metal precursor aqueous solution, a reducing agent aqueous solution, and a pump for supplying oil.
상기 접촉된 금속전구체 수용액과 환원제 수용액을 불균일 혼합 상태의 층류로 형성시키면서 제1 T형 접촉부의 중앙 측 말단으로 이송시키고,
제1 T형 접촉부의 중앙 측 말단에 연결된 마이크로 튜브를 통해 금속전구체 수용액과 환원제 수용액을 불균일 혼합 상태의 층류가 정적 혼합부로 이송되고,
상기 정적 혼합부에서 금속전구체 수용액과 환원제 수용액을 균일하게 혼합한 뒤, 정적 혼합부에 연결된 마이크로 튜브를 통해 제2 T형 접촉부의 중앙 측 말단으로 이송되고,
오일 주입부를 통해 오일이 20~80 uL/분(min)의 유속으로 주입되고, 주입된 오일은 오일 주입부에 연결된 마이크로 튜브를 통해 제2 T형 접촉부의 일측 말단으로 유입되고,
제2 T형 접촉부의 중앙에서 제2 T형 접촉부의 중앙 측 말단으로부터 유입된 금속전구체 수용액과 환원제 수용액의 균일 혼합물과 제2 T형 접촉부의 일측 말단으로부터 유입된 오일이 접촉되고, 제2 T형 접촉부의 일측 말단과 마주보는 타측 말단으로 상기 접촉된 금속전구체 수용액과 환원제 수용액의 균일 혼합물 및 오일을 액적 형태로 배출하고,
제2 T형 접촉부의 타측 말단은 마이크로 튜브로 이루어진 금속 나노입자 생성부와 연결되어 있고, 상기 액적이 금속 나노입자 생성부로 이송되고,
상기 금속 나노입자 생성부에서 액적으로부터 입자의 크기가 2 내지 18 nm이고, 표준편차가 평균크기±2 nm 이하의 균일한 크기를 갖는 금속 나노입자 생성하는 것인, 미세유체 반응기를 이용한 금속 나노입자의 제조방법.The metal precursor aqueous solution is injected into the metal precursor aqueous solution injecting portion and then transferred to one end of the first T-shaped contact portion through the microtube connected to the metal precursor aqueous solution injection portion at a flow rate of 20 to 80 uL / min (min) Is injected into the reducing agent aqueous solution injecting part and then transferred to the other end opposite to the one end side of the first T-shaped contact part through the microtube connected to the reducing agent aqueous solution injecting part at a flow rate of 20 to 80 uL / min (min) The weight ratio of the metal precursor to the reducing agent to be contacted is 1: 0.01 to 1:10,
The contacted metal precursor aqueous solution and the reducing agent aqueous solution are transferred to the center side end of the first T-shaped contact portion while being formed into a laminar flow in a nonuniformly mixed state,
The laminar flow of the metal precursor aqueous solution and the reducing agent aqueous solution in the non-uniform mixed state is transferred to the static mixing portion through the microtubes connected to the center side end of the first T-
The metal precursor aqueous solution and the reducing agent aqueous solution are uniformly mixed in the static mixing portion and then transferred to the center side end of the second T-shaped contact portion through the microtube connected to the static mixing portion,
The oil is injected through the oil injection part at a flow rate of 20 to 80 uL / min., And the injected oil flows into one end of the second T-shaped contact part through the microtube connected to the oil injection part,
A uniform mixture of the aqueous solution of the metal precursor and the aqueous solution of the reducing agent introduced from the center side end of the second T-shaped contact portion at the center of the second T-shaped contact portion is contacted with the oil introduced from one end of the second T- Discharging a uniform mixture of the aqueous solution of the metal precursor and the aqueous solution of the reducing agent and the oil in the form of droplets to the other end opposite to the one end of the contact portion,
The other end of the second T-shaped contact portion is connected to a metal nanoparticle generating portion made of a microtube, and the droplet is transferred to the metal nanoparticle generating portion,
Wherein the metal nanoparticle generating unit generates metal nanoparticles having a uniform size of 2 to 18 nm in particle size and a standard deviation of ± 2 nm or less from the droplet, ≪ / RTI >
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Patent Citations (2)
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