KR101999144B1 - Methods of preparing metal nanoplates and metal nanoplates prepared by using the same - Google Patents

Abstract

용매, 금속 성장제, 금속 전구체, 캡핑제 및 환원제의 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 혼합 용액을 80℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 열처리하여 금속 나노플레이트를 제조하는 단계; 를 포함하며, 금속 성장제는 플루오르 화합물, 염소 화합물, 브롬 화합물 및 요오드 화합물 및 아스타틴(At) 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 나노플레이트의 제조 방법이 제공된다.Preparing a mixed solution of a solvent, a metal growth agent, a metal precursor, a capping agent, and a reducing agent; And heat-treating the mixed solution at a temperature in a range of 80 캜 to 200 캜 to produce a metal nanoplate; Wherein the metal growth agent comprises at least one selected from the group consisting of a fluorine compound, a chlorine compound, a bromine compound, and an iodine compound and an astatine (At) compound.

Description

금속 나노플레이트의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 금속 나노플레이트{METHODS OF PREPARING METAL NANOPLATES AND METAL NANOPLATES PREPARED BY USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a metal nano plate, and a method of manufacturing the metal nano plate using the metal nano plate,

본 발명은 금속 나노플레이트의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 금속 나노플레이트에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 기존의 공정 대비 공정의 용이성이 보다 우수한 금속 나노플레이트의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 금속 나노플레이트에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a metal nanoplate and a metal nanoplate manufactured using the method. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing a metal nanoplate having superior process-to-process ease and a metal nanoplate manufactured using the method.

현재 전 세계적으로 나노기술에 대한 관심이 증가하고 있고, 이 분야에 대한 연구를 위해 물리, 화학, 재료, 전기, 전자 등 다양한 분야에서 나노미터 크기의 새로운 물질을 개발하고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다.There is a growing interest in nanotechnology around the world and many studies are under way to develop nanometer-sized new materials in various fields such as physics, chemistry, materials, electricity, and electronics for research into this field .

이 중 은(Ag)의 경우 나노와이어 또는 나노입자 등의 나노구조 조절을 통하여 나노와이어 또는 금속매쉬 등의 인쇄형 투명전극으로 활발하게 적용되고 있다. 하지만 은(Ag)와 같은 귀금속의 경우 제조 단가가 높아서 대량생산되어 소비되는 전극소재로의 적용이 힘들어 다양한 분야에 적용하여 상용화시키기 어려운 단점이 있다.In the case of silver (Ag), it is actively applied as a printed transparent electrode such as a nanowire or a metal mesh by controlling the nanostructure of nanowires or nanoparticles. However, in the case of noble metals such as silver (Ag), since the production cost is high, it is difficult to apply the electrode material to mass production and consumed electrode material and it is difficult to commercialize it in various fields.

이러한 금속 나노물질을 제조하는 화학적 합성방법은 크게 기상법과 액상법으로 나뉘는데 플라즈마나 기체 증발법을 사용하는 기상법의 경우 고가의 장비가 요구되는 단점이 있어, 저비용으로 균일한 입자의 합성이 가능한 액상법이 주로 사용되고 있다. 이와 같은 금속 나노물질의 합성을 제어하기 위한 액상법에서 나노플레이트를 합성하기 위해 CTAB 혹은 구연산염(citrate) 이온 등의 계면활성제, 또는 작은 유기 분자를 이용하거나 고분자를 이용하여 제조된다. CTAB를 이용하는 경우에 CTA+ 의 선택적 흡착이 물질의 형태를 제어하는데 중요한 역할을 한다. 또, 고분자를 이용하는 합성 방법에서 가장 많이 사용되는 고분자 중 폴리비닐피롤리돈(PVP)은 그 우수한 구조 제어 성능 때문에 나노물질 합성에 있어서 가장 빈번히 오랜 기간 사용되어온 고분자 물질 중 하나이다. 폴리비닐피롤리돈(PVP)은 나노물질 표면에 붙는 캡핑제로 작용하는데 금속 표면에 흡착해 막을 형성함으로써 나노물질 성장에 영향을 주고 PVP의 분자량에 따라 그 흡착 정도가 달라지게 된다. 이렇게 제조된 용액형 금속 나노 소재는 각종 반도체 소자, 전자파 차폐, 투명전극 등 다양한 분야에 적용 될 수 있고, 합성 방법에 따라 다양한 차원(dimension)을 가질 수 있도록 조절할 경우 그 형태에 따라 용도는 매우 세분화 될 수 있다. 뿐만 아니라 형태에 따라 전기적 특성 또한 조절될 수 있어서 다양한 차원의 금속나노소재의 합성은 용액형 전극소재 개발에 있어서 매우 중요한 기술이다.Chemical synthesis methods for producing these metal nanomaterials are classified into a vapor phase method and a liquid phase method. In the case of a vapor phase method using a plasma or gas evaporation method, expensive equipment is required. Therefore, a liquid phase method capable of synthesizing uniform particles at low cost is mainly used . In the liquid phase method for controlling the synthesis of such a metal nanomaterial, a surfactant such as CTAB or citrate ion, or a small organic molecule or a polymer is used to synthesize a nanoplate. Selective adsorption of CTA + plays an important role in controlling the morphology of the substance when using CTAB. Among the polymers most widely used in the synthesis method using polymers, polyvinylpyrrolidone (PVP) is one of the most frequently used polymer materials for synthesis of nanomaterials because of its excellent structural control ability. Polyvinylpyrrolidone (PVP) acts as a capping agent on the nanomaterial surface, which adsorbs on the metal surface to form a film, which affects nanomaterial growth and changes its adsorption degree depending on the molecular weight of PVP. The solution-type metal nanomaterial thus prepared can be applied to various semiconductor devices, electromagnetic wave shielding, transparent electrodes, and the like, and when it is adjusted to have various dimensions according to the synthesis method, . In addition, electrical characteristics can be controlled according to the shape, so that the synthesis of metal nanomaterials of various dimensions is a very important technology in the development of a solution type electrode material.

다만, 이러한 금속 나노플레이트는 제조시간, 환경 및 에너지 절약 측면에서 그 제조 공정이 비교적 용이하지 않고, 또한 생성되는 금속 나노플레이트 역시 결정성이 우수하지 않아 이에 대한 새로운 연구가 필요한 실정이다.However, such a metal nanoplate is relatively difficult to manufacture in terms of manufacturing time, environment, and energy saving, and the resulting metal nanoplate is not excellent in crystallinity.

(특허 문헌 1) KR 1010-2010-0033950 A1(Patent Document 1) KR 1010-2010-0033950 A1

본 발명의 일 목적은 기존의 공정 대비 공정의 용이성이 보다 우수하고, 가격 경쟁력이 우수한 금속 나노플레이트의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a metal nanoplate having superior ease of process versus process and excellent price competitiveness.

본 발명의 다른 목적은 상기 금속 나노플레이트의 제조 방법을 통해 제조된 금속 나노플레이트를 제공하는 것에 있다.It is another object of the present invention to provide a metal nanoplate manufactured by the method of manufacturing the metal nanoplate.

본 발명의 일 구현예에서, 용매, 금속 성장제, 금속 전구체, 캡핑제 및 환원제의 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 용액을 80℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 열처리하여 금속 나노플레이트를 제조하는 단계; 를 포함하며, 상기 금속 성장제는 플루오르 화합물, 염소 화합물, 브롬 화합물 및 요오드 화합물 및 아스타틴(At) 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 나노플레이트의 제조 방법이 제공된다.In one embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a mixed solution of a solvent, a metal growth agent, a metal precursor, a capping agent, and a reducing agent; And heat-treating the mixed solution at a temperature ranging from 80 to 200 ° C to produce a metal nanoplate; Wherein the metal growth agent comprises at least one selected from the group consisting of a fluorine compound, a chlorine compound, a bromine compound, and an iodine compound and an astatine (At) compound.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 성장제는 PbI₂, KI, ICl, BrI, ICl₃, ICl, HBr 및 KBr로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal growth agent may include one or more selected from the group consisting of PbI ₂ , KI, ICI, BrI, ICI ₃ , ICI, HBr, and KBr.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 성장제는 상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 0.3 중량부 내지 0.8 중량부로 포함될 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal growth agent may be included in an amount of 0.3 to 0.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal precursor.

예시적인 구현예에서, 상기 캡핑제는 헥사데실아민(CH₃(CH₂)₁₅NH₂, HDA), 옥타데실아민(CH₃(CH₂)₁₆CH₂NH₂, ODA), 에틸렌디아민(NH₂CH₂CH₂NH₂, EDA), 올레일아민(CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇CH₂NH₂, OLA) 및 글라이신(NH₂CH₂COOH, Grycine)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 환원제는 글루코즈, 하이드라진(N₂H₂), 하이드라진 수화물(N₂H_{2 ·}H₂O), 포름알데히드(CH₂O), 하이포아인산나트륨(NaPO₂H₂), 수소화붕소칼륨(KBH₄) 및 아스코르브산(C₆H₄O₃)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 600 내지 700 중량부의 캡핑제 및 200 내지 300 중량부의 환원제를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the capping agent is selected from the group consisting of hexadecylamine (CH ₃ (CH ₂ ) ₁₅ NH ₂ , HDA), octadecylamine (CH ₃ (CH ₂ ) ₁₆ CH ₂ NH ₂ , ODA), ethylenediamine ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ , EDA), oleylamine (CH ₃ (CH ₂ ) ₇ CH═CH (CH ₂ ) ₇ CH ₂ NH ₂ , OLA) and glycine (NH ₂ CH ₂ COOH, Grycine) comprises at least one selected from the group, and wherein the reducing agent is glucose, hydrazine (N ₂ H _2), hydrazine hydrate _{(N 2 H 2 · H 2} O), formaldehyde (CH ₂ O), sodium hypophosphite (NaPO ₂ H ₂ ), potassium borohydride (KBH ₄ ), and ascorbic acid (C ₆ H ₄ O ₃ ), wherein 600 to 700 parts by weight of the capping agent and 200 to 700 parts by weight of the metal precursor, 300 parts by weight of a reducing agent.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 전구체는 염화구리이무수물(CuCl_{2 ·}2H₂O), 염화구리(CuCl₂) 및 질산구리(Cu(NO₃)₂)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal precursor may include one or more selected from the group consisting of chloride guriyi anhydride _{(CuCl 2 · 2H 2 O)} , copper chloride (CuCl ₂₎ and copper nitrate (Cu (NO _{3) 2)} have.

예시적인 구현예에서, 상기 용매는 물(H₂O), 알코올, 아세톤(C₃H₆O), 메틸에틸케톤(CH₃COC₂H₅, MEK), 에틸렌글리콜(C₂H₆O₂), 포름아미드(CH₃NO), 디메틸포름아미드((CH)NCHO, DMF), 디메틸아세트아미드(C₄H₉NO, DMAc), 디메틸설폭사이드((CH₃)₂SO, DMSO) 및 N-메틸피롤리돈(C₅H₉NO, NMP)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the solvent is water (H ₂ O), alcohols, acetone, (C ₃ H ₆ O), methyl ethyl ketone _{(CH 3 COC 2 H 5,} MEK), ethylene glycol (C ₂ H ₆ O ₂ ), formamide (CH ₃ NO), dimethylformamide ((CH) NCHO, DMF), dimethylacetamide (C ₄ H ₉ NO, DMAc), dimethyl sulfoxide _{((CH 3) 2 SO,} DMSO) , and N - methylpyrrolidone (C ₅ H ₉ NO, NMP).

예시적인 구현예에서, 상기 혼합 용액을 열처리하는 단계는 6 내지 48시간 동안 수행되고, 상기 혼합 용액을 열처리하는 단계에서의 시간 및 온도 조절에 따라 제조되는 금속 나노플레이트의 크기가 조절될 수 있다.In an exemplary embodiment, the heat treatment of the mixed solution is performed for 6 to 48 hours, and the size of the metal nanoplate manufactured according to the time and temperature control in the heat treatment of the mixed solution may be adjusted.

예시적인 구현예에서, 상기 혼합 용액을 열처리하는 단계는 90℃ 내지 130℃의 온도 조건하에서 10 내지 14시간동안 수행될 수 있다.In an exemplary embodiment, the step of heat-treating the mixed solution may be performed for 10 to 14 hours under a temperature condition of 90 ° C to 130 ° C.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트는 복수 개로 제조되고, 상기 금속 나노플레이트는 1 nm 내지 25μm 범위의 크기를 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal nanoplate is manufactured in a plurality of sizes, and the metal nanoplate may have a size ranging from 1 nm to 25 μm.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트는 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양을 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal nanoplate may have one or more of hexagonal, pentagonal, rectangular, triangular, parallelogram, and trapezoidal shapes.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트는 20nm 내지 80nm의 두께를 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal nanoplate may have a thickness of 20 nm to 80 nm.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트의 제조 방법에 따라 제조되는 금속 나노플레이트가 제공된다.In another embodiment of the present invention, there is provided a metal nanoplate manufactured according to the method for manufacturing the metal nanoplate.

본 발명의 일 구현예에 따른 금속 나노플레이트의 제조 방법에 따르면, 금속 성장제만 극소량 첨가한 후, 저온에서 수열 합성법을 통해 금속 나노플레이트를 제조하는 바, 매우 단순한 공정으로 금속 나노플레이트를 제조할 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 나노플레이트는 재현성이 우수한 공정을 통해 높은 가격 경쟁력을 갖도록 제조될 수 있다.According to the method of manufacturing a metal nanoplate according to an embodiment of the present invention, a metal nanoplate is manufactured through hydrothermal synthesis at a low temperature after only a small amount of a metal growth agent is added, and a metal nanoplate is manufactured by a very simple process . Accordingly, the metal nanoplate can be manufactured to have high price competitiveness through a process having excellent reproducibility.

한편, 상기 금속 나노플레이트의 제조 방법에서는 친환경적 용매인 물과 같은 용매가 사용되며, 첨가되는 환원제 또한 비독성의 안정한 물질로 인체에 무해하기 때문에 친환경적으로 금속 나노플레이트를 제조할 수 있다.On the other hand, in the method for producing the metal nanoplate, a solvent such as water, which is an environmentally friendly solvent, is used, and the added reducing agent is also nontoxic and stable, and is harmless to the human body, so that the metal nanoplate can be produced eco-friendly.

뿐만 아니라, 상기 제조 방법에서는 고 진공 조건을 요구하는 증착 공정 등이 요구되지 않으므로, 상기 금속 나노플레이트의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.In addition, since the above-mentioned manufacturing method does not require a deposition process requiring high vacuum conditions, the cost competitiveness of the metal nanoplate can be improved.

아울러, 본 발명의 일 구현예에 따른 금속 나노플레이트의 제조 방법에서는 상기 금속 나노플레이트의 크기, 표면 거칠기, 모양 등을 조절할 수 있는 방법이 제시된다. 이에 따라, 상기 금속 나노플레이트는 다양한 크기 및 모양을 갖도록 제조되므로, 각종 반도체 소자, 전자파 차폐, 투명 전극, 광전소재, 촉매, 연료전지, 그리고 잉크, 페이스트, 코팅액 등을 포함하는 인쇄전자용 나노 소재 분야 등 광범위하고 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있다.In addition, a method of controlling the size, surface roughness, shape, and the like of the metal nanoplate according to an exemplary embodiment of the present invention is disclosed. Accordingly, the metal nanoplate is manufactured to have various sizes and shapes. Therefore, the metal nanoplate can be used for a variety of semiconductor devices, electromagnetic wave shielding, transparent electrodes, photoelectric materials, catalysts, fuel cells, And can be widely used in a wide variety of fields.

도 1은 금속 나노플레이트의 제조 단계를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2a 내지 2d는 각각 실시예 1 내지 4 에 따라 제조되는 금속 나노플레이트의 광학현미경 사진들이다.
도 3a 및 3b는 각각 실시예 1에 따라 제조되는 복수 개의 금속 나노플레이트의 크기를 나타내는 SEM 사진과 막대그래프이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조되는 금속 나노플레이트의 엑스선 회절 분석 이미지이다.
도 5a 및 5b는 각각 실시예 5 및 6에 따라 제조되는 금속 나노플레이트의 광학현미경 사진들이다.1 is a schematic view schematically showing a step of manufacturing a metal nanoplate.
2A to 2D are optical microscope photographs of metal nanoplates prepared according to Examples 1 to 4, respectively.
3A and 3B are SEM photographs and bar graphs showing sizes of a plurality of metal nanoplates manufactured according to Example 1, respectively.
4 is an X-ray diffraction analysis image of a metal nanoplate produced according to Example 1. Fig.
5A and 5B are optical microscope photographs of the metal nanoplate produced according to Examples 5 and 6, respectively.

이하, 본 발명의 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention.

본 발명의 구현예에서, "플루오르 화합물" 이란 플루오르(F) 원소를 포함하는 모든 화합물을 총칭하는 개념이다. 즉 "플루오르 화합물" 이란, 플루오르(F) 분자 단분자(F₂) 뿐만 아니라 플루오르(F) 원소를 포함하는 모든 화합물을 의미한다. 아울러, 이는 염소(Cl) 화합물, 브롬(Br) 화합물, 요오드(I) 화합물 및 아스타틴(At) 화합물에 대해서도 이와 마찬가지로 적용된다. 즉, "염소 화합물, 브롬 화합물, 요오드 화합물 및 아스타틴(At) 화합물" 이란 각각의 원소(즉 염소, 브롬, 요오드 및 아스타틴)을 포함하는 모든 화합물을 총칭하는 개념이다.In an embodiment of the present invention, the term "fluorine compound" is a general term for all compounds containing a fluorine (F) element. The term "fluorine compound" means any compound containing a fluorine (F) element as well as a fluorine (F) molecular monomolecule (F ₂ ). This applies equally to chlorine (Cl) compounds, bromine (Br) compounds, iodine (I) compounds and astatine (At) compounds. That is, the term "chlorine compound, bromine compound, iodine compound and astatine (At) compound" is a concept of collectively referring to all compounds including respective elements (i.e., chlorine, bromine, iodine and astatine).

본 발명의 구현예에서, "금속 나노플레이트"란 이차원 평판구조를 갖는 나노 크기의 금속 소재를 의미한다.In an embodiment of the present invention, "metal nanoplate" means a nano-sized metal material having a two-dimensional flat plate structure.

본 발명의 구현예에서, "표면 거칠기가 우수하다"는 것은 금속 나노플레이트의 표면에 금속 나노입자들이 과도하게 응집되어 있지 않은 경우를 의미한다.In the embodiment of the present invention, "excellent surface roughness" means that metal nanoparticles are not excessively aggregated on the surface of the metal nanoplate.

본 발명의 구현예에서, "금속 나노플레이트"의 크기란, 금속 나노플레이트가 가질 수 있는 최대 직경을 의미한다.In embodiments of the present invention, the "size of the metal nanoplate" means the maximum diameter that the metal nanoplate can have.

금속 나노플레이트의 제조 방법Manufacturing method of metal nanoplate

본 발명의 일 구현예에서, 금속 나노플레이트의 제조 방법으로서, 용매, 금속 성장제, 금속 전구체, 캡핑제 및 환원제의 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 용액을 80℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 열처리하여 금속 나노플레이트를 제조하는 단계; 를 포함하며, 상기 금속 성장제는 플루오르 화합물, 염소 화합물, 브롬 화합물 및 요오드 화합물 및 아스타틴(At) 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 나노플레이트의 제조 방법이 제조된다.In one embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal nanoplate, comprising: preparing a mixed solution of a solvent, a metal growth agent, a metal precursor, a capping agent, and a reducing agent; And heat-treating the mixed solution at a temperature ranging from 80 to 200 ° C to produce a metal nanoplate; Wherein the metal growth agent comprises at least one selected from the group consisting of a fluorine compound, a chlorine compound, a bromine compound, and an iodine compound and an astatine (At) compound.

도 1은 금속 나노플레이트의 제조 및 반응을 개략적으로 나타내는 개략도 이다. 이하 이를 자세히 살펴본다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram schematically showing the preparation and reaction of a metal nanoplate. Fig. Hereinafter, it will be described in detail.

먼저, 용매, 금속 성장제, 금속 전구체, 캡핑제 및 환원제의 혼합 용액을 제조한다.First, a mixed solution of a solvent, a metal growth agent, a metal precursor, a capping agent and a reducing agent is prepared.

예시적인 구현예에서, 용매는 물(H₂O), 알코올, 아세톤(C₃H₆O), 메틸에틸케톤(CH₃COC₂H₅, MEK), 에틸렌글리콜(C₂H₆O₂), 포름아미드(CH₃NO), 디메틸포름아미드((CH)NCHO, DMF), 디메틸아세트아미드(C₄H₉NO, DMAc), 디메틸설폭사이드((CH₃)₂SO, DMSO) 및 N-메틸피롤리돈(C₅H₉NO, NMP)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the solvent comprises water (H ₂ O), alcohol, acetone (C ₃ H ₆ O), methyl ethyl ketone (CH ₃ COC ₂ H ₅ , MEK), ethylene glycol (C ₂ H ₆ O ₂ ) , formamide (CH ₃ NO), dimethylformamide ((CH) NCHO, DMF) , dimethylacetamide _{(C 4 H 9 NO, DMAc} ), dimethyl sulfoxide _{((CH 3) 2 SO,} DMSO) , and N- Methyl pyrrolidone (C ₅ H ₉ NO, NMP).

일 구현예에서, 상기 용매는 물일 수 있으며, 이 경우 보다 친환경적으로 금속 나노플레이트를 제조할 수 있다.In one embodiment, the solvent can be water, and in this case, the metal nanoplate can be made more environmentally friendly.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 전구체는 염화구리이무수물 (CuCl_{2 ·}2H₂O), 염화구리(CuCl₂) 및 질산구리(Cu(NO₃)₂)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal precursor may include one or more selected from the group consisting of chloride guriyi anhydride _{(CuCl 2 · 2H 2 O)} , copper chloride (CuCl ₂₎ and copper nitrate (Cu (NO _{3) 2)} have.

한편, 금속 성장제는 금속 전구체가 금속 나노플레이트로 성장시 면 방향으로 성장할 수 있도록 보조하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 금속 플레이트 표면에서 면 방향으로 축적되는 결합에너지로 인하여 환원환경에 강하게 영향을 줄 수 있다.On the other hand, the metal growth agent can assist the metal precursor to grow in the surface direction when growing the metal nanoparticle. Specifically, the binding energy accumulated in the surface direction on the surface of the metal plate can strongly affect the reducing environment.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 성장제는 플루오르 화합물, 염소 화합물, 브롬 화합물 및 요오드 화합물 및 아스타틴(At) 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 금속 성장제는 PbI₂, KI, ICl, BrI, ICl₃, ICl, HBr 및 KBr로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal growth agent may include at least one selected from the group consisting of a fluorine compound, a chlorine compound, a bromine compound, and an iodine compound and an astatine (At) compound. Specifically, ₂ , KI, ICI, BrI, ICI ₃ , ICI, HBr, and KBr.

일 구현예에서, 상기 금속 성장제는 상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 0.3 중량부 내지 0.8 중량부로 포함될 수 있다. 상기 중량부 미만으로 포함되는 경우 금속을 면 방향으로 성장시킬 수 있도록 유도하는 금속 성장제의 역할이 충분하지 못해 금속 나노플레이트 대신 금속 나노입자만 제조되는 문제점이 있을 수 있으며, 상기 중량부를 초과하여 포함되는 경우 금속 나노플레이트가 제조되는 반응 진행이 원활하지 않아 금속 나노플레이트의 제조가 어려울 수 있다.In one embodiment, the metal growth agent may be included in an amount of 0.3 to 0.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal precursor. If the amount of the metal nanoparticles is less than the above-mentioned weight, the metal growth agent may not be sufficient to induce the metal to grow in the planar direction, so that only metal nanoparticles may be prepared instead of the metal nanoparticles. The reaction progress of producing the metal nanoplate is not smooth and it may be difficult to manufacture the metal nanoplate.

예시적인 구현예에서, 상기 캡핑제는 말단기중 하나 이상이 아민(NH₂)으로 구성되어 있는 알킬체인 기반 단분자를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 캡핑제는 헥사데실아민(CH₃(CH₂)₁₅NH₂, HDA), 옥타데실아민(CH₃(CH₂)₁₆CH₂NH₂, ODA), 에틸렌디아민(NH₂CH₂CH₂NH₂, EDA), 올레일아민(CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇CH₂NH₂, OLA) 및 글라이신(NH₂CH₂COOH, Grycine)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the capping agent may comprise an alkyl chain-based monomolecule wherein at least one of the terminal groups is composed of an amine (NH ₂ ), for example the capping agent is hexadecylamine (CH ₃ (CH ₂ ) ₁₅ NH ₂ , HDA), octadecylamine (CH ₃ (CH ₂ ) ₁₆ CH ₂ NH ₂ , ODA), ethylenediamine (NH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ , EDA), oleylamine ₃ (CH ₂ ) ₇ CH = CH (CH ₂ ) ₇ CH ₂ NH ₂ , OLA) and glycine (NH ₂ CH ₂ COOH, Grycine).

일 구현예에서, 상기 캡핑제는 상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 600 내지 700 중량부로 포함될 수 있다. 상기 중량부 미만으로 포함되는 금속 나노플레이트로의 성장 반응이 미비하여 금속 나노플레이트의 제조가 어려울 수 있으며, 상기 중량부를 초과하여 포함되는 경우 정제 후에도, 금속 나노플레이트 혹은 그 인근에 많은 유기물들을 포함하여 불순물들이 많이 존재하도록 제조될 수 있다. 아울러, 상기 중량부를 상당히 초과하는 경우에는 금속 나노플레이트의 제조가 어려울 수 있다.In one embodiment, the capping agent may be included in an amount of 600 to 700 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal precursor. It is difficult to produce the metal nanoplate because the growth reaction to the metal nanoplate containing less than the above weight part is insufficient. When the metal nanoplate is contained in excess of the above weight part, So that a large number of impurities can be produced. In addition, if the weight portion is significantly exceeded, the production of the metal nanoplate may be difficult.

또한, 상기 환원제는 글루코즈, 하이드라진(N₂H₂), 하이드라진 수화물(N₂H_{2 ·}H₂O), 포름알데히드(CH₂O), 하이포아인산나트륨(NaPO₂H₂), 수소화붕소칼륨(KBH₄) 및 아스코르브산(C₆H₄O₃)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.Further, the reducing agent is glucose, hydrazine (N ₂ H _2), hydrazine hydrate _{(N 2 H 2 · H 2} O), formaldehyde (CH ₂ O), sodium hypophosphite (NaPO ₂ H _2), hydrogenated boron potassium ( KBH ₄ ) and ascorbic acid (C ₆ H ₄ O ₃ ).

예시적인 구현예에서, 상기 환원제는 상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 200 내지 300 중량부로 포함될 수 있다. 상기 중량부 미만으로 포함되는 경우환원작용이 미비하여 금속 나노플레이트가 제조되지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 상기 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 환원 반응이 과도하게 진행되어 금속 나노플레이트의 제조가 어려울 수 있다.In an exemplary embodiment, the reducing agent may be included in an amount of 200 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal precursor. If it is contained in an amount less than the above-mentioned weight part, there may be a problem that the metal nano-plate is not produced due to insufficient reducing action, and if it exceeds the above weight part, the reduction reaction proceeds excessively, have.

이후, 혼합 용액을 80℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 합성하여 금속 나노플레이트를 제조한다. 구체적으로, 상기 용매, 금속 성장제, 금속 전구체, 캡핑제 및 환원제를 포함하는 혼합 용액에 수열 합성 공정을 진행하여 금속 나노플레이트를 제조한다. 이때, 상기 공정을 통해 복수 개의 금속 나노플레이트가 제조될 수 있다.Thereafter, the mixed solution is synthesized at a temperature in the range of 80 ° C to 200 ° C to prepare a metal nanoplate. Specifically, a hydrothermal synthesis process is performed on a mixed solution containing the solvent, the metal growth agent, the metal precursor, the capping agent and the reducing agent to prepare a metal nanoplate. At this time, a plurality of metal nano-plates may be manufactured through the above process.

한편, 상기 열처리 공정은 80℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서, 6 내지 48시간 동안 진행될 수 있다. 이때, 상기 열처리 공정시 80℃ 를 초과하는 온도 조건이어야 금속 나노플레이트를 제조할 수 있다. 또한, 상기 열처리 공정은 200℃ 이상의 고온을 필요로 하지 않고 저온에서 진행되며 진공 조건을 요구하지 않으므로 재현성이 우수할 수 있다.Meanwhile, the heat treatment process may be performed at a temperature ranging from 80 ° C to 200 ° C for 6 to 48 hours. At this time, the metal nanoparticle can be manufactured only at a temperature condition exceeding 80 ° C in the heat treatment step. In addition, the heat treatment process does not require a high temperature of 200 ° C or more, proceeds at a low temperature, and does not require a vacuum condition, so that the reproducibility can be excellent.

상기 열처리 공정을 통해 복수 개의 금속 나노플레이트가 제조될 수 있으며, 이때 상기 금속 나노 플레이트는 1 nm 내지 25μm 범위의 크기를 갖도록 제조될 수 있다. 이때, 상기 열처리 공정의 진행 시간 및 온도 조건을 조절함에 따라 상기 금속 나노플레이트의 크기 및/또는 모양이 조절될 수 있다.A plurality of metal nanoplates may be fabricated through the heat treatment process, wherein the metal nanoplate may have a size ranging from 1 nm to 25 μm. At this time, the size and / or shape of the metal nanoplate may be controlled by adjusting the time and temperature of the heat treatment process.

구체적으로, 예를 들어, 100℃의 열처리 온도를 기준으로 상기 열처리 공정이 약 6시간 진행되는 경우, 1 nm 내지 4μm 크기를 갖는 금속 나노플레이트가 제조될 수 있으며, 100℃의 온도를 기준으로 약 24시간 진행되는 경우 상기 금속 나노플레이트의 크기가 10μm까지 커질 수 있고, 24시간을 넘어 48시간 진행되는 경우에는 다시 1 nm 내지 4μm 의 크기를 갖는 금속 나노플레이트가 제조될 수 있다.Specifically, for example, when the heat treatment process is performed for about 6 hours based on a heat treatment temperature of 100 ° C, a metal nanoplate having a size of 1 nm to 4 袖 m can be produced. The size of the metal nanoplate may be increased up to 10 mu m for 24 hours, and the metal nanoplate having a size of 1 nm to 4 mu m may be fabricated for 48 hours over 24 hours.

한편, 상기 열처리 공정의 반응 온도를 조절하여 상기 금속 나노플레이트의 크기 및/또는 모양을 조절할 수도 있는데, 상기 열처리 공정이 약 12시간 수행되는 것을 기준으로, 상기 열처리 온도 조건이 약 110 내지 160 ℃ 인 경우 최대 25 μm의 크기를 갖는 금속 나노플레이트가 제조될 수 있다.Meanwhile, the size and / or shape of the metal nanoplate may be controlled by adjusting the reaction temperature of the heat treatment process. The heat treatment may be performed at a temperature of about 110 to 160 ° C A metal nanoplate having a size of up to 25 占 퐉 can be manufactured.

또한, 상기 열처리 공정의 시간 조건 및 온도 조건은 금속 나노플레이트의 표면에도 영향을 미치는데, 상기 열처리 공정이 90℃ 내지 130℃의 온도 조건하에서 10 내지 14 시간동안 수행되는 경우, 표면에 금속 나노입자 등이 응집되지 않아 보다 매끈한 표면을 갖는 구리 나노플레이트가 제조될 수 있다.The time and temperature conditions of the heat treatment process also affect the surface of the metal nanoplate. When the heat treatment process is performed at a temperature of 90 to 130 ° C for 10 to 14 hours, metal nanoparticles And the like are not agglomerated, so that a copper nanoplate having a smoother surface can be produced.

상술한 금속 나노플레이트의 제조 방법에 따르면, 금속 성장제만 극소량 첨가함으로써 간단한 방법으로 다양한 크기 및 모양을 갖는 구리 나노플레이트를 제조할 수 있다. 이에 따라 다양한 적용분야에 널리 이용될 수 있다.According to the above-described method for producing a metal nanoplate, copper nanoparticles having various sizes and shapes can be produced by a simple method by adding only a small amount of a metal growth agent. And thus can be widely used in various applications.

또한, 상기 금속 나노플레이트의 제조 방법에 따르면, 저온에서 수열 합성법을 통해 금속 나노플레이트를 제조하는 바, 매우 단순한 공정으로 금속 나노플레이트를 제조할 수 있다. 아울러, 상기 제조 방법에서는 환경적 용매인 물과 같은 용매를 사용하므로, 친환경적으로 금속 나노플레이트를 제조할 수 있다. 또한, 상기 제조 방법에서는 고 진공 조건을 요구하는 증착 공정 등이 요구되지 않으므로, 상기 금속 나노플레이트의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the method for manufacturing a metal nanoplate, a metal nanoplate is manufactured through hydrothermal synthesis at a low temperature, and a metal nanoplate can be manufactured by a very simple process. In addition, since a solvent such as water, which is an environmental solvent, is used in the above production method, a metal nanoplate can be produced in an environmentally friendly manner. In addition, since the above-mentioned manufacturing method does not require a vapor deposition process requiring a high vacuum condition, the cost competitiveness of the metal nanoplate can be improved.

아울러, 상기 금속 나노플레이트의 제조 방법은 재현성이 높아 상기 금속 나노플레이트를 대량으로 생산할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the metal nano plate can produce the metal nano plate in a large quantity because of its high reproducibility.

또한, 최근 반도체 소자에서는 금속 나노입자의 플라즈모닉 효과를 이용한 연구도 활발히 진행되고 있으며, 플라즈모닉 분위기 하에서는 금속 나노입자의 크기와 모양에 따라 특정 파장대에서 빛을 흡수, 또는 전기에너지를 생성하기 때문에 금속 나노 입자의 크기와 모양을 다양하게 조절함에 따라 다양한 소자 효율 최적화에 유리하게 작용할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 금속 나노플레이트의 제조 방법에서는 열처리 공정의 수행 시간 및/또는 온도 조건의 조절만을 통해 제조되는 금속 나노플레이트의 크기 및/또는 모양을 용이하게 조절할 수 있으므로, 상기와 같이 플라즈모닉 효과가 요구되는 반도체 분야에서 널리 사용될 수 있다.In recent years, studies on the use of the plasmonic effect of metal nanoparticles have been actively conducted in semiconductor devices. In the plasmonic atmosphere, depending on the size and shape of the metal nanoparticles, light is absorbed at a specific wavelength band, By varying the size and shape of nanoparticles, it can be beneficial to optimize various device efficiencies. Meanwhile, in the method of manufacturing a metal nanoplate according to the present invention, the size and / or shape of a metal nanoplate manufactured through adjustment of a time and / or a temperature condition of a heat treatment process can be easily controlled, It can be widely used in a semiconductor field where an effect is required.

금속 나노플레이트Metal nanoplate

본 발명의 다른 구현예들에서는 상술한 공정을 통해 제조되는 금속 나노플레이트가 제공된다.Other embodiments of the present invention provide a metal nanoplate produced through the process described above.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트는 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양을 가질 수 있다(도 2a 내지 2d 참조).In an exemplary embodiment, the metal nanoplate may have one or more of hexagonal, pentagonal, rectangular, triangular, parallelogram, and trapezoidal shapes (see FIGS.

한편, 상기 금속 나노플레이트는 20nm 내지 80nm의 두께를 가질 수 있으며, 이와 같은 특징들은 열처리 공정의 처리 시간 및 반응 온도에 따라 변화할 수 있다.On the other hand, the metal nanoplate may have a thickness of 20 nm to 80 nm, and such characteristics may vary depending on the treatment time of the heat treatment process and the reaction temperature.

상술한 바와 같이, 상기 금속 나노플레이트는 다양한 크기 및 모양을 갖도록 제조될 뿐만 아니라, 다양한 표면 거칠기를 갖도록 제조된다. 이에 따라, 각종 반도체 소자; 전자파 차폐; 투명 전극; 광전소재; 촉매; 연료전지; 잉크; 페이스트와 코팅액 등을 포함하는 인쇄전자용 나노 소재 분야; 등 다양한 분야에서 널리 사용될 수 있다.As described above, the metal nanoplate is manufactured not only to have various sizes and shapes, but also to have various surface roughnesses. Accordingly, various semiconductor devices; Electromagnetic wave shielding; A transparent electrode; Photoelectric material; catalyst; Fuel cells; ink; A nano material field for printing electronics including pastes and coating liquids; And can be widely used in various fields.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실시예Example

실시예 1(100℃ 온도조건 하에서 12시간 열처리 공정 수행)Example 1 (heat treatment for 12 hours at 100 캜)

구리 나노플레이트의 합성을 위하여 증류수 150 ml에 구리 나노와이어를 구리 나노플레이트로 성장시키는 첨가제인 아이오딘 4.72 mg을 분산시키고 염화구리이수화물 945 mg, 캡핑제인 HDA 6480 mg과 환원제인 글루코즈 2250 mg을 짧은 시간 강렬히 혼합시킨다. 이 선구물질을 오토클레이브 용기에 넣고 100℃ 오일베스 하에 800rpm으로 12시간동안 열처리함으로써 구리 나노플레이트를 제조하였다. 제조하는 공정의 이미지를 도 1에 나타내었다. 이때, 상기 구리 나노플레이트의 평균 직경은 약 4 μm로 추정된다.To synthesize copper nanoplate, 4.72 mg of iodine, which is an additive for growing copper nanowire into copper nanoplate, was dispersed in 150 ml of distilled water, and 945 mg of copper chloride hydrate, 6480 mg of HDA as a capping agent and 2250 mg of glucose as a reducing agent Mix strongly. The precursor was placed in an autoclave vessel and heat-treated at 800 rpm for 12 hours under an oil bath of 100 ° C to produce a copper nanoplate. An image of the manufacturing process is shown in Fig. At this time, the average diameter of the copper nanoplate is estimated to be about 4 μm.

실시예 2(100℃ 온도조건 하에서 6시간 열처리 공정 수행)Example 2 (heat treatment for 6 hours at 100 캜)

상기 실시예 1에서 반응한 조건을 사용하되, 열처리 시간이 6시간이라는 점을 제외하고는 동일한 공정을 수행하여 수 ㎚ 내지 4μm 크기를 갖는 구리 나노플레이트를 제조하였다. 이때, 상기 구리 나노플레이트의 평균 직경은 약 1μm로 추정된다.A copper nanoplate having a size of several nm to 4 탆 was prepared by performing the same process except that the reaction conditions in Example 1 were used and the heat treatment time was 6 hours. At this time, the average diameter of the copper nanoplate is estimated to be about 1 mu m.

실시예 3(100℃ 온도조건 하에서 24시간 열처리 공정 수행)Example 3 (heat treatment process for 24 hours under temperature condition of 100 占 폚)

상기 실시예 1에서 반응한 조건을 사용하되, 열처리 시간이 24시간이라는 점을 제외하고는 동일한 공정을 수행하여 수 ㎚ 내지 10 ㎛ 크기를 갖는 구리 나노플레이트를 제조하였다. 이때, 상기 구리 나노플레이트의 평균 직경은 약 4 μm로 추정된다.A copper nanoplate having a size of several nanometers to 10 micrometers was prepared by performing the same process except that the reaction conditions in Example 1 were used and the heat treatment time was 24 hours. At this time, the average diameter of the copper nanoplate is estimated to be about 4 μm.

실시예 4(100℃ 온도조건 하에서 48시간 열처리 공정 수행)Example 4 (heat treatment for 48 hours at 100 캜)

상기 실시예 1에서 반응한 조건을 사용하되 열처리 시간이 48시간이라는 점을 제외하고는 동일한 공정을 수행하여 수 ㎚ 내지 4 ㎛ 크기의 구리 나노플레이트를 제조하였다. 이때, 상기 구리 나노플레이트의 평균 직경은 약 1 내지 2 μm로 추정된다.A copper nanoplate having a size of several nm to 4 탆 was prepared by performing the same process except that the reaction conditions in Example 1 were used and the heat treatment time was 48 hours. At this time, the average diameter of the copper nanoplate is estimated to be about 1 to 2 mu m.

실시예 5(120℃ 온도조건 하에서 12시간 열처리 공정 수행)Example 5 (heat treatment process for 12 hours under temperature condition of 120 占 폚)

상기 실시예 1에서 반응한 조건을 사용하되, 열처리 온도만 120℃이라는 점을 제외하고는 동일한 공정을 수행하여, 수 ㎛ 내지 25 ㎛ 크기의 구리 나노플레이트를 제조하였다. 이때, 상기 구리 나노플레이트의 평균 직경은 약 6 μm로 추정된다.A copper nanoplate having a size of several 탆 to 25 탆 was prepared by performing the same process except that the reaction conditions in Example 1 were used and only the heat treatment temperature was 120 캜. At this time, the average diameter of the copper nanoplate is estimated to be about 6 占 퐉.

실시예 6(150 온도조건 하에서 12시간 열처리 공정 수행)Example 6 (heat treatment process for 12 hours under 150 temperature condition)

상기 실시예 1에서 반응한 조건을 사용하되, 열처리 온도만 150℃이라는 점을 제외하고는 동일한 공정을 수행하여 수 ㎛ 내지 25 ㎛ 크기의 구리 나노플레이트를 제조하였다. 이때, 상기 구리 나노플레이트의 평균 직경은 약 6 μm로 추정된다.Copper nanoplates having a size of several micrometers to 25 micrometers were prepared by performing the same process except that the reaction conditions in Example 1 were used and only the heat treatment temperature was 150 占 폚. At this time, the average diameter of the copper nanoplate is estimated to be about 6 占 퐉.

실험예 1Experimental Example 1

실시예 1 내지 4에 따라 제조된 구리 나노플레이트의 표면 이미지를 도 2a내지 2d에 나타내었다. 상기 도 2a 내지 2d를 살펴보면, 반응시간이 구리 나노플레이트 성장을 영향을 미쳐, 반응 시간에 따라 구리 나노플레이트의 크기, 모양 및 표면 거칠기가 변화됨을 확인할 수 있었다.Surface images of the copper nanoplate prepared according to Examples 1 to 4 are shown in Figs. Referring to FIGS. 2A to 2D, it can be seen that the reaction time influences the growth of the copper nano plate, and the size, shape and surface roughness of the copper nano plate are changed according to the reaction time.

이에 따라, 구리 나노플레이트의 제조시 반응 시간(즉, 열처리 시간을 조절하여) 적용 분야에 알맞게 크기를 제어할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 특히 반도체 소자; 전자파 차폐; 광전자, 촉매; 연료전지; 및 잉크, 페이스트, 코팅액 등을 포함하는 인쇄전자용 나노 소재 분야; 등 다방면의 기술 분야에서 널리 응용 가능함을 확인할 수 있었다.Accordingly, it was confirmed that the size of the copper nanoplate can be controlled in response to the application time of the reaction time (that is, by adjusting the heat treatment time). Electromagnetic wave shielding; Photoelectron, catalyst; Fuel cells; And a nano material field for printing electronics including ink, paste, coating liquid and the like; It can be confirmed that the present invention can be widely applied in various fields of technology.

한편, 열처리 공정의 수행시간에 따른 구리 나노플레이트의 크기 및 모양 변화 추이를 도 2a 내지 2d를 통해 구체적으로 살펴보면, 실시예 2에 따라 제조되는 구리 나노플레이트는 그 크기가 매우 작게 형성됨을 확인할 수 있었고, 실시예 3에 따라 제조되는 구리 나노플레이트(열처리 시간이 24시간)의 경우 실시예 1에 따라 제조되는 구리 나노플레이트(열처리 시간이 12시간)와 비교하여, 평균적인 구리 나노플레이트의 크기는 유사하지만, 상기 구리 나노플레이트의 표면에 구리 나노 입자들이 훨씬 다수로 응집된 것을 확인할 수 있었다.2A to 2D, the copper nanoplate manufactured according to Example 2 has a very small size, and the size of the copper nano-plate is changed according to the time of the heat treatment process. , And the copper nanoplate prepared according to Example 3 (heat treatment time: 24 hours), the average copper nanoplate size was similar to that of the copper nanoplate prepared according to Example 1 (heat treatment time was 12 hours) However, it was confirmed that copper nanoparticles aggregated much on the surface of the copper nanoplate.

한편, 실시예 4에 따라 제조되는 구리 나노플레이트(열처리시간이 48시간)의 경우, 실시예 1에 따라 제조되는 구리 나노플레이트(열처리 시간이 12시간)와 비교하여, 열처리 시간이 경과함에 따라 구리 나노플레이트의 크기가 다시 작아짐을 확인할 수 있었으며, 이때 표면에 구리 나노 입자들이 훨씬 다수로 응집되어 있음을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of the copper nanoplate manufactured according to Example 4 (heat treatment time is 48 hours), as compared with the copper nanoplate manufactured according to Example 1 (heat treatment time is 12 hours) It was confirmed that the size of the nano plate was reduced again. At this time, it was confirmed that a large number of copper nanoparticles were aggregated on the surface.

이에 따라, 열처리 공정의 수행온도 약 100℃를 기준으로 열처리 공정이 약 12시간인 경우 가장 큰 크기를 가질 뿐만 아니라 표면에 금속 나노입자들이 과도하게 응집되지 않은 구리 나노플레이트를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result, it is confirmed that copper nanoparticles having the largest size and having no excessive aggregation of metal nanoparticles on the surface can be manufactured when the heat treatment process is performed for about 12 hours based on the temperature of about 100 ° C. I could.

실험예 2Experimental Example 2

상기 실시예1에서 구리 나노플레이트 성장에 있어 가장 적절한 반응 시간인 12시간을 기준으로 복수 개의 구리 나노플레이트의 크기를 도 3a내지 b에 나타내었고, 구성성분과 결정 성장 면을 확인하기 위하여 엑스선 회절 분석법을 통하여 분석하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.3A to 3B show the sizes of a plurality of copper nanoplates based on 12 hours, which is the most suitable reaction time for growing the copper nanoplate in Example 1. In order to confirm the constituent components and the crystal growth surface, The results are shown in FIG.

도 3a 내지 도 4를 살펴보면 100℃ 에서 12시간 열처리 기준으로, 복수 개의 금속 나노플레이트가 형성되며, 이때 상기 금속 나노플레이트가 수 nm 내지 10μm의 직경을 가져, 평균적으로 6μm의 직경을 가짐을 확인할 수 있었다. 아울러 도 4를 살펴보면, XRD 패턴에서 구리를 나타내는 결정 면인 (111), (200), (220)이 선명하고 뚜렷하게 나타나므로 실시예 1에 따라 제조되는 금속 나노플레이트는 뛰어난 금속 성질을 가지는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIGS. 3A to 4, a plurality of metal nano-plates are formed on a heat treatment basis at 100 ° C. for 12 hours, and the metal nano-plates have a diameter of several nm to 10 μm and an average diameter of 6 μm there was. 4, the crystal planes (111), (200), and (220) showing copper in the XRD pattern are clearly and distinctly displayed, so that the metal nanoplate manufactured according to Example 1 has excellent metal properties there was.

실험예 3Experimental Example 3

실시예 5 내지 6에 따라 제조된 구리 나노플레이트의 표면 이미지를 도 5a 및 5b에 나타내었다.The surface images of the copper nanoplate prepared according to Examples 5 to 6 are shown in Figs. 5A and 5B.

도 5a 및 5b를 살펴보면, 열처리 온도가 구리 나노플레이트 성장에 영향을 줘 열처리 온도가 높아질수록 구리 나노플레이트의 크기 및 모양이 변화됨을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 구리 나노플레이트의 제조 시 열처리 온도를 조절하여 적용 분야에 알맞게 크기를 제어할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 특히 반도체 소자; 전자파 차폐; 광전자, 촉매; 연료전지; 및 잉크, 페이스트, 코팅액 등을 포함하는 인쇄전자용 나노 소재 분야; 등 다방면의 기술 분야에서 널리 응용 가능함을 확인할 수 있었다.5A and 5B, the heat treatment temperature affected the growth of the copper nano plate. As the heat treatment temperature increased, the size and shape of the copper nano plate varied. Accordingly, it has been confirmed that the size of the copper nano plate can be controlled in accordance with the application field by controlling the heat treatment temperature. Electromagnetic wave shielding; Photoelectron, catalyst; Fuel cells; And a nano material field for printing electronics including ink, paste, coating liquid and the like; It can be confirmed that the present invention can be widely applied in various fields of technology.

한편, 열처리 공정의 온도 조건에 따른 구리 나노플레이트의 크기 및 모양 변화 추이를 구체적으로 살펴보면, 실시예 5에 따라 제조되는 구리 나노플레이트(열처리 공정의 온도가 120℃)의 경우 실시예 6에 따라 제조되는 구리 나노플레이트(열처리 공정의 온도가 120℃)와 비교하여, 수 ㎛ 내지 25 ㎛ 의 크기를 갖는 구리 나노플레이트가 형성되어 크기는 비교적 유사하게 형성되나, 실시예 6에 따라 제조되는 구리 나노플레이트들의 표면에는 굉장히 많은 구리입자들과 나노막대들이 불규칙하게 분포하고 있는 것을 확인할 수 있었다.The copper nanoplate produced according to Example 5 (the temperature of the heat treatment process was 120 ° C.) was prepared according to the same method as Example 6, The copper nano plate having a size of several mu m to 25 mu m is formed and the size is comparatively formed in comparison with the copper nano plate (the temperature of the heat treatment process is 120 DEG C). However, the copper nano plate It was confirmed that very large number of copper particles and nanorods are distributed irregularly on the surface of the metal.

이에 따라, 실시예 1에 따라 제조되는 구리 나노플레이트의 사진과 비교하여 보면, 열처리 공정의 수행시간 12시간을 기준으로 열처리 공정의 온도 조건이 약 120℃인 경우 가장 큰 크기를 가질 뿐만 아니라 표면에 금속 나노입자들이 과도하게 응집되지 않은 구리 나노플레이트를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result, in comparison with the copper nanoplate manufactured according to Example 1, when the temperature condition of the heat treatment process is about 120 ° C., It was confirmed that the copper nanoparticles without excessive aggregation of the metal nanoparticles can be produced.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

Claims (20)

용매, 금속 성장제, 금속 전구체, 캡핑제 및 환원제를 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합 용액을 80℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서 열처리하여 금속 나노플레이트를 제조하는 단계; 를 포함하며,
상기 혼합 용액을 열처리하는 단계는 6 내지 24시간 동안 수행되고,
상기 혼합 용액을 열처리하는 단계에서의 시간 및 온도 조절에 따라 제조되는 금속 나노플레이트의 크기가 조절되고,
상기 금속 성장제는 PbI₂, KI, ICl, BrI, ICl₃, ICl, HBr 및 KBr로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 캡핑제는 헥사데실아민(CH₃(CH₂)₁₅NH₂, HDA), 옥타데실아민(CH₃(CH₂)₁₆CH₂NH₂, ODA), 에틸렌디아민(NH₂CH₂CH₂NH₂, EDA), 올레일아민(CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇CH₂NH₂, OLA) 및 글라이신(NH₂CH₂COOH, Grycine)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 환원제는 글루코즈, 하이드라진(N₂H₂), 하이드라진 수화물(N₂H_2·H₂O), 포름알데히드(CH₂O), 하이포아인산나트륨(NaPO₂H₂), 수소화붕소칼륨(KBH₄) 및 아스코르브산(C₆H₄O₃)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 금속 전구체는 염화구리이무수물(CuCl_2·2H₂O), 염화구리(CuCl₂) 및 질산구리(Cu(NO₃)₂)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 용매는 물(H₂O), 알코올, 아세톤(C₃H₆O), 메틸에틸케톤(CH₃COC₂H₅, MEK), 에틸렌글리콜(C₂H₆O₂), 포름아미드(CH₃NO), 디메틸포름아미드((CH)NCHO, DMF), 디메틸아세트아미드(C₄H₉NO, DMAc), 디메틸설폭사이드((CH₃)₂SO, DMSO) 및 N-메틸피롤리돈(C₅H₉NO, NMP)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 금속 나노플레이트는 복수 개로 제조되고, 4 내지 25μm 범위의 크기 및 20nm 내지 80nm의 두께를 갖는 금속 나노플레이트의 제조 방법.Preparing a mixed solution including a solvent, a metal growth agent, a metal precursor, a capping agent, and a reducing agent; And
Treating the mixed solution at a temperature in a range of 80 ° C to 200 ° C to produce a metal nanoplate; / RTI >
The heat treatment of the mixed solution is performed for 6 to 24 hours,
The size of the metal nanoplate manufactured according to the time and temperature control in the step of heat-treating the mixed solution is controlled,
Wherein the metal growth agent comprises at least one selected from the group consisting of PbI ₂ , KI, ICI, BrI, ICI ₃ , ICI, HBr and KBr,
The capping agent is hexadecyl amine _{(CH 3 (CH 2) 15} NH 2, HDA), octadecylamine _{(CH 3 (CH 2) 16} CH 2 NH 2, ODA), ethylene diamine (NH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ , EDA), oleylamine (CH ₃ (CH ₂ ) ₇ CH═CH (CH ₂ ) ₇ CH ₂ NH ₂ , OLA) and glycine (NH ₂ CH ₂ COOH, Grycine) Including,
The reducing agent is glucose, hydrazine (N ₂ H _2), hydrazine hydrate _{(N 2 H 2 · H 2} O), formaldehyde (CH ₂ O), sodium hypophosphite (NaPO ₂ H _2), hydrogenated boron potassium (KBH ₄ ) And ascorbic acid (C ₆ H ₄ O ₃ )
Wherein the metal precursor comprises at least one selected from the group consisting of copper chloride anhydride (CuCl ₂ .2H ₂ O), copper chloride (CuCl ₂ ) and copper nitrate (Cu (NO ₃ ) ₂ )
The solvent is selected from the group consisting of water (H ₂ O), alcohol, acetone (C ₃ H ₆ O), methyl ethyl ketone (CH ₃ COC ₂ H ₅ , MEK), ethylene glycol (C ₂ H ₆ O ₂ ), formamide ₃ NO), dimethylformamide ((CH) NCHO, DMF) , dimethylacetamide _{(C 4 H 9 NO, DMAc} ), dimethyl sulfoxide _{((CH 3) 2 SO,} DMSO) , and N- methylpyrrolidone ( C ₅ H ₉ NO, NMP).
Wherein the metal nano-plates are made of a plurality of metal nano-plates and have a size ranging from 4 to 25 mu m and a thickness ranging from 20 to 80 nm. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속 성장제는 상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 0.3 중량부 내지 0.8 중량부로 포함되는 금속 나노플레이트의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal growth agent is contained in an amount of 0.3 to 0.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal precursor. 제1항에 있어서,
상기 금속 전구체 100 중량부 기준으로 600 내지 700 중량부의 캡핑제 및 200 내지 300 중량부의 환원제를 포함하는 금속 나노플레이트의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal precursor comprises 600 to 700 parts by weight of a capping agent and 200 to 300 parts by weight of a reducing agent based on 100 parts by weight of the metal precursor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 혼합 용액을 열처리하는 단계는 90℃ 내지 130℃의 온도 조건하에서 10 내지 14시간동안 수행되는 금속 나노플레이트의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of heat-treating the mixed solution is performed for 10 to 14 hours under a temperature condition of 90 ° C to 130 ° C. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속 나노플레이트는 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양을 갖는 금속 나노플레이트의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoplate has a shape of at least one of hexagonal, pentagonal, rectangular, triangular, parallelogram, and trapezoidal shapes. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete

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