KR102005862B1 - Method for preparing ysz nano sol using solvothermal synthesis - Google Patents
Method for preparing ysz nano sol using solvothermal synthesis Download PDFInfo
- Publication number
- KR102005862B1 KR102005862B1 KR1020170112703A KR20170112703A KR102005862B1 KR 102005862 B1 KR102005862 B1 KR 102005862B1 KR 1020170112703 A KR1020170112703 A KR 1020170112703A KR 20170112703 A KR20170112703 A KR 20170112703A KR 102005862 B1 KR102005862 B1 KR 102005862B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solvent
- ysz
- solution
- present
- preparing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G25/00—Compounds of zirconium
- C01G25/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Abstract
본 발명은 (a) 동일한 농도의 지르코늄 아세테이트 용액(zirconium acetate solution, ZAS) 및 이트륨 아세테이트(yttrium acetate solution, YAS)을 용매와 교반해 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 용액에 염기성 물질을 첨가해 pH를 조절하는 단계: 및 (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 용액을 120 내지 150 ℃의 온도에서 용매열 반응시켜 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ) 나노졸을 형성시키는 단계를 포함하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법에 대한 것으로서, 기존의 수열합성법에 비해 현저히 낮은 반응 온도에서 이루어지는 용매열 합성법을 통해 균일하면서도 미세한 고순도 YSZ 나노분말을 제조할 수 있으며, 본 발명에 따라 제조되는 YSZ 나노분말은 높은 경도와 화학적 안정성 및 전도성이 요구되는 세라믹 재료로서 다양한 용도에 사용될 수 있다. (A) preparing a mixed solution by stirring a zirconium acetate solution (ZAS) and a yttrium acetate solution (YAS) at the same concentration with a solvent; (b) adjusting the pH by adding a basic substance to the solution; and (c) heat-treating the solution obtained in the step (b) at a temperature of 120 to 150 ° C to form a yttria-stabilized zirconia , YSZ) nano-sol. The present invention relates to a method for preparing a YSZ nano-sol using a solvent thermo-synthetic method, and more particularly, to a method for producing a uniform high-purity YSZ nano- And the YSZ nano powder prepared according to the present invention can be used for various purposes as a ceramic material requiring high hardness, chemical stability and conductivity.
Description
본 발명은 용매열 합성법을 이용해 산화물 나노 입자를 제조하는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a method for preparing oxide nanoparticles using a solvent thermo-synthetic method.
산화 지르코늄(zirconia)는 상온 및 상압의 조건에서 단사정(monoclinic crystal)의 결정구조를 가지고, 1150℃ 이상의 온도에서는 정방정(tetragonal crystal), 2370℃ 이상의 온도에서는 입방정(cubic crystal)의 구조를 갖는 등 상전이를 거치는데, 순수한 지르코니아는 상기와 같은 상전이 시에 부피 변화를 일으키기 때문에, 내열용 재료 또는 구조용 재료로서 사용되기 어려운 문제가 있다.Zirconia has a monoclinic crystal structure at room temperature and atmospheric pressure, tetragonal crystal at a temperature of 1150 ° C or higher, cubic crystal structure at a temperature of 2370 ° C or higher Since pure zirconia causes volume change at the time of phase transition as described above, there is a problem that it is difficult to use it as a heat resistant material or a structural material.
따라서, 순수한 지르코니아에 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3), 산화세륨(CeO2) 등의 금속산화물을 첨가하여, 상온에서도 정방정 또는 입방정 구조를 유지하도록 결정 구조 변화를 안정화시킨 지르코니아를 제조하고 있으며, 이를 구조용 재료 등으로 이용하고 있다.Therefore, a metal oxide such as calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), or cerium oxide (CeO 2 ) is added to pure zirconia to maintain tetragonal or cubic structure even at room temperature Zirconia has been stabilized to stabilize crystal structure changes, and it is used as structural materials.
그 중에서도, 지르코니아에 산화 이트륨(yttria이 안정화제로서 첨가된 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ)는 상온 및 고온에서 안정하면서도 경도와 전도성이 우수하여 내화물, 고체산화물 연료전지 등 다양한 분야에 유용하다.Among them, yttria-stabilized zirconia (YSZ), which is added as a stabilizer to zirconia, is stable at room temperature and high temperature, and has excellent hardness and conductivity, and is used in various fields such as refractories, solid oxide fuel cells useful.
현재 알려진 YSZ 분말을 제조하는 방법은 크게 고상법과 액상법으로 나눌 수 있다.Currently known methods of producing YSZ powders can be divided into solid phase method and liquid phase method.
고상법에 따르면 원료 분말을 원하는 비율로 건식 혼합한 뒤 고온 소성을 통해 고상 반응시켜 얻을 수 있으나, 미세하면서 균일한 분말을 얻기 어렵고, 고상법은 합성시에 불순물이 유입될 가능성이 크다는 단점이 있다.According to the solid phase method, a raw material powder can be obtained by dry mixing at a desired ratio, followed by solid-phase reaction through high-temperature firing, but it is difficult to obtain fine and uniform powder, and the solid phase method has a disadvantage that impurities are likely to be introduced at the time of synthesis .
이에 반해 액상법은 고상법에 비해 보다 미세하면서 균일한 분말을 순수하게 얻을 수 있다.On the other hand, the liquid phase method can obtain finer and more uniform powder than the solid phase method.
이와 같은 액상법에 의해 YSZ 분말을 합성하는 방법으로서 공침법, 알콕사이드법, 수열합성법 등이 알려져 있다.As a method of synthesizing YSZ powder by such a liquid phase method, a coprecipitation method, an alkoxide method, a hydrothermal synthesis method, and the like are known.
그 중 공침법(co-precipitation)에서는, 먼저 일정량의 지르코니아염과 안정화제염을 칭량한 뒤 물에 용해시켜 혼합 수용액을 만든 후, NH4OH 등의 알칼리 용액을 침전제로 사용하여 수산화물 상태로 침전시킨 다음, 건조 및 하소를 거쳐 YSZ 분말을 제조하게 된다. 이와 같은 공침법에서는 이트리아 성분으로서 이트리아 염화물이나 이트리아 질화물과 같은 염 형태가 사용되는데, 이들 염화물 또는 질화물 형태의 이트리아염은 가격이 높고, 특히 물에 투입 전 원료 칭량 과정에서 공기 중의 수분을 흡착하여 무게 변화를 일으키기 때문에, 목적하는 정확한 몰분율(mol%)의 이트리아가 첨가된 YSZ 분말을 재현성있게 합성하는데 어려움이 있었다.In the co-precipitation process, first, a certain amount of zirconia salt and stabilizer salt are weighed and dissolved in water to prepare a mixed aqueous solution. Then, an alkaline solution such as NH 4 OH is precipitated in a hydroxide state as a precipitant, Followed by drying and calcination to produce YSZ powder. In such coprecipitation method, a salt form such as yttria chloride or yttria nitride is used as the yttria component. These yttria salts in the form of chloride or nitride are high in price, and in particular, in the course of raw material weighing, , It has been difficult to reproducibly synthesize yttria-added YSZ powder having an aimed exact molar fraction (mol%).
한편, 용매열 합성법(solvothermal synthesis)에 속하며 물을 용매로 사용하는 수열합성법은 결정성, 무수 세라믹스 분말을 한 번의 공정으로 제조할 수 있는 액상법이라는 장점을 갖는다. 수열합성법과 고상법 또는 다른 액상법과의 가장 큰 차이점은 고온 하소과정이 필요하지 않다는 점이다. 이는 하소과정 뿐만 아니라 하소과정 이후 불가결하게 따라오는 분쇄과정이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 따라서 분쇄에 의하여 야기될 수 있는 불순물의 유입 및 결함의 생성 등을 억제 할 수 있다. 수열합성법의 또 하나의 장점은 반응시키는 원료물질의 선택과 반응조건이 매우 넓어서 값싼 원료물질을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 분말의 물리적, 화학적 특성의 제어가 용이하여 분말 크기의 미세화 등의 특성을 만족시킬 수 있다. 또한, 제조 공정이 간단하며 저순도의 저렴한 원료에서 고순도의 분말을 대량으로 얻을 수 있다.On the other hand, the hydrothermal synthesis method using water as a solvent belongs to the solvothermal synthesis method has an advantage of a liquid phase method in which a crystalline and anhydrous ceramics powder can be produced by a single process. The greatest difference between hydrothermal synthesis and solid phase or other liquid phase processes is that a hot calcination process is not required. This means that not only the calcination process but also the subsequent crushing process that is indispensable to follow the calcination process is not required. Therefore, it is possible to suppress the inflow of impurities and the generation of defects which may be caused by the pulverization. Another advantage of the hydrothermal synthesis method is that the selection of the raw materials to be reacted and the reaction conditions are so wide that not only cheap raw materials can be used but also the physical and chemical properties of the powders can be easily controlled, . In addition, a high purity powder can be obtained in a large amount from a raw material which is simple and low in purity and low in production process.
이에, 본원 발명자는 용매열 합성법을 기반으로 하는 신규한 YSZ 나노입자 제조방법을 제안하고자 한다.Accordingly, the present inventors propose a novel method for producing YSZ nanoparticles based on a solvent thermo-synthetic method.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 용매열 합성법을 기반으로 하며 기존에 비해 경제적이고 간단한 공정을 통해 고순도의 YSZ 나노졸을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a high purity YSZ nano sol using an economical and simple process based on a solvent thermal synthesis method.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 (a) 동일한 농도의 지르코늄 아세테이트 용액(zirconium acetate solution, ZAS) 및 이트륨 아세테이트(yttrium acetate solution, YAS)을 용매와 교반해 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 용액에 염기성 물질을 첨가해 pH를 조절하는 단계: 및 (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 용액을 120 내지 150 ℃의 온도에서 용매열 반응시켜 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ) 나노졸을 형성시키는 단계를 포함하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법을 제안한다.(A) preparing a mixed solution by stirring a zirconium acetate solution (ZAS) and a yttrium acetate solution (YAS) at the same concentration with a solvent; (b) adjusting the pH by adding a basic substance to the solution; and (c) heat-treating the solution obtained in the step (b) at a temperature of 120 to 150 ° C to form a yttria-stabilized zirconia , YSZ) nano-sol by a solvent thermo-synthesis method.
또한, 상기 단계 (a)에서 상기 단계 (a)에서 ZAS 및 YAS의 농도는 각각 20 %(w/w) 및 3 %(w/w)이며, 상기 ZAS 및 상기 YAS의 중량비는 90 : 10 내지 95 : 5인 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법을 제안한다.The concentration of ZAS and YAS in step (a) is 20% (w / w) and 3% (w / w), respectively, and the weight ratio of ZAS and YAS is 90: 95: 5. The present invention also provides a method for preparing YSZ nanosol using the solvent thermo-synthetic method.
또한, 상기 용매는 물과 에탄올(EtOH)의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법을 제안한다.Further, the present invention proposes a process for preparing YSZ nano sol using a solvent thermo-synthetic method, wherein the solvent is a mixed solvent of water and ethanol (EtOH).
또한, 상기 혼합용매는 물과 에탄올을 50 : 50 내지 75 : 25의 부피비로 포함하는 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법을 제안한다.In addition, the mixed solvent includes water and ethanol in a volume ratio of 50:50 to 75:25. The present invention also provides a method for preparing a YSZ nano sol using the solvent thermo-synthetic method.
또한, 상기 염기성 물질은 수산화암모늄(NH4OH)인 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법을 제안한다.Also, the present invention proposes a process for preparing YSZ nano sol using the solvent thermo-synthetic method, wherein the basic substance is ammonium hydroxide (NH 4 OH).
또한, 상기 용매열 반응은 8 내지 12 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법을 제안한다.Also, the present invention provides a process for preparing a YSZ nano sol using a solvent thermo-synthetic method, wherein the solvent thermal reaction is carried out for 8 to 12 hours.
그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서 상기 제조방법에 의해 제조된 YSZ 나노졸을 제안한다.The present invention also proposes YSZ nano sol prepared by the above production method in another aspect of the invention.
본 발명에 따르면, 기존의 수열합성법에 비해 현저히 낮은 반응 온도에서 이루어지는 용매열 합성법을 통해 균일하면서도 미세한 고순도 YSZ 나노분말을 제조할 수 있으며, 본 발명에 따라 제조되는 YSZ 나노분말은 높은 경도와 화학적 안정성 및 전도성이 요구되는 세라믹 재료로서 다양한 용도에 사용될 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce a homogeneous and fine high-purity YSZ nanopowder through solvent thermal synthesis at a significantly lower reaction temperature than the conventional hydrothermal synthesis. The YSZ nanopowder prepared according to the present invention has high hardness and chemical stability And as a ceramic material requiring conductivity.
도 1은 본 발명에 따른 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법의 공정 흐름도이다.
도 2(a) 내지 도 2(d)는 각각 본원 실시예 1 내지 4에서 제조된 YSZ 나노졸에 대한 X-선 회절분석(XRD) 결과이다.1 is a process flow diagram of a method for producing a YSZ nano sol using a solvent thermal synthesis method according to the present invention.
2 (a) to 2 (d) are X-ray diffraction (XRD) results of the YSZ nano sol prepared in Examples 1 to 4 of the present application.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that the embodiments according to the concepts of the present invention are not intended to be limited to any particular mode of disclosure, but rather all variations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은, 기존의 합성방법에 비해 보다 경제적이고 간단한 공정을 통해 고순도의 YSZ 나노졸을 제조할 수 있는 신규한 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a novel method for producing a high purity YSZ nano sol using a more economical and simple process than the conventional synthesis method.
구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법은, (a) 동일한 농도의 지르코늄 아세테이트 용액(zirconium acetate solution, ZAS) 및 이트륨 아세테이트(yttrium acetate solution, YAS)을 용매와 교반해 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 용액에 염기성 물질을 첨가해 pH를 조절하는 단계: 및 (c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 용액을 120 내지 150 ℃의 온도에서 용매열 반응시켜 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ) 나노졸을 형성시키는 단계를 포함한다.1, a method for preparing a YSZ nanosol using a solvent thermosynthetic method according to the present invention comprises the steps of (a) mixing a zirconium acetate solution (ZAS) and a yttrium acetate solution , YAS) with a solvent to prepare a mixed solution; (b) adjusting the pH by adding a basic substance to the solution; and (c) heat-treating the solution obtained in the step (b) at a temperature of 120 to 150 ° C to form a yttria-stabilized zirconia , YSZ) nano-sol.
이때, 상기 단계 (a)에서 ZAS 및 YAS의 함량비는 최종적으로 제조되는 YSZ 나노졸 내의 지르코니아 및 이트리아의 몰비(ZrO2:Y2O3)에 따라 적절히 조절할 수 있고, 일례로 20 %(w/w) ZAS 및 3 %(w/w) YAS를 중량비 90 : 10 내지 95 : 5로 혼합할 수 있다.In this case, the content ratio of ZAS and YAS in the step (a) can be appropriately adjusted according to the molar ratio (ZrO 2 : Y 2 O 3 ) of zirconia and yttria in the finally prepared YSZ nano sol, for example, 20% w / w) ZAS and 3% (w / w) YAS in a weight ratio of 90:10 to 95: 5.
상기 용매는 후술할 용매열 반응이 120 내지 150 ℃의 저온에서 이루어질 수 있도록 물과 에탄올(EtOH)의 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하며, 더 나아가, 상기 혼합용매는 50 : 50 내지 75 : 25의 부피비로 물과 에탄올을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.Preferably, the solvent is a mixed solvent of water and ethanol (EtOH) so that the thermal reaction of the solvent can be performed at a low temperature of 120 to 150 ° C. Further, the mixed solvent is used in an amount of 50:50 to 75:25 More preferably, water and ethanol are contained in a volume ratio.
한편, 상기 단계 (b)에서 혼합용액의 pH를 9 내지 10으로 조절하기 위해 첨가되는 상기 염기성 물질은 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 일례로 수산화암모늄(NH4OH)이 될 수 있다.Meanwhile, the kind of the basic substance to be added to adjust the pH of the mixed solution to 9 to 10 in the step (b) is not particularly limited, and may be, for example, ammonium hydroxide (NH 4 OH).
상기 단계 (c)에서는 종래의 수열합성법에 비해 현저히 낮은 120 내지 150 ℃의반응 온도로 8 내지 12 시간 동안 용매열 반응을 진행해 YSZ 나노졸을 합성하는 것이 바람직하다.In the step (c), it is preferable to carry out a solvent thermal reaction at a reaction temperature of 120 to 150 ° C, which is significantly lower than that of the conventional hydrothermal synthesis method, for 8 to 12 hours to synthesize YSZ nano sol.
본 단계에서 이루어지는 용매열 반응의 반응온도가 120 ℃ 미만인 경우에는 수열반응이 일어나기 어려운 문제가 있으며, 150 ℃를 초과하는 경우에는 과도한 열로 인해 수열반응속도가 급격히 증가하여 입자의 안정성이 저하되는 문제가 있다.When the reaction temperature of the solvent heat reaction in this step is less than 120 ° C, the hydrothermal reaction is difficult to occur. When the temperature exceeds 150 ° C, the hydrothermal reaction rate is rapidly increased due to excessive heat, have.
또한, 상기 용매열 반응의 반응 시간이 8 시간 미만인 경우에는 충분한 반응이 일어나지 않아 입자형성이 어려운 문제가 있으며, 12 시간을 초과하는 경우에는 입자의 크기가 과도하게 커지고 입자의 안정성도 저하되는 문제가 발생할 수 있다.When the reaction time of the solvent thermal reaction is less than 8 hours, sufficient reaction does not occur and particles are difficult to form. When the reaction time exceeds 12 hours, the particle size becomes excessively large and the stability of the particles deteriorates Lt; / RTI >
전술한 본 발명에 따른 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법은, 기존의 수열합성법에 비해 현저히 낮은 반응 온도에서 이루어지는 용매열 합성법을 통해 균일하면서도 미세한 고순도 YSZ 나노분말을 제조할 수 있으며, 본 발명에 따라 제조되는 YSZ 나노분말은 높은 경도와 화학적 안정성 및 전도성이 요구되는 세라믹 재료로서 다양한 용도에 사용될 수 있다.The method for producing YSZ nano sol using the solvent thermo-synthetic method according to the present invention can produce a homogeneous and fine high purity YSZ nano powder through a solvent thermal synthesis method at a significantly lower reaction temperature than the conventional hydrothermal synthesis method, The YSZ nano powder prepared according to the invention can be used for various applications as a ceramic material requiring high hardness, chemical stability and conductivity.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.The embodiments according to the present disclosure can be modified in various other forms, and the scope of the present specification is not construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present disclosure are provided to more fully describe the present disclosure to those of ordinary skill in the art.
<실시예><Examples>
지르코니아 전구체로서 지르코늄 아세테이트(zirconium acetate, C8H12O8Zr)를 포함하는 20 %(w/w) 지르코늄 아세테이트 용액(ZAS) 이트리아 전구체로서 이트륨 아세테이트(yttrium acetate, C6H9O6Y)를 포함하는 3 %(w/w) 이트륨 아세테이트 용액(YAS)을, 아래 '표 1'에 기재된 부피비에 따라 물 및 에탄올을 포함하는 혼합용매와 함께 교반해 ZA 및 YA를 12.74 %(w/w)의 농도로 포함하는 혼합용액을 제조하였다.A 20% (w / w) zirconium acetate solution (ZAS) containing zirconium acetate (C 8 H 12 O 8 Zr) as a zirconia precursor is mixed with yttrium acetate (C 6 H 9 O 6 Y ) Was stirred with a mixed solvent containing water and ethanol according to the volume ratio described in Table 1 below to give ZA and YA in an amount of 12.74% (w / w) w) was prepared.
이어서, 상기 혼합용액에 수산화암모늄(NH4OH, 16%)를 첨가하고 교반해 용액의 pH를 9 또는 10으로 조절하였다. Ammonium hydroxide (NH 4 OH, 16%) was then added to the mixed solution and the pH of the solution was adjusted to 9 or 10 by stirring.
다음으로, 혼합용액을 테플론 용기에 옮겨 담고 고온 반응 용기에 넣어 아래 '표 1'에 기재된 대로 120℃ 또는 150 ℃에서 12시간 동안 반응시켜 YSZ 나노졸을 얻었다.Next, the mixed solution was transferred into a Teflon container, placed in a high-temperature reaction container, and reacted at 120 ° C or 150 ° C for 12 hours as shown in Table 1 below to obtain a YSZ nano sol.
상기 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 YSZ 나노졸의 결정성은 X선 회절 분석기(X-ray diffraction, MiniFlexⅡ, RIGAKU)를 2 범위로 20-80° 범위로 측정하여 확인하였다. YSZ 나노입자의 비표면적은 비표면적 분석기(BET, Autosorb-iQ, Quantachrome Instrement)를 이용하여 관측하였다.The crystallinity of the YSZ nano sol prepared according to Examples 1 to 4 was confirmed by measuring X-ray diffraction (MiniFlex II, RIGAKU) in two ranges of 20-80 °. The specific surface area of the YSZ nanoparticles was measured using a specific surface area analyzer (BET, Autosorb-iQ, Quantachrome Instrement).
도 2(a) 내지 도 2(d)는 각각 상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 YSZ 나노졸의 XRD 측정 결과이다. 도 2를 참조하면, 물과 에탄올을 75 : 25의 부피비로 포함하는 용매를 사용해 150 ℃에서 용매열 합성을 통해 제조된 실시예 3의 YSZ 나노졸이 가장 높은 결정성을 나타내는 것으로 확인되었다.2 (a) to 2 (d) are XRD measurement results of the YSZ nano sol prepared in Examples 1 to 4, respectively. Referring to FIG. 2, it was confirmed that YSZ nano sol of Example 3 produced by solvent thermo-synthesis at 150 ° C using a solvent containing water and ethanol in a volume ratio of 75:25 exhibits the highest crystallinity.
상기 '표 1'을 참조하면, 물과 에탄올을 50 : 50의 부피비로 포함하는 용매를 사용해 150 ℃에서 용매열 합성을 통해 제조된 실시예 4의 YSZ 나노졸이 가장 큰 비표면적을 나타내는 것으로 확인되었다.Referring to Table 1, it was confirmed that the YSZ nano sol of Example 4 produced by solvent thermo-synthesis at 150 ° C. using a solvent containing water and ethanol in a volume ratio of 50:50 exhibits the largest specific surface area .
Claims (7)
(b) 상기 혼합용액에 염기성 물질을 첨가해 pH를 조절하는 단계: 및
(c) 상기 단계 (b)에서 얻어진 용액을 120 내지 150 ℃의 온도에서 용매열 반응시켜 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ) 나노졸을 형성시키는 단계를 포함하며,
상기 단계 (a)에서 ZAS 및 YAS의 농도는 각각 20 %(w/w) 및 3 %(w/w)이며,
상기 ZAS 및 상기 YAS의 중량비는 90 : 10 내지 95 : 5인 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법.(a) preparing a mixed solution by stirring a zirconium acetate solution (ZAS) and a yttrium acetate solution (YAS) at the same concentration with a solvent;
(b) adjusting the pH by adding a basic substance to the mixed solution; and
(c) forming a yttria-stabilized zirconia (YSZ) nano-sol by reacting the solution obtained in step (b) with a solvent at a temperature of 120 to 150 ° C,
In step (a), the concentrations of ZAS and YAS are 20% (w / w) and 3% (w / w)
Wherein the weight ratio of ZAS and YAS is from 90:10 to 95: 5.
상기 용매는 물과 에탄올(EtOH)의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the solvent is a mixed solvent of water and ethanol (EtOH).
상기 혼합용매는 물과 에탄올을 50 : 50 내지 75 : 25의 부피비로 포함하는 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the mixed solvent comprises water and ethanol in a volume ratio of 50:50 to 75:25.
상기 염기성 물질은 수산화암모늄(NH4OH)인 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the basic substance is ammonium hydroxide (NH 4 OH).
상기 용매열 반응은 8 내지 12 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 용매열 합성법을 이용한 YSZ 나노졸의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the solvent thermal reaction is performed for 8 to 12 hours. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170112703A KR102005862B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method for preparing ysz nano sol using solvothermal synthesis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170112703A KR102005862B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method for preparing ysz nano sol using solvothermal synthesis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190026225A KR20190026225A (en) | 2019-03-13 |
| KR102005862B1 true KR102005862B1 (en) | 2019-08-01 |
Family
ID=65762186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170112703A KR102005862B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method for preparing ysz nano sol using solvothermal synthesis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102005862B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102108183B1 (en) * | 2018-09-18 | 2020-05-08 | 창원대학교 산학협력단 | Method for preparing partially stabilized zirconia using solvent heating process |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101747901B1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-06-16 | 케이씨 주식회사 | Preparation method of yttria-stabilized zirconia |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100419346B1 (en) | 2001-05-17 | 2004-02-19 | 한종수 | Method for preparing porous yttria stabilized zirconia |
| KR100918994B1 (en) | 2002-01-29 | 2009-09-25 | (주) 나노랩 | A method of producing zirconia, yttria stabilized zirconia powders by continuous hydrothermal synthesis reactor |
| KR101205231B1 (en) * | 2004-08-17 | 2012-11-28 | 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 | Method for producing metal oxide sol |
| KR100692642B1 (en) | 2006-04-21 | 2007-03-14 | 한국에너지기술연구원 | The preparation method of thin film electrolyte for solid oxide fuel cell by sol-gel method |
| KR20130070092A (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | 창원대학교 산학협력단 | Method for producing yttrium oxide powders and yttrium oxide powders prepared by the method |
| KR101756695B1 (en) * | 2014-05-29 | 2017-07-12 | 한국세라믹기술원 | Method of preparing Ni/YSZ core-shell structures by using surfactant and ultrasonication |
-
2017
- 2017-09-04 KR KR1020170112703A patent/KR102005862B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101747901B1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-06-16 | 케이씨 주식회사 | Preparation method of yttria-stabilized zirconia |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190026225A (en) | 2019-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI275567B (en) | Method for manufacturing stabilized zirconia | |
| Zhong | Stability and conductivity study of the BaCe0. 9− xZrxY0. 1O2. 95 systems | |
| Li et al. | Characterization and sintering of nanocrystalline CeO2 powders synthesized by a mimic alkoxide method | |
| Han et al. | Co-precipitated synthesis of Al2O3–ZrO2 composite ceramic nanopowders by precipitant and drying method regulation: A systematic study | |
| Dell’Agli et al. | Effect of the carbonate environment on morphology and sintering behaviour of variously co-doped (Ca, Sr, Er, Pr) Samarium-doped Ceria in co-precipitation/hydrothermal synthesis | |
| JP2008024555A (en) | Zirconia fine powder, its manufacturing method and its use | |
| JP5467255B2 (en) | Stabilized zirconia fine particles and method for producing the same | |
| Piva et al. | Azeotropic distillation, ethanol washing, and freeze drying on coprecipitated gels for production of high surface area 3Y–TZP and 8YSZ powders: A comparative study | |
| CN102502798A (en) | Preparation method for monodisperse barium titanate nanopowder | |
| Wang et al. | Coprecipitation synthesis and negative thermal expansion of NbVO 5 | |
| JP6260226B2 (en) | Zirconia-alumina composite sintered body and method for producing the same | |
| JPH03170332A (en) | Zirconium dioxide powder, its manufacture and use as well as sintered product | |
| KR102005862B1 (en) | Method for preparing ysz nano sol using solvothermal synthesis | |
| Köferstein et al. | Sintering of a fine-grained BaCeO 3 powder obtained from a co-precipitation method | |
| CN104973624B (en) | Preparation method of meshy tetragonal phase zirconia nano powder | |
| WO2014035292A2 (en) | Process for producing nano dispersed metal oxides and apparatus for carrying out the same | |
| KR101747901B1 (en) | Preparation method of yttria-stabilized zirconia | |
| Dell'Agli et al. | Agglomeration of 3 mol% Y–TZP powders sythesized by hydrothermal treatment | |
| CN102227378A (en) | Zirconium hydrate powder | |
| CN102227379A (en) | Method for manufacturing zirconium derivative, hydrate, or oxide | |
| JP2001080962A (en) | Zirconia sintered compact and its production | |
| JP3190060B2 (en) | Method for producing fine ceria solid solution tetragonal zirconia powder | |
| RU2600636C2 (en) | Method of producing nanocrystalline powder of zirconium dioxide | |
| CN104311074B (en) | A kind of submicron hercynite and its production and use | |
| Das et al. | Sintered properties and sintering behavior of MgO-ZrO2 composite hydrogel prepared by coprecipitation technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |