KR102016478B1 - Method for preparing dysprosium oxide nanoparticle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로 규칙적인 형상 및 나노미터 단위의 균일한 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법은 수열 합성법을 응용하여 규칙적인 형상 및 나노미터 단위의 균일한 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자를 대량으로 제조할 수 있다. 또한, 과량의 산 사용으로 인한 제조되는 나노입자의 불규칙성, 작업자의 위험 노출 및 공정 설비의 내구성 감소 등과 같은 문제의 해결책을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for producing dysprosium oxide nanoparticles, and more particularly to a method for producing dysprosium oxide nanoparticles having a regular shape and uniform particle size in nanometers. In the method for producing dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention, a large amount of dysprosium oxide nanoparticles having a regular shape and a uniform particle size in nanometers may be manufactured by applying hydrothermal synthesis. It can also provide solutions to problems such as irregularities of nanoparticles produced due to the use of excess acid, risk exposure to workers and reduced durability of process equipment.
Description
본 발명은 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로 규칙적인 형상 및 나노미터 단위의 균일한 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing dysprosium oxide nanoparticles, and more particularly to a method for producing dysprosium oxide nanoparticles having a regular shape and a uniform particle size in nanometers.
최근 휴대용 전자기기의 소형화, 경량화, 다기능화 추세에 따라, 이러한 전자기기에 사용되는 적층형 세라믹 커패시터(Multi Layer Ceramic Capacitor:MLCC) 등과 같은 칩 부품 또한 이러한 추세에 부응하기 위해 개발되고 있다. 적층형 세라믹 커패시터의 소형화, 경량화 및 다기능화를 위해서는, 유전체 티탄산바륨(BaTiO3)의 박막화 및 고적층화를 구현해야 하나, 이를 구현하는 과정에서, 칩 부품의 용량 특성 저하 및 신뢰성 저하 등에 대한 부가적인 문제가 발생된다. 현재, 적층형 세라믹 커패시터의 정전용량을 높이기 위해, 유전체의 주성분이 되는 티탄산바륨(BaTiO3)과 함께 다양한 종류의 첨가제들을 첨가하여 소자 몸체를 제조함으로써, 칩 부품 특성 향상을 꾀하고 있다.Recently, according to the trend of miniaturization, light weight, and multifunctionality of portable electronic devices, chip components such as multi-layer ceramic capacitors (MLCCs) used in such electronic devices have also been developed to meet these trends. For miniaturization, weight reduction, and multifunction of multilayer ceramic capacitors, thinning and high lamination of dielectric barium titanate (BaTiO 3 ) should be implemented. Is generated. At present, in order to increase the capacitance of a multilayer ceramic capacitor, various kinds of additives are added together with barium titanate (BaTiO 3 ), which is a main component of a dielectric, to manufacture device bodies, thereby improving chip component characteristics.
이러한 첨가제들 중 디스프로슘 산화물(Dy2O3) 입자는 유전체층 상에서 산소의 이동도(mobility)를 감소시켜 적층형 세라믹 커패시터의 수명 신뢰성을 향상시키기 위해 사용된다. 그 밖에도, 디스프로슘 산화물 입자는 그 고유의 물리적 및 화학적 특성으로 인하여, 형광분말 활성제, 대자기 변형합금, 자기광학 저장재료, 중성자 흡수제, 금속 첨가제, 광학 유리, 연마제, 감속재, 수소 흡장재, 그리고 그 밖의 고온/고강도 세라믹스 등에 응용될 수 있는 재료이다.Among these additives, dysprosium oxide (Dy 2 O 3 ) particles are used to reduce the mobility of oxygen on the dielectric layer to improve the lifetime reliability of multilayer ceramic capacitors. In addition, the dysprosium oxide particles, due to their inherent physical and chemical properties, have a fluorescence powder activator, a magnetostrictive alloy, a magneto-optical storage material, a neutron absorber, a metal additive, an optical glass, an abrasive, a moderator, a hydrogen absorber, and It is a material that can be applied to high temperature / high strength ceramics.
디스프로슘 산화물 입자를 적층형 세라믹 커패시터와 같은 소형 칩 부품에 사용하기 위해서는 입자들 각각이 균일한 구형의 입자 형태를 가져야 하며, 그 크기 또한 나노미터 단위 크기로 미립화되는 것이 바람직하다. 특히, 최근의 칩 부품 추세에 부응하기 위해서는 디스프로슘 산화물 입자는 100 nm 이하의 입자 크기를 갖고, 이와 더불어 입자들 각각의 크기가 균일하면서도 구형에 가까운 형태를 갖는 것이 이상적이다. In order to use dysprosium oxide particles in small chip components such as multilayer ceramic capacitors, each of the particles must have a uniform spherical particle shape, and the size of the dysprosium oxide particles is preferably atomized to nanometer size. In particular, in order to meet the recent trend of chip components, it is ideal that the dysprosium oxide particles have a particle size of 100 nm or less, and in addition, each particle has a uniform and nearly spherical shape.
종래의 합성법으로는 상의하달식(top-down) 공법에 해당하는 기계적 분쇄 방법및 하의상달식(bottom-up) 공법에 해당하는 졸-겔법 등이 있다. 상기 기계적 분쇄 방법은 규칙적이고 균일한 크기의 나노 입자를 얻기 어려우며, 상기 졸-겔법의 경우 대체적으로 나노 입자가 구형이 아닌 긴 막대 또는 튜브 형태로 합성되어, 칩 부품의 소자 몸체 제조용 첨가제로 사용하기 어려운 실정이다.Conventional synthesis methods include a mechanical grinding method corresponding to a top-down method and a sol-gel method corresponding to a bottom-up method. The mechanical grinding method is difficult to obtain a regular and uniform size of the nanoparticles, in the case of the sol-gel method, the nanoparticles are generally synthesized in the form of a long rod or tube rather than a spherical shape, to be used as an additive for manufacturing a device body of a chip component. It is difficult.
종래 기술로는 한국공개특허공보 제2010-0122226호가 있다.
The prior art is Korean Patent Publication No. 2010-0122226.
본 발명의 목적은 규칙적인 형상 및 나노미터 단위의 균일한 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자를 합성하는 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a method for synthesizing dysprosium oxide nanoparticles having regular shape and uniform particle size in nanometers.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) pH 3 ~ 5의 산 수용액을 제조하는 단계; (b) 마이크로미터 단위 이상의 입자 크기를 갖는 디스프로슘 산화물 분말을 상기의 산 수용액과 혼합하여 디스프로슘 염이 포함된 용액을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 용액을 열처리하는 단계;를 포함하는 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the invention, (a) preparing an acid aqueous solution of pH 3 ~ 5; (b) mixing a dysprosium oxide powder having a particle size of at least micrometer units with the acidic aqueous solution to produce a solution containing dysprosium salts; And (c) heat treating the solution. A method for preparing dysprosium oxide nanoparticles may be provided.
일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서 pH 3 ~ 5의 산 수용액은 HNO3, H3PO4, H2SO4 및 TsOH로부터 선택되는 적어도 하나의 산을 증류수로 희석하여 제조될 수 있다.In one embodiment, the acid solution of pH 3 to 5 in step (a) may be prepared by diluting at least one acid selected from HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 and TsOH with distilled water. .
일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 생성되는 디스프로슘 염은 디스프로슘 질산염, 인산염 및 황산염으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.In one embodiment, the dysprosium salt produced in step (b) may be at least one selected from dysprosium nitrate, phosphate and sulfate.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계의 열처리는 75 내지 95 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the heat treatment of step (c) may be carried out at a temperature of 75 to 95 ℃.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계 전에 상기 (b) 단계에서 생성되는 디스프로슘 염을 요소와 반응시켜 디스프로슘 카보네이트를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, before the step (c) may further comprise the step of reacting the dysprosium salt produced in step (b) with urea to produce dysprosium carbonate.
일 실시예에 있어서, 상기 디스프로슘 산화물 나노입자는 10 nm 내지 40 nm의 입자 크기를 가질 수 있다.
In one embodiment, the dysprosium oxide nanoparticles may have a particle size of 10 nm to 40 nm.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법은 수열 합성법을 응용하여 규칙적인 형상 및 나노미터 단위의 균일한 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자를 대량으로 제조할 수 있다. 또한, 과량의 산 사용으로 인한 제조되는 나노입자의 불규칙성, 작업자의 위험 노출 및 공정 설비의 내구성 감소 등과 같은 문제의 해결책을 제공할 수 있다.
In the method for producing dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention, a large amount of dysprosium oxide nanoparticles having a regular shape and a uniform particle size in nanometers may be manufactured by applying hydrothermal synthesis. It can also provide solutions to problems such as irregularities of nanoparticles produced due to the use of excess acid, risk exposure to workers and reduced durability of process equipment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 기계적 분쇄 방법으로 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자의 SEM 이미지이다.
도 3은 졸-겔법으로 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자의 SEM 이미지이다.1 is a flowchart illustrating a method for preparing dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
2 is an SEM image of dysprosium oxide nanoparticles prepared by a mechanical grinding method.
3 is an SEM image of dysprosium oxide nanoparticles prepared by the sol-gel method.
4 is an SEM image of dysprosium oxide nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Certain terms are defined herein for convenience of understanding the invention. Unless defined otherwise herein, scientific and technical terms used herein have the meanings that are commonly understood by one of ordinary skill in the art. Also, unless specifically indicated in the context, the singular forms "a", "an", and "the" are intended to include their plural forms as well.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법에 대한 흐름도이다. 본 발명의 일 측면에 따르면, (a) pH 3 ~ 5의 산 수용액을 제조하는 단계; (b) 마이크로미터 단위 이상의 입자 크기를 갖는 디스프로슘 산화물 분말을 상기의 산 수용액과 혼합하여 디스프로슘 염이 포함된 용액을 생성하는 단계; 및 (c) 상기 용액을 열처리하는 단계;를 포함하는 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법이 제공될 수 있다.1 is a flowchart illustrating a method for preparing dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention. According to one aspect of the invention, (a) preparing an acid aqueous solution of pH 3 ~ 5; (b) mixing a dysprosium oxide powder having a particle size of at least micrometer units with the acidic aqueous solution to produce a solution containing dysprosium salts; And (c) heat treating the solution. A method for preparing dysprosium oxide nanoparticles may be provided.
본 발명의 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자들은 용매열 합성법(solvothermal synthesis method)을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 용매열 합성법은 액상 합성법의 하나로 고온고압 분위기에서 물 또는 소정의 용액을 이용하여 목적으로 하는 물질을 합성하는 공정이다. Dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention may be synthesized using a solvent thermal synthesis method. The solvent thermal synthesis method is a process of synthesizing a target substance using water or a predetermined solution in a high temperature and high pressure atmosphere as one of liquid phase synthesis methods.
상기 용매열 합성법의 대표적인 예로는 수열 합성법이 있으며, 이러한 합성법을 이용할 경우 기계적 분쇄 방법 또는 졸-겔법 등의 방법을 이용하는 경우에 비해, 금속 산화물 나노입자를 보다 더 효율적으로 제조할 수 있다는 장점이 있으나, 입자들 간의 응집에 따라 수십 nm 단위의 입자 크기를 가지는 금속 산화물의 나노 입자를 제조하는 것이 어렵다. A representative example of the solvent thermal synthesis method is a hydrothermal synthesis method, there is an advantage that the metal oxide nanoparticles can be produced more efficiently than using a mechanical grinding method or a sol-gel method, such synthesis method However, it is difficult to produce nanoparticles of metal oxides having a particle size of several tens of nm depending on the aggregation between particles.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 본원에 기재된 바와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 용매열 합성법를 응용한 금속 산화물 나노입자의 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the embodiment of the present invention provides a method for preparing metal oxide nanoparticles using a solvent thermal synthesis method commonly used in the art to which the present invention pertains as described herein.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법은 먼저 pH 3 ~ 5의 산 수용액을 제조할 수 있다(S110). 상기 pH 3 ~ 5의 산 수용액은 HNO3, H3PO4, H2SO4 및 TsOH로부터 선택되는 적어도 하나의 산을 증류수로 희석하여 제조될 수 있으며, 여기서 상기 산 수용액은 묽은 산 또는 희석된 산 수용액을 의미하는 것으로 의도된다.Referring to FIG. 1, the method for preparing dysprosium oxide nanoparticles according to the present invention may first prepare an acid aqueous solution of pH 3 to 5 (S110). The acid aqueous solution of pH 3 to 5 may be prepared by diluting at least one acid selected from HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 and TsOH with distilled water, wherein the acid aqueous solution is diluted acid or diluted It is intended to mean an aqueous acid solution.
디스프로슘 산화물의 원료 분말로부터 디스프로슘 전구체 이온(또는 염)을 생성하기 위하여 염산과 같은 고농도의 강산을 사용할 경우, 과량의 Cl2 가스가 발생할 가능성이 상당히 높다. 상기 Cl2 가스는 산화력 및 독성이 강하며, 30 ~ 50 ppm의 공기 중에서 30 ~ 60분 정도 노출될 경우 작업자가 사망에 이를 수 있을 정도의 위험성을 가지고 있어 엄격한 공정 통제를 요구한다.When a high concentration of strong acid, such as hydrochloric acid, is used to generate dysprosium precursor ions (or salts) from the raw powder of dysprosium oxide, the possibility of excess Cl 2 gas is quite high. The Cl 2 gas is highly oxidizing and toxic, and exposure to 30 to 60 minutes in 30 to 50 ppm of air has a risk of death, which requires strict process control.
또한, 과량의 염소 이온(Cl-)은 (+) 전하(positive charge)를 가지고 있는 나노 입자와의 정전기적 인력을 통해 나노 입자 주변의 전기적 이중층을 감소시켜 입자들끼리의 응집 현상을 유도한다. 또한, 후술할 요소와의 반응에 있어서, 고농도의 강산에 의한 수산화 이온(hydroxide ion)의 부수적인 발생에 의하여 부산물로서 디스프로슘 수산화물(Dy(OH)3)이 생성되고, 상기 디스프로슘 수산화물은 염소 이온과 마찬가지로 입자들끼리의 응집 현상을 유도하게 된다. 상기 입자 사이의 응집 현상에 의해 수 nm ~ 수십 nm 크기의 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조가 어렵게 된다.In addition, excess chlorine ions (Cl − ) reduce the electrical double layer around the nanoparticles through electrostatic attraction with the nanoparticles having a positive charge, leading to aggregation of the particles. In addition, in reaction with urea to be described later, dysprosium hydroxide (Dy (OH) 3 ) is produced as a by-product due to incidental generation of hydroxide ions due to high concentration of strong acid, and the dysprosium hydroxide is similar to chlorine ions. Induces agglomeration of particles. Agglomeration between the particles makes it difficult to produce dysprosium oxide nanoparticles having a size of several nm to several tens of nm.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 디스프로슘 산화물과 같은 금속 산화물의 나노입자의 제조 공정에 있어서 유독 가스의 발생 가능성이 높고, 강산으로서 작업자에 의한 조작이 어려운 할로겐화 수소 대신에 HNO3, H3PO4, H2SO4 및 TsOH로부터 선택되는 적어도 하나의 산을 증류수로 희석하여 제조된 pH 3 ~ 5의 묽은 산 또는 희석된 산 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, in the embodiment of the present invention, in the process of producing nanoparticles of metal oxides such as dysprosium oxide, there is a high possibility of generating toxic gases, and instead of hydrogen halides, which are difficult to be operated by workers as strong acids, HNO 3 , H 3 PO 4 , Preference is given to using dilute acid or dilute acid aqueous solutions of pH 3 to 5 prepared by diluting at least one acid selected from H 2 SO 4 and TsOH with distilled water.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기의 묽은 산 또는 희석된 산 수용액을 사용함으로써 과량의 강산 사용 대신에 최소한의 산 농도만을 사용할 수 있으며, 과량의 강산 사용에 따른 입자의 응집 및 불균일한 입도 문제 등을 해결할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, by using the dilute acid or the diluted acid aqueous solution, it is possible to use only a minimum acid concentration in place of the use of excess strong acid, agglomeration and uneven particle size of the particles according to the use of excess strong acid Problems can be solved.
이어서, 마이크로미터 단위 이상의 입자 크기를 갖는 디스프로슘 산화물 분말을 상기의 산 수용액과 혼합하여 디스프로슘 염이 포함된 용액을 생성할 수 있다(S120). 일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 생성되는 디스프로슘 염은 상기 (a) 단계에서 제조된 희석된 산 수용액의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 디스프로슘 질산염, 인산염 및 황산염으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 디스프로슘 염이 포함된 용액은 바람직하게는 디스프로슘 +3가 이온을 포함할 수 있다.Subsequently, the dysprosium oxide powder having a particle size of micrometer or more may be mixed with the acid aqueous solution to generate a solution containing the dysprosium salt (S120). In one embodiment, the dysprosium salt produced in step (b) may vary depending on the type of diluted acid aqueous solution prepared in step (a), preferably at least one selected from dysprosium nitrate, phosphate and sulfate It can be one. In addition, the solution containing the dysprosium salt may preferably include dysprosium + trivalent ions.
본 발명의 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법은 하위상달식 공법 중 하나인 용매열합성법의 응용 방법으로서, 상기의 산 수용액을 이용하여 마이크로미터 단위 이상의 입자 크기를 갖는 디스프로슘 산화물 분말(원료)를 용해시켜 이온 상태로 만드는 단계를 포함한다.The method for producing dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention is an application method of a solvent thermal synthesis method, which is one of sub-delivery methods, using dysprosium oxide powder having a particle size of micrometer or more by using the above acid aqueous solution (raw material ) Is dissolved to make it in an ionic state.
예를 들어, 상기 (a) 단계에서 희석된 질산 수용액을 사용할 경우 디스프로슘 산화물 분말(원료)과 상기 질산의 반응식은 하기의 화학식 1과 같다.
For example, in the case of using the diluted nitric acid solution in step (a), the reaction formula of the dysprosium oxide powder (raw material) and the nitric acid is represented by the following Chemical Formula 1.
[화학식 1][Formula 1]
Dy2O3 + 6HNO3 → 2Dy3+ + 6NO3- + 3H2O
Dy 2 O 3 + 6HNO 3 → 2Dy 3+ + 6NO 3+ 3H 2 O
일 실시예에 있어서, 상기 디스프로슘 산화물 분말(원료)을 상기의 산 수용액과 혼합하는 단계는 열처리와 함께 수행될 수 있으며, 상기 열처리는 바람직하게는 75 내지 95 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 있어서, 상기 열처리는 교반 장치 내에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the step of mixing the dysprosium oxide powder (raw material) with the acid aqueous solution may be performed with a heat treatment, the heat treatment may be preferably carried out at a temperature of 75 to 95 ℃. In another embodiment, the heat treatment may be performed in a stirring device.
이어서, 상기 (b) 단계에서 생성되는 디스프로슘 염은 추가적으로 요소와 반응하여 디스프로슘 카보네이트(Dy2(CO3)3)를 생성할 수 있다(S130). 상기의 반응은 상기 (b) 단계에서 생성된 디스프로슘 염이 포함된 용액 내로 요소(urea)를 첨가하거나 또는 상기 용액으로부터 디스프로슘 염을 선택적으로 분리한 후, 요소를 포함하는 수용액 내에 첨가함으로써 이루어질 수 있다.Subsequently, the dysprosium salt produced in step (b) may further react with urea to produce dysprosium carbonate (Dy 2 (CO 3 ) 3 ) (S130). The reaction can be made by adding urea into the solution containing the dysprosium salt produced in step (b) or by selectively separating the dysprosium salt from the solution, and then adding it in an aqueous solution containing urea. .
예를 들어, 상기 (a) 단계에서 희석된 질산 수용액을 사용하여 디스프로슘 질산염이 생성된 경우 상기 디스프로슘 질산염과 요소수의 반응은 요소(CO(NH2)2)가 가수분해되어 생성되는 카보네이트(CO3 2-)와 디스프로슘 질산염의 디스프로슘 +3가 이온이 서로 결합하여 디스프로슘 카보네이트(Dy2(CO3)3)를 생성하도록 일어난다.For example, when dysprosium nitrate is produced using the dilute nitric acid solution in step (a), the reaction between the dysprosium nitrate and urea water is carbonate (CO) produced by hydrolysis of urea (CO (NH 2 ) 2 ). 3 2- ) and dysprosium +3 of dysprosium nitrate occur so that the ions combine with each other to produce dysprosium carbonate (Dy 2 (CO 3 ) 3 ).
일 실시예에 있어서, 상기 디스프로슘 염과 요소의 반응은 열처리와 함께 수행될 수 있으며, 상기 열처리는 바람직하게는 75 내지 95 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 있어서, 상기 열처리는 교반 장치 내에서 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 반응은 상기 디스프로슘 염에 포함된 디스프로슘 +3가 이온의 당량에 대해 과량의 카보네이트 이온이 생성될 수 있는 excess 조건 하에서 10 ~ 40 분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the reaction of the dysprosium salt and urea may be performed with a heat treatment, and the heat treatment may be performed at a temperature of preferably 75 to 95 ° C. In another embodiment, the heat treatment may be performed in a stirring device. In one embodiment, the reaction may be carried out for 10 to 40 minutes under excess conditions in which excess carbonate ions can be produced relative to the equivalent of dysprosium + trivalent ions contained in the dysprosium salt.
이어서, 상기 디스프로슘 염이 포함된 용액 또는 상기 디스프로슘 카보네이트가 포함된 용액은 75 내지 95 ℃의 온도에서의 열처리 공정을 거칠 수 있다.Subsequently, the solution containing the dysprosium salt or the solution containing the dysprosium carbonate may be subjected to a heat treatment at a temperature of 75 to 95 ° C.
상기에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 상기 디스프로슘 산화물 나노입자는 10 nm 내지 40 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 25 nm의 입자 크기를 가질 수 있다. The dysprosium oxide nanoparticles prepared according to one embodiment of the present invention described above may have a particle size of 10 nm to 40 nm, preferably 10 nm to 30 nm, more preferably 10 nm to 25 nm. .
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자의 SEM 이미지를 나타낸 도 4를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자는 나노미터 단위의 입자 크기를 가지는 것을 확인할 수 있으며, 각각의 입자들은 모두 규칙적인 구형(sphere) 또는 구형에 매우 가까운 형상을 가지고 있다.Referring to Figure 4 showing the SEM image of the dysprosium oxide nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention, it can be seen that the dysprosium oxide nanoparticles prepared in accordance with the present invention has a particle size of nanometer units, respectively The particles of all have a regular sphere or a shape very close to a sphere.
또한, 본 발명의 비교예로서 상위하달식 공법 중 하나인 기계적 분쇄 방법 및 하위상달식 공법의 다른 예인 졸-겔법으로 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자의 SEM 이미지를 나타낸 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 디스프로슘 산화물 나노입자가 종래 방법을 통해 제조된 나노입자보다 더 규칙적인 형상 및 균일한 입도 분포를 가지는 것을 확인할 수 있다.
In addition, referring to FIGS. 2 and 3 which show SEM images of dysprosium oxide nanoparticles prepared by the sol-gel method, which is another example of the mechanical grinding method and the lower delivery method, which is one of the upper and lower methods as a comparative example of the present invention. It can be seen that the dysprosium oxide nanoparticles prepared according to one embodiment of the invention have a more regular shape and uniform particle size distribution than the nanoparticles prepared by conventional methods.
상기에 기재한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법은 수열 합성법을 응용하여 규칙적인 형상 및 나노미터 단위의 균일한 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자를 대량으로 제조할 수 있다. 또한, 과량의 산 사용으로 인한 제조되는 나노입자의 불규칙성, 작업자의 위험 노출 및 공정 설비의 내구성 감소 등과 같은 문제의 해결책을 제공할 수 있다.
As described above, the production method of dysprosium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention by applying a hydrothermal synthesis method to produce a large amount of dysprosium oxide nanoparticles having a regular shape and a uniform particle size in nanometers can do. It can also provide solutions to problems such as irregularities of nanoparticles produced due to the use of excess acid, risk exposure to workers and reduced durability of process equipment.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
As mentioned above, although an embodiment of the present invention has been described, those of ordinary skill in the art may add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be modified and changed in various ways, etc., which will also be included within the scope of the present invention.
Claims (6)
(b) 마이크로미터 단위 이상의 입자 크기를 갖는 디스프로슘 산화물 분말을 상기의 산 수용액과 혼합하여 디스프로슘 염이 포함된 용액을 생성하는 단계; 및
(c) 상기 용액을 열처리하는 단계;를 포함하고,
제조된 디스프로슘 산화물 나노 입자는 구형이며, 10 nm 내지 40 nm의 입자 크기를 가지는 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법.
(a) preparing an acid aqueous solution of pH 3 to 5;
(b) mixing a dysprosium oxide powder having a particle size of at least micrometer units with the acidic aqueous solution to produce a solution containing dysprosium salts; And
(c) heat treating the solution;
The dysprosium oxide nanoparticles prepared are spherical and have a particle size of 10 nm to 40 nm.
상기 (a) 단계에서 pH 3 ~ 5의 산 수용액은 HNO3, H3PO4, H2SO4 및 TsOH(tosylic acid)로부터 선택되는 적어도 하나의 산을 증류수로 희석하여 제조되는 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법.
The method of claim 1,
In step (a), the acid solution of pH 3 to 5 is dysprosium oxide nanoparticles prepared by diluting at least one acid selected from HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4, and TsOH (tosylic acid) with distilled water. Method of preparation.
상기 (b) 단계에서 생성되는 디스프로슘 염은 디스프로슘 질산염, 인산염 및 황산염으로부터 선택되는 적어도 하나인 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법.
The method of claim 1,
The dysprosium salt produced in step (b) is at least one selected from dysprosium nitrate, phosphate and sulfate salts.
상기 (c) 단계의 열처리는 75 내지 95 ℃의 온도에서 수행되는 것인 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법.
The method of claim 1,
The heat treatment of step (c) is a method for producing dysprosium oxide nanoparticles is carried out at a temperature of 75 to 95 ℃.
상기 (c) 단계 전에 상기 (b) 단계에서 생성되는 디스프로슘 염을 요소와 반응시켜 디스프로슘 카보네이트를 생성하는 단계를 더 포함하는 디스프로슘 산화물 나노입자의 제조 방법.
The method of claim 1,
A method for producing dysprosium oxide nanoparticles further comprising the step of reacting the dysprosium salt produced in step (b) with urea to produce dysprosium carbonate before step (c).
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol.7, No.3, pp.1-9 (2007)* |
| Nanotechnology, Vol.15, pp.1307-1311 (2004.07.29.)* |
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