KR102323573B1 - 모양과 크기가 균일한 구리 나노입자 및 이의 합성 방법 - Google Patents

모양과 크기가 균일한 구리 나노입자 및 이의 합성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구리 나노입자 및 이의 합성 방법에 관한 것으로, 구리전구체, 안정제 및 환원제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 제1 단계, 상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 제2 단계 및 불활성화 기체 분위기 하에서 상기 제2 용액에 극성용매를 첨가하고 제2 온도로 승온시켜 반응시키는 제3 단계를 포함하고, 극성용매를 사용함으로써 구리 나노입자의 형태를 제어하는 것을 특징으로 하며, 종래 합성 방법으로 합성된 구리 나노입자보다 향상된 크기 및 모양 균일도를 갖는 구리 나노입자를 제공할 수 있다.

Description

모양과 크기가 균일한 구리 나노입자 및 이의 합성 방법{COPPER NANOPARTICLES OF UNIFORM SHAPE AND SIZE, AND METHOD FOR SYNTHESIS THEREOF}
본 발명은 극성용매를 이용하여 환원 경향성이 낮은 구리의 불균등화 반응을 통해 합성된 모양과 크기가 균일한 구리 나노입자 및 이의 합성 방법에 관한 것이다.
구리 나노입자는 다른 전이 금속입자들에 비해 가격이 저렴하고, 뛰어난 전기 전도성과 같은 우수한 물리적, 화학적 특성을 갖고 있기 때문에 전자기기용 전극, 촉매, 바이오 센서와 같은 응용 분야에 많이 이용되고 있다. 특히, 촉매 분야에 이용되는 경우, 이산화탄소의 환원, 알콜 산화 반응 등 에너지 전환 반응용 전기화학 촉매로서 높은 반응성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 촉매에서 대부분의 화학 반응은 촉매의 표면에서 일어나게 되는데, 나노입자는 부피 대비 표면적이 매우 크기 때문에 이러한 특성으로 인해 높은 촉매 활성을 나타낼 수 있는 것이다. 이와 같이, 나노입자의 표면 구조, 노출면에 따라 촉매 활성이 달라진다. 따라서 나노입자의 형상을 정밀하게 제어하는 합성 방법을 개발하는 것은 매우 중요하다.
현재 구리 나노입자를 합성하는 방법은 팔라듐(Pd) 등의 나노입자 시드를 이용한 환원법 (ACS Nano 2015, 9 (3), 3307-3313., Adv. Funct. Mater. 2016, 26 (8), 1208-1216. Chemistry of Materials 2018, 30, 6469-6477.)과 환원제를 이용한 직접 환원법 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3027-3032., Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50 (10560-10564), 10560. Adv. Funct. Mater. 2005, 15 (8), 1277-1284.) 등이 알려져 있다. 그러나 구리의 경우 높은 환원 전이로 인하여 이온의 환원을 유도하기가 쉽지 않기 때문에 모양이나 크기가 불균일하거나 다양한 형상으로 합성하기 어려운 단점이 있다. Cu+ 이온이 Cu2+ 이온과 Cu0 금속으로 전이되는 불균등화 반응을 이용하여 상대적으로 저온의 분위기에서 높은 크기 균일성을 갖는 구리 나노입자를 합성하는 방법이 보고되고는 있으나, 아직까지 구리 나노입자의 높은 균일성을 유지하며 형태를 용이하게 제어할 수 있는 합성 방법에 대해서는 보고된 바 없다.
본 발명의 일 목적은 극성용매를 사용함으로써 구리 나노입자의 형태를 쉽게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 크기 및 모양 균일성을 향상시킬 수 있는, 구리 나노입자의 합성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 구리 나노입자의 합성 방법을 통해 합성된 크기 및 모양이 균일한 구리 나노입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 구리 나노입자의 합성 방법은 구리전구체, 안정제 및 환원제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 제1 단계, 상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 제2 단계 및 불활성화 기체 분위기 하에서 상기 제2 용액에 극성용매를 첨가하고 제2 온도로 승온시켜 반응시키는 제3 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도는 100 내지 300 ℃일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구리전구체는 CuBr, CuBr2, CuCl, CuCl2, Cu(NO3)2, CuSO4 및 CuCo3 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안정제는 트리옥틸포스핀옥사이드(trioctylphoshineoxide, TOPO), 트리옥틸포스핀 (trioctylphosphine, TOP), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine, TPP), 트리페닐포스핀옥사이드(triphenylphosphine oxide, TPPO), 트리옥틸포스핀 셀레나이드(trioctylphosphine selenide, TOP-Se), 다이페닐포스핀(diphenylphophine, DPP) 및 다이페닐포스핀옥사이드(diphenylphosphine oxide, DPPO) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 환원제는 탄화수소계 아민으로서 구체적으로는 올레일아민(oleylamine), 옥틸아민(octylamine), 노닐아민 (nonylamine), 헵틸아민(heptylamine), 헥실아민(hexylamine), 펜틸아민(pentylamine), 도데실아민(dodecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 헥사데실아민 (hexadecylamine), 세틸아민(cetylamine), 디옥틸아민(dioctylamine), 디데실아민(didecylamine), 디도데실아민(didodecylamine) 및 디세틸아민(dicetylamine)중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성용매는 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide, DMF), 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide, DMAC) 및 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성용매는 디메틸포름아마이드이고, 상기 제3 단계에서, 상기 디메틸포름아마이드가 구리전구체 중량 100 대비 300 내지 310의 중량부로 첨가되는 경우, 상기 구리 나노입자는 나노 스피어 형태로 합성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성용매는 디메틸포름아마이드이고, 상기 제3 단계에서, 상기 디메틸포름아마이드가 구리전구체 중량 100 대비 120 내지 130의 중량부로 첨가되는 경우, 상기 구리 나노입자는 나노 큐브 형태로 합성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 극성용매는 디메틸포름아마이드이고, 상기 제3 단계에서, 상기 디메틸포름아마이드가 구리전구체 중량 100 대비 380 내지 390의 중량부로 첨가되는 경우, 상기 구리 나노입자는 나노 팔면체 형태로 합성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 위한 구리 나노입자는 상기 구리 나노입자의 합성 방법에 따라 제조된다.
일 실시예에서, 상기 구리 나노입자가 나노 스피어인 경우, 상기 나노 스피어의 크기는 54 내지 63 nm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구리 나노입자가 나노 큐브인 경우, 상기 나노 큐브의 크기는 50 내지 70 nm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구리 나노입자가 나노 팔면체인 경우, 상기 나노 팔면체의 크기는 40 내지 56 nm일 수 있다.
본 발명에 따르면, 합성 시 극성용매를 이용함으로써 크기 및 모양 균일성이 향상된 구리 기반 나노입자를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 극성용매의 양을 다양하게 조절함으로써 구리 기반 나노 입자의 모양을 구형, 정육면체형, 깎은 정팔면체 및 정팔면체형 등으로 다양한 형태로 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 합성한 구리 나노 스피어를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 (a)는 FE-SEM 분석을 통해 얻은 저배율에서의 구리 나노 스피어 입자의 이미지이고, (b) 및 (c)는 TEM 분석을 통해 얻은 고배율에서의 구리 나노 스피어 입자의 이미지이고, (d)는 합성된 구리 나노 스피어 입자의 평균 크기 및 표준 편차를 나타내는 그래프이고, (d)는 합성된 구리 나노 스피어의 X선 회절(XRD) 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따라 합성한 구리 나노 큐브를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a)는 FE-SEM 분석을 통해 얻은 저배율에서의 구리 나노 큐브 입자의 이미지이고, (b) 및 (c)는 TEM 분석을 통해 얻은 고배율에서의 구리 나노 큐브 입자의 이미지이고, (d)는 합성된 구리 나노 큐브 입자의 평균 크기 및 표준 편차를 나타내는 그래프이고, (d)는 합성된 구리 나노 큐브 입자의 X선 회절(XRD) 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따라 합성한 구리 나노 팔면체를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 FE-SEM 분석을 통해 얻은 저배율에서의 구리 나노 팔면체 입자의 이미지이고, (b) 및 (c)는 TEM 분석을 통해 얻은 고배율에서의 구리 나노 팔면체 입자의 이미지이고, (d)는 합성된 구리 나노 팔면체 입자의 평균 크기 및 표준 편차를 나타내는 그래프이고, (d)는 합성된 구리 나노 팔면체 입자의 X선 회절(XRD) 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 따라 합성된 구리 나노입자를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는 FE-SEM 분석을 통해 얻은 구리 나노입자의 이미지이고, (b)는 TEM 분석을 통해 얻은 구리 나노입자의 이미지이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 극성용매를 이용하여 형태를 제어할 수 있는 구리 나노입자 합성 방법과 상기 합성 방법을 통해 합성된 크기 및 모양이 균일한 구리 나노입자를 제공한다.
먼저, 본 발명의 구리나노입자 합성 방법은 구리전구체, 안정제 및 환원제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 제1 단계 및 상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
구리 전구체는 최종 반응 후에 구리가 될 수 있는 원료물질을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 구리를 직접 가공하거나 반응시키지 않고 이들의 원료 물질인 구리 전구체를 사용하여 반응시킴으로써 구리 나노입자를 제조할 수 있다. 일례로, 구리 전구체는 브롬화구리, 염화구리, 질산구리, 황산구리, 탄산구리 등을 일 수 있다. 구체적으로, 구리 전구체는 CuBr, CuBr2, CuCl, CuCl2, Cu(NO3)2, CuSO4 및 CuCo3 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 구리 전구체는 CuBr일 수 있다. 그러나 본 발명에서 구리 전구체는 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 반응 후 구리가 될 수 있는 물질이라면 어느 물질이나 제한 없이 사용될 수 있다.
안정제는 입자의 합성에서 높은 표면 에너지를 갖는 나노입자의 표면을 안정화시켜 응집을 제어하며 불균등화 반응에서 결정 성장 속도를 제어하는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서 안정제는 불균등화 반응을 유도할 수 있다. 일례로, 안정제는 트리옥틸포스핀옥사이드(trioctylphoshineoxide, TOPO), 트리옥틸포스핀 (trioctylphosphine, TOP), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine, TPP), 트리페닐포스핀옥사이드(triphenylphosphine oxide, TPPO), 트리옥틸포스핀 셀레나이드(trioctylphosphine selenide, TOP-Se), 다이페닐포스핀(diphenylphophine, DPP) 및 다이페닐포스핀옥사이드(diphenylphosphine oxide, DPPO) 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 안정제는 트리옥틸포스핀옥사이드(trioctylphoshine oxide, TOPO)일 수 있다.
환원제는 구리 이온의 환원을 용이하게 하기 위해 첨가되는 물질을 의미하며, 환원제를 사용하여 합성 반응을 수행하는 경우 구리 전구체를 환원시켜 구리 나노입자를 제조할 수 있다. 일례로, 환원제는 탄화수소계 아민으로서 구체적으로는 올레일아민(oleylamine), 옥틸아민(octylamine), 노닐아민 (nonylamine), 헵틸아민(heptylamine), 헥실아민(hexylamine), 펜틸아민(pentylamine), 도데실아민(dodecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 헥사데실아민 (hexadecylamine), 세틸아민(cetylamine), 디옥틸아민(dioctylamine), 디데실아민(didecylamine), 디도데실아민(didodecylamine) 및 디세틸아민(dicetylamine) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 환원제는 올레일아민(oleylamine)일 수 있다.
상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 단계는 상기 제1 용액 내에서 합성 반응에 영향을 줄 수 있는 불순물 및 수분 등을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 이 때, 제1 온도는 약 100 내지 300 ℃일 수 있고, 바람직하게는 제1 온도는 100 내지 130 ℃일 수 있다. 그러나 제1 용액의 불순물 및 수분을 제거할 수 있는 온도라면 특별히 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 구리 전구체로 CuBr, 안정제로 TOPO, 환원제로 올레일아민을 이용하여 제조하는 경우, 제2 단계에서 제1 온도는 약 125 ℃일 수 있다.
그런 다음, 불활성화 기체 분위기 하에서 상기 제2 용액에 극성용매를 첨가하고 제2 온도로 승온시켜 반응시키는 제3 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에서 극성용매를 사용함으로써 구리 나노입자의 크기 및 모양 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 극성용매의 양을 다양하게 조절하여 구리 나노입자의 모양을 구형, 정육면체형, 정팔면체형 등 다양한 형태로 합성할 수 있다. 이러한 효과를 극대화시키기 위해 본 발명에서 극성용매는 높은 끓는점을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 극성용매는 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide,DMF), 디메틸아세트아미드 (Dimethylacetamide, DMA) 및 디메틸설폭사이드 (Dimehyl sulfoxide, DMSO) 중에서 선택된 어느 하나 일 수 있고, 바람직하게는. 극성용매는 디메틸포름아마이드(DMF)일 수 있다. 디메틸포름아마이드는 대표적인 극성 유기용매 중 하나로, 끓는점은 약 153℃이다.
이 때, 제2 용매에 첨가되는 극성용매의 양에 따라 구리 나노입자의 형태를 용이하게 제어할 수 있다. 구체적으로는, 극성용매와 구리전구체 중량비에 따라 구리 나노입자의 형태를 용이하게 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 극성용매로 디메틸포름아마이드(DMF)를 사용하고, 상기 디메틸포름아마이드가 구리전구체 중량 100 대비 300 내지 310의 중량부로 첨가되는 경우, 상기 구리 나노입자는 나노 스피어 형태로 합성될 수 있다. 이 때, 나노 스피어의 크기는 약 54 내지 63 nm일 수 있고, 바람직하게는, 나노 스피어의 크기는 약 55 내지 60 nm일 수 있다.
다른 실시예에서, 극성용매로 디메틸포름아마이드(DMF)를 사용하고, 상기 디메틸포름아마이드가 구리전구체 중량 100 대비 120 내지 130의 중량부로 첨가되는 경우, 상기 구리 나노입자는 나노 큐브 형태로 합성될 수 있다. 이 때, 나노 큐브의 크기는 약 50 내지 70 nm일 수 있고, 바람직하게는, 나노 큐브의 크기는 약 55 nm 내지 65 nm 일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 극성용매로 디메틸포름아마이드(DMF)를 사용하고, 상기 디메틸포름아마이드가 구리전구체 중량 100 대비 380 내지 390의 중량부로 첨가되는 경우, 상기 구리 나노입자는 나노 팔면체 형태로 합성될 수 있다. 이 때, 나노 팔면체의 크기는 약 40 내지 56 nm일 수 있고, 바람직하게는, 나노 팔면체의 크기는 약 44 nm 내지 65 nm 일 수 있다.
불활성화 기체는 다른 원소와 반응을 하지 않는 안정한 기체로, 예를 들어, 헬륨, 질소, 아르곤 및 제논 등과 같은 기체를 의미한다. 본 발명에서는 불활성화 기체 종류를 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 본 발명에서 불활성화 기체는 질소일 수 있다.
제2 온도는 극성용매의 끓는점보다 높은 온도일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 온도는 약 100 내지 300 ℃일 수 있고, 바람직하게는 제2 온도는 270 내지 280 ℃일 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되지는 않는다. 일례로, 본 발명에서 제2 온도는 제1 온도보다 높은 온도일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 구리 전구체로 CuBr, 안정제로 TOPO, 환원제로 올레일아민, 극성용매로 디메틸포름아마이드를 사용하는 경우, 제1 온도는 약 125 ℃일 수 있고, 제2 온도는 약 270 ℃일 수 있다.
본 발명의 구리 나노입자 합성 방법으로 합성된 구리 나노입자는 종래의 합성 방법에 따라 합성된 구리 나노입자보다 모양과 크기가 균일하게 합성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 구리 나노입자의 형태를 용이하게 조절할 수 있고, 크기 및 모양이 균일한 구리 나노입자를 합성할 수 있다. 합성된 구리 나노입자는 촉매 분야, 전자기기 분야, 광학 분야 및 의학 분야 등에서 응용될 수 있다. 특히, 촉매 분야는 나노입자의 형태 및 크기 의존성이 높기 때문에, 본 발명의 합성 방법으로 합성된 크기 및 모양이 균일한 구리 나노입자를 촉매 분야에 응용하는 경우, 촉매의 효율성을 향상시킬 수 있다. 촉매 사용 환경에 따라 사용되는 구리 나노입자의 형태를 용이하게 제어할 수 있다.
실시예 1: 구리 나노 스피어의 합성
250ml 3구 플라스크에 0.7746 g의 CuBr와 11.595 g의 TOPO, 및 73.17 g의 올레일아민을 넣어 제1 용액을 제조한 후, 상기 제1 용액을 125 ℃까지 승온한 뒤, 3 시간 동안 진공 처리를 하여 용액 내에서 합성 반응에 영향을 줄 수 있는 불순물 및 수분을 제거한 제2 용액을 제조하였다. 질소 분위기 하에서, 상기 제2 용액에 극성용매인 디메틸포름아마이드(DMF) 2.36 g(CuBr 대비 1:3.05 비율)을 첨가한 후, 270℃까지 승온시킨 뒤 120분 동안 반응시킴으로써, 수 나노미터의 입자 크기를 가지는 구리 기반 나노 스피어를 합성하였다. 상기 반응 후 상온까지 식힌 후에 헥산(hexane)을 이용하여 원심분리를 통해 총 2회 정제하였고, 정제한 구리기반 나노 입자를 무수 톨루엔에 분산시켜 보관함으로써, 본 발명의 실시예 1에 따른 구리 나노 스피어를 얻었다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 합성한 구리 나노 스피어를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, (a), (b) 및 (c)에서 크기 및 모양이 균일한 구리 나노 스피어가 합성된 것을 확인할 수 있고, (d)를 통해 합성된 구리 나노 스피어의 평균 크기는 약 57.9 nm이고, 표준편차는 약 2.2 nm임을 알 수 있다. 또한, (e)를 통해 합성된 입자가 구리 입자인 것을 확인할 수 있다.
실시예 2: 구리 나노 큐브의 합성
디메틸포름아마이드(DMF)를 0.944 g(CuBr 대비 1:1.22 비율) 첨가하는 것을 제외하고는, 본 발명의 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 구리 나노 큐브를 합성하였다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따라 합성한 구리 나노 큐브를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, (a), (b) 및 (c)에서 크기 및 모양이 균일한 구리 나노 큐브가 합성된 것을 확인할 수 있고, (d)를 통해 합성된 구리 나노 큐브의 평균 크기는 약 60.2 nm이고, 표준편차는 약 4.5 nm임을 알 수 있다. 또한, (e)를 통해 합성된 입자가 구리 입자인 것을 확인할 수 있다.
실시예 3: 구리 나노 팔면체의 합성
디메틸포름아마이드(DMF)를 2.982 g(CuBr 대비 1:3.85 비율) 첨가하는 것을 제외하고는, 본 발명의 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 구리 나노 팔면체를 합성하였다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따라 합성한 구리 나노 팔면체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, (a), (b) 및 (c)에서 크기 및 모양이 균일한 구리 나노 팔면체가 합성된 것을 확인할 수 있고, (d)를 통해 합성된 구리 나노 팔면체의 평균 크기는 약 47.8 nm이고, 표준편차는 약 3.6 nm임을 알 수 있다. 또한, (e)를 통해 합성된 입자가 구리 입자인 것을 확인할 수 있다.
비교예 1: 구리 나노입자의 합성
극성용매인 디메틸포름아마이드(DMF)를 첨가하는 것을 제외하고는, 본 발명의 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 구리 나노 입자를 합성하였다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 따라 합성된 구리 나노입자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 1 내지 3과 비교해볼 때, (a) 및 (b)에서 크기와 모양이 균일하지 않은 구리 입자가 합성된 것을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 구리전구체, 안정제 및 환원제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 제1 단계;
    상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 제2 단계; 및
    불활성화 기체 분위기 하에서 상기 제2 용액에 극성용매를 첨가하고 제2 온도로 승온시켜 반응시키는 제3 단계;를 포함하며,
    상기 극성용매는 디메틸포름아마이드이고,
    상기 제3 단계에서 상기 디메틸포름아마이드의 첨가되는 양이 구리전구체 중량 100 대비 300 내지 310의 중량부인 경우에는 구리 나노입자는 나노 스피어 형태로 합성되는 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  2. 구리전구체, 안정제 및 환원제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 제1 단계;
    상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 제2 단계; 및
    불활성화 기체 분위기 하에서 상기 제2 용액에 극성용매를 첨가하고 제2 온도로 승온시켜 반응시키는 제3 단계;를 포함하며,
    상기 극성용매는 디메틸포름아마이드이고,
    상기 제3 단계에서 상기 디메틸포름아마이드의 첨가되는 양이 구리전구체 중량 100 대비 120 내지 130의 중량부인 경우에는 구리 나노입자는 나노 큐브 형태로 합성되는 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  3. 구리전구체, 안정제 및 환원제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 제1 단계;
    상기 제1 용액을 제1 온도로 승온시키고 진공처리하여 제2 용액을 제조하는 제2 단계; 및
    불활성화 기체 분위기 하에서 상기 제2 용액에 극성용매를 첨가하고 제2 온도로 승온시켜 반응시키는 제3 단계;를 포함하며,
    상기 극성용매는 디메틸포름아마이드이고,
    상기 제3 단계에서 상기 디메틸포름아마이드의 첨가되는 양이 구리전구체 중량 100 대비 380 내지 390의 중량부인 경우에는 구리 나노입자는 나노 팔면체 형태로 합성되는 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 온도는 100 내지 300 ℃인 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구리전구체는 CuBr, CuBr2, CuCl, CuCl2, Cu(NO3)2, CuSO4 및 CuCo3 중에서 선택된 어느 하나인,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안정제는 트리옥틸포스핀옥사이드(trioctylphosphine oxide, TOPO), 트리옥틸포스핀 (trioctylphosphine, TOP), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine, TPP), 트리페닐포스핀옥사이드(triphenylphosphine oxide, TPPO), 트리옥틸포스핀 셀레나이드(trioctylphosphine selenide, TOP-Se), 다이페닐포스핀(diphenylphosphine, DPP) 및 다이페닐포스핀옥사이드(diphenylphosphine oxide, DPPO) 중에서 선택된 어느 하나인 것인,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원제는 올레일아민(oleylamine), 옥틸아민(octylamine), 노닐아민 (nonylamine), 헵틸아민(heptylamine), 헥실아민(hexylamine), 펜틸아민(pentylamine), 도데실아민(dodecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine), 헥사데실아민 (hexadecylamine), 세틸아민(cetylamine), 디옥틸아민(dioctylamine), 디데실아민(didecylamine), 디도데실아민(didodecylamine) 및 디세틸아민(dicetylamine) 중에서 선택된 어느 하나인 것인,
    구리 나노입자의 합성 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따라 제조된,
    구리 나노입자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구리 나노입자가 나노 스피어인 경우,
    상기 나노 스피어의 크기는 54 내지 63 nm인 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 구리 나노입자가 나노 큐브인 경우,
    상기 나노 큐브의 크기는 50 내지 70 nm인 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 구리 나노입자가 나노 팔면체인 경우,
    상기 나노 팔면체의 크기는 40 내지 56 nm인 것을 특징으로 하는,
    구리 나노입자.
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