KR20070073775A - 고순도 은 입자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면활성제 또는 환원제의 첨가가 불필요하거나 최소량의 표면활성제만이 요구되는, 고순도 은 입자 및 콜로이드의 합성방법에 관한 것이다. 당해 합성방법은, 옥살산은을 합성하는 단계(i), 옥살산은을 적절한 캐리어 속에 분산시키는 단계(ii) 및 캐리어 속에 분산된 옥살산은을 100℃ 이상으로 가열하는 단계(iii)를 포함한다. 반응 조건, 캐리어, 및 표면활성제 형태에 따라, 각종 형태 인자와 크기를 갖는 은 입자 및 콜로이드를 합성할 수 있다.

옥살산, 옥살산은, 은 입자, 고순도, 박테리아 내성

Description

고순도 은 입자의 제조방법 {Method of production of high purity silver particles}

본 발명은 옥살산은(silver oxalate)을 적절한 케리어 속에 분산시키고 100℃ 이상의 열을 가하여 옥살산은을 분해시킴으로써 은 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

화학적 환원법, 광화학 반응, 초음파 화학반응 및 기체 증발법을 포함하되 이로써 제한되지 않는, 은 입자의 합성방법이 다수 개발되어 있다. 이들 방법 중에서, 화학적 환원법이 이의 제조 용이성으로 인하여 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 화학적 환원법을 사용하여 제조된 은 분말은 환원 공정 동안에 사용되는 환원제, 표면활성제 및 불순물 이온에 의해 오염될 수 있으며, 이는 높은 전도도를 요하는 전자 공학 분야 또는 고순도를 요하는 박테리아 내성 분야에서 제한 인자로서 제공될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 표면활성제 또는 환원제가 불필요하거나 최소량의 표면활성제만이 요구되는, 고순도 은 분말 및 은 콜로이드의 제조방법이 바람직하다.

본 발명의 목적은 표면활성제 또는 환원제가 불필요하거나 최소량의 표면활성제만이 요구되는 방법으로 고순도 은 입자 및 콜로이드를 합성하는 것이다. 본 발명에서, 당해 목적은 옥살산은을 적절한 캐리어 속에 분산시키고 100℃ 이상의 온도에서 옥살산은을 열적 분해시켜 고순도 은 입자 및 콜로이드를 제조함으로써 달성된다.

본 발명의 방법에 따르는 은 입자 및 콜로이드의 합성방법은, 옥살산은을 합성하는 단계(i), 옥살산은을 적절한 캐리어, 예를 들면, 물, 알코올 등 및 하나 이상의 캐리어의 배합물 속에 분산시키는 단계(ii) 및 캐리어 속에 분산된 옥살산은을 대기압을 초과하는 압력하에 100℃ 이상으로 가열하는 단계(iii)를 포함한다.

이와 같은 사항 및 기타의 본 발명의 특징, 목적 및 이점들은 바람직한 양태에 관한 상세한 설명 및 청구의 범위 및 이와 관련된 도면에 의해 더욱 용이하게 이해될 것이다.

도 1은 실시예 1에 기재된 조건하에 수득된 은 입자의 현미경 사진이다.

도 2는 실시예 2에 기재된 조건하에 수득된 은 입자의 현미경 사진이다.

도 3은 실시예 3에 기재된 조건하에 수득된 은 입자의 현미경 사진이다.

도 4는 실시예 4에 기재된 조건하에 수득된 은 입자의 현미경 사진이다.

도 5는 실시예 5에 기재된 조건하에 수득된 은 입자의 현미경 사진이다.

도 6은 실시예 6에 기재된 조건하에 수득된 은 입자의 현미경 사진이다.

[본 발명을 수행하기 위한 최적의 방식]

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 양태를 다음과 같이 기술할 수 있다.

본 발명에서, 은 입자 및 콜로이드의 제조방법은 옥살산은(Ag₂C₂O₄)의 합성 단계(i), 옥살산은을 적절한 캐리어, 예를 들면, 물, 알코올 등 및 하나 이상의 캐리어의 배합물 속에 분산시키는 단계(ii) 및 캐리어 속에 분산된 옥살산은을 대기압을 초과하는 압력하에 100℃ 이상으로 가열하여 옥살산은을 분해시켜 은 입자 또는 콜로이드를 형성시키는 단계(iii)를 포함한다.

수용성 은 화합물로 이루어진 제1 용액 및 옥살산염 화합물로 이루어진 제2 용액을 함께 혼합하여 옥살산은을 침강시킨다. 은 화합물을 AgNO₃일 수 있다. 옥살산염 화합물은 옥살산나트륨 또는 옥살산일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 화합물에 한정되지 않으며, 옥살산은을 혼합하에 형성시키는 화합물들의 임의의 두 가지 용액이 포함될 수 있다. 물 세정 단계 후에, 물 세정 단계를 바람직하게는 2회 이상 수행하여, 불순물 이온을 옥살산은 침전으로부터 제거한다. 옥살산은은 은 분말 또는 콜로이드 합성의 출발 재료로서 사용한다.

합성된 옥살산 은을 적절한 캐리어 속에 분산시킨다. 옥살산은은 캐리어에 임의의 상당한 정도로 용해되지 않지만, 초음파 처리에 의해 고형 입자로서 분산된다. 적절한 캐리어로는, 열을 효과적으로 전달하기 위해 옥살산은을 분산시킬 수 있는 모든 유형의 캐리어가 포함될 수 있다. 캐리어는, 표면활성제와 유사하게 거 동하여, 옥살산은의 열분해로부터 제조된 은 입자의 응집을 방지하는 특성을 갖도록 선택된다. 예를 들면, 알코올은 알킬 및 하이드록시 그룹으로 이루어진다. 일반적으로, 알킬 그룹은 소수성이고 하이드록시 그룹은 친수성이다. 소수성과 친수성을 둘 다 갖는 유기 재료가 표면활성제로서 중요한 역할을 할 수 있다. 그러나, 탄소수가 높은 유기 재료는 주로 소수성으로 되는 경향이 있어서, 본 발명의 방법에서 표면활성제로서 작용하는 능력이 손실되는 경향이 있을 수 있다. 일반적으로, 탄소수가 높은 유기 재료는 더 우수한 표면활성제 특성을 갖는다. 그러나, 본 발명에서, 탄소수가 높은 유기 재료는 은 입자를 응집시키는 것으로 관찰된다. 추가로, 탄소수가 높은 유기 재료는 물과 잘 혼합되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 탄소수가 낮은 메틸, 에틸 및 프로필 알코올로 한정된다. 또한, 물이 본 발명의 수행에 효과적이다. 따라서, 적절한 캐리어는 에틸 알코올, 메틸 알코올, 프로필 알코올, 물 또는 하나 이상의 이들의 배합물로 이루어질 수 있다.

본 발명의 수행을 위해 선택된 캐리어는 모두 비점이 낮다. 예를 들면, 물은 100℃, 메틸 알코올은 64.65℃, 에틸 알코올은 78.3℃ 및 프로필 알코올은 82℃이다. 따라서, 분산된 옥살산은을 갖는 캐리어를 용기 중에서 100℃ 이상으로 가열하는 경우, 압력은 항상 대기압을 초과한다. 통상적인 반응 압력은, 물을 캐리어로 사용하는 경우 약 1.86 ×10⁵N/㎡이고, 에틸 알코올을 캐리어로 사용하는 경우 약 5.31 ×10⁵N/㎡이다. 옥살산은의 열 분해 과정에서, 옥살산은(Ag₂C₂O₄)은 은(Ag) 및 이산화탄소(CO₂)로 분해된다. 즉, Ag₂C₂O₄ = 2Ag + 2CO₂. 이산화탄소 기체는 옥 살산은의 열분해 동안 방출되고, 캐리어 증기는 필요한 만큼 배출될 수 있지만, 약 6.89 ×10⁴N/㎡ 미만의 압력 강하는 은 입자의 품질에 영향을 끼치지 않는다.

캐리어에 분산된 옥살산은을 폐쇄된 반응기 속에 넣고, 분산된 옥살산은과 캐리어를 100℃ 이상으로 가열하여 각종 형태 인자의 은 분말 또는 콜로이드를 합성한다.

당해 방법에서는 임의로 표면활성제를 사용하여 은 입자의 응고 또는 응집을 방지할 수 있다. 표면활성제를 옥살산은의 제조에 사용되는 수용성 은 또는 옥살산염 용액에 가할 수 있거나, 두 가지 용액을 혼합함으로써 옥살산은이 제조된 후에 가할 수 있다. 당해 방법에서 사용되는 표면활성제로는 음이온성 표면활성제, 양이온성 표면활성제, 양쪽성 표면활성제, 비이온성 표면활성제, 형광화학적 표면활성제, 중합체성 표면활성제 및 이들의 배합물이 포함될 수 있으며, 표면활성제는 은 입자의 형성을 돕기 위해, 은 플레이트를 파쇄시키기 위해 또는 은 플레이트가 응고되는 것을 방지하기 위해 가할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 표면활성제로는 PVP(폴리비닐 피롤리돈) 및 젤라틴이 포함된다.

표면활성제의 첨가량과는 무관하게 본 발명의 방법으로 은 입자 또는 콜로이드를 수득할 수 있지만, 표면활성제의 첨가량을 은의 80중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 은 10g을 반응기에 넣는 경우, PVP 및 젤라틴과 같은 표면활성제 중량은 8g 이하여야 한다.

실시예 1

옥살산은 2.8g을 증류수 300cc에 넣고 10분 동안 초음파 처리하여 옥살산은 입자를 분산시켰다. 분산된 옥살산은을 130℃에서 15분 동안 반응시켜, 도 1에 나타낸 바와 같은 은 입자를 함유하는 용액을 수득하였다.

실시예 2

옥살산은 28g을 에틸 알코올 1000cc에 넣고 10분 동안 초음파 처리하여 옥살산은 입자를 분산시켰다. 분산된 옥살산은을 134℃에서 15분 동안 반응시켜, 도 2에 나타낸 바와 같은 은 분말을 수득하였다.

실시예 3

옥살산은 70mg을 에틸 알코올 1000cc에 넣고 10분 동안 초음파 처리하여 옥살산은 입자를 분산시켰다. 분산된 입자를 135℃에서 25분 동안 반응시켜, 도 3에 나타낸 바와 같은 나노크기의 은 입자를 수득하였다.

실시예 4

옥살산은 4.2g을 물(50용적%)과 에틸 알코올(50용적%)의 혼합 용액에 넣고 당해 용액을 130℃에서 15분 동안 반응시켜, 도 4에 나타낸 바와 같은 0.5㎛ 크기의 은 입자를 합성하였다.

실시예 5

물 1ℓ 중의 옥살산은 4.2g에 PVP(폴리비닐 피롤리돈) 30중량%를 넣고 초음파 처리하여 옥살산은 입자를 분산시켰다. 분산된 입자를 135℃에서 20분 동안 반응시켜, 도 5에 나타낸 바와 같은 0.5㎛ 이하의 은 입자를 합성하였다.

실시예 6

물 1ℓ 중의 옥살산은 28g에 젤라틴 10g을 넣고 초음파 처리하여 옥살산은 입자를 분산시켰다. 분산된 입자를 135℃에서 15분 동안 반응시켜, 도 6에 나타낸 바와 같은 50nm 이하의 은 입자를 합성하였다.

높은 전도성 및 박테리아 내성과 같은 고유의 특성으로 인하여, 은 입자는 전자 공학 산업 뿐만 아니라 박테리아 내성이 요구되는 다른 산업에서 광범위하게 사용된다.

본 발명은, 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며 청구의 범위에 명시된 바와 같은 본 발명의 요지를 전혀 제한하지 않는 특정한 바람직한 양태들 및 또 다른 양태들에 의해 기술된다.

Claims (19)

1. 고체 옥살산은 입자를 캐리어에 분산시키는 단계(a) 및

   분산된 옥살산은을 대기압을 초과하는 압력하에 100℃ 이상으로 가열하여 옥살산은을 은 입자로 분해시키는 단계(b)를 포함하는, 은 입자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 단계(a) 전에, 은 화합물로 이루어진 제1 용액과 옥살산염 화합물로 이루어진 제2 용액을 혼합하여 옥살산은을 제조하는 단계를 추가로 포함하는, 은 입자의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(b)의 가열 단계 전에, 표면활성제를 분산된 옥살산은에 가하는 단계를 추가로 포함하는, 은 입자의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 표면활성제가 음이온성 표면활성제, 양이온성 표면활성제, 양쪽성 표면활성제, 비이온성 표면활성제, 형광화학적 표면활성제, 중합체성 표면활성제 및 이들의 배합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 혼합 단계 전에, 표면활성제를 제1 용액에 가하는 단계를 추가로 포함하는, 은 입자의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 표면활성제가 음이온성 표면활성제, 양이온성 표면활성제, 양쪽성 표면활성제, 비이온성 표면활성제, 형광화학적 표면활성제, 중합체성 표면활성제 및 이들의 배합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
7. 제2항에 있어서, 혼합 단계 전에, 표면활성제를 제2 용액에 가하는 단계를 추가로 포함하는, 은 입자의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 표면활성제가 음이온성 표면활성제, 양이온성 표면활성제, 양쪽성 표면활성제, 비이온성 표면활성제, 형광화학적 표면활성제, 중합체성 표면활성제 및 이들의 배합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분산 단계(a)가, 옥살산은을 캐리어에 가하고 옥살산은과 캐리어의 혼합물을 초음파 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 은 입자의 제조방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 캐리어가 물, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 프로필 알코올 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
11. 제2항에 있어서, 은 화합물이 AgNO₃인, 은 입자의 제조방법.
12. 제2항에 있어서, 옥살산염 화합물이 옥살산나트륨 및 옥살산을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
13. 제2항에 있어서, 옥살산은을 물로 세정하여 불순물을 제거하는 옥살산은의 제조 단계를 추가로 포함하는, 은 입자의 제조방법.
14. 제4항에 있어서, 표면활성제가 PVP(폴리비닐 피롤리돈) 및 젤라틴을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
15. 제6항에 있어서, 표면활성제가 PVP(폴리비닐 피롤리돈) 및 젤라틴을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
16. 제8항에 있어서, 표면활성제가 PVP(폴리비닐 피롤리돈) 및 젤라틴을 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 은 입자의 제조방법.
17. 제3항에 있어서, 표면활성제가 단계(b)의 은의 80중량% 미만인, 은 입자의 제조방법.
18. 제5항에 있어서, 표면활성제가 단계(b)의 은의 80중량% 미만인, 은 입자의 제조방법.
19. 제7항에 있어서, 표면활성제가 단계(b)의 은의 80중량% 미만인, 은 입자의 제조방법.

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