KR100295735B1 - 팔라듐무기복합막제조용진공증착장치및그장치를이용한제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 팔라듐 무기복합막 제조용 진공증착장치 및 그 장치를 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공성 지지체 표면에 팔라듐 막을 상온 저진공하에서 증착시킬 수 있도록 증착진공로, 확산펌프, 테플론 밸브, 가열기, 온도계측기 등을 포함하는 진공증착장치를 구비하고, 이 장치를 이용하여 팔라듐 유기화합물을 승화시킨 다음, 그 유입량을 조절하면서 다공성 지지체 표면에 침적시키고, 지지체의 뒷면에 상온 저진공하에서 수소 기체를 유입하여 팔라듐을 금속으로 환원시켜서 다공성 지지체의 기공에 충전시킴으로써 상온 저진공에서 높은 증기압을 나타내는 금속 유기화합물을 사용하여 증착속도를 용이하게 조절할 수 있고, 형성된 막은 높은 표면에너지를 갖고 있어서 비교적 저온에서 효과적으로 열처리할 수 있으며 특히 특정 기체의 투과량을 종래에 비하여 매우 향상시킬 수 있는 팔라듐 무기복합막 제조용 진공증착장치 및 그 장치를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 팔라듐 무기복합막 제조용 진공증착장치 및 그 장치를 이용한 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공성 지지체 표면에 팔라듐 막을 상온 저진공하에서 증착시킬 수 있도록 증착진공로, 확산펌프, 테플론 밸브, 가열기, 온도계측기 등을 포함하는 진공증착장치를 구비하고, 이 장치를 이용하여 팔라듐 유기화합물을 승화시킨 다음, 그 유입량을 조절하면서 다공성 지지체 표면에 침적시키고, 지지체의 뒷면에 상온 저진공하에서 수소 기체를 유입하여 팔라듐을 금속으로 환원시켜서 다공성 지지체의 기공에 충전시킴으로써 상온 저진공에서 높은 증기압을 나타내는 금속 유기화합물을 사용하여 증착속도를 용이하게 조절할 수 있고, 형성된 막은 높은 표면에너지를 갖고 있어서 비교적 저온에서 효과적으로 열처리할 수 있으며 특히 특정 기체의 투과량을 종래에 비하여 매우 향상시킬 수 있는 팔라듐 무기복합막 제조용 진공증착장치 및 그 장치를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
주기율표상 8B족에 속하는 전이금속들중 팔라듐(Pd), 백금(Pt)은 다른 전이금속과는 달리 화학증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition) 연구에 가장 좋은 안정한 카보닐 화합물들이 거의 없고, 또한 상기 카보닐 화합물 대신에 Pd(C3H5)2등과 같이 형성된 π-알릴 착물을 PdSx와 같은 합금촉매의 제조에 사용하였으나, 이들 시약은 화학적 안정도가 떨어져 상업화되지 않았다.
"유기금속화합물 증착법"의 모태가 되는 방법으로 유기금속화합물 이외의 일반적인 화합물들을 전구체로 사용할 때 "화학증착법"이라 부른다. 예를 들어, PdCl2, Pd(acac)2("acac"는 아세틸아세토네이트임) 등의 이온성 화합물들이 주로 전구체로 사용되며, 이들은 유기금속화합물들에 비하여 산화상태가 높다. 이 전구체들은 금속상태보다 승화점이 훨씬 낮고, 대기에서 화학적으로 안정하여 다루기 쉬운 장점이 있다. 그러나, 승화점이 아직 200℃ 이상이고 승화점과 열분해 온도가 크게 차이가 나지 않아 전구체를 지지체 표면까지 이동시키는 방법이 까다롭고, 또한 증착속도를 제어하지 못하는 단점이 있다. 이로 인하여 높은 수소투과선택성을 가진 복합막을 제조하기가 어렵고, 또한 고온에서 전구체를 이동시킴에 따라 막제조의 수율이 떨어지는 문제가 있다. 성공적인 방법으로는 정량된 전구체 시료를 지지체 바로 앞 가까이에 놓고 진공하에 승화 온도 및 열분해 온도까지 일정한 속도로 가열하여 지지체에 증착시키는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 통상적으로 휘발성이 큰 유기금속화합물의 경우에는 적용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 이러한 화학증착법으로는 전구체 유입량이 지속적으로 조절되기 어렵고, 치밀한 무기막의 제조를 위한 끝마무리가 300 ∼ 400℃에서의 소성과정에 의존해야 하는 문제가 있다.
또한, 스퍼터링법은 서로 다른 금속들 사이의 증기압 차이가 작아서 합금막의 제조에 유리하여 합금의 조성을 비교적 용이하게 조절할 수 있는 반면, 증기상태의 금속과 충돌하는 지지체 표면의 온도가 보통 800℃ 이상 올라간다. 따라서, 고온에서의 소성효과 때문에 치밀한 박막의 제조에는 기술적인 어려움이 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 개선하여 간단한 방법으로 다공성 지지체 표면에 팔라듐 막을 상온 저진공하에서 증착시킬 수 있도록 증착진공로, 확산펌프, 테플론 밸브, 가열선, 온도계측기 등을 포함하는 진공증착장치를 구비하고, 이 장치를 이용하여 팔라듐 유기화합물을 승화시켜서 그 유입량을 조절하면서 다공성 지지체 표면에 침적시키고, 지지체의 뒷면에 상온 저진공하에서 수소 기체를 유입하여 팔라듐을 금속으로 환원시켜서 다공성 지지체의 기공에 증착함으로써 상온 저진공에서 높은 증기압을 나타내어서 증착속도를 용이하게 조절할 수 있고, 형성된 막은 높은 표면에너지를 갖고 있어서 비교적 저온에서 효과적으로 열처리할 수 있으며, 특히 특정 기체의 투과량을 종래에 비하여 매우 향상시킬 수 있는 팔라듐 무기복합막 제조용 진공증착장치 및 그 장치를 이용한 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무기복합막을 제조할 수 있는 진공증착장치를 개략적으로 나타낸 구성개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 증착진공로 2 : 전구체 용기
3 : 테프론 밸브 4 : 다공성 지지체
5 : 가열선 6 : 온도계측기
7 : 확산펌프 8 : 진공펌프
9 : 수소유입펌프
본 발명은 유기금속 전구체를 지지체 표면에 열분해시켜서 복합막을 제조하는 증착장치에 있어서, 다공성 지지체(4)와 전구체 용기(2)로부터 유입된 전구체를 반응시키도록 구비된 증착진공로(1)와; 상온에서 일정한 저진공을 유지하고, 전구체를 승화시킬 수 있는 전구체 용기(2)와; 승화된 전구체의 유입량을 조절하도록 전구체 용기(2)와 증착진공로(1)의 유로에 위치된 테플론 밸브(3)와; 상기 다공성 지지체(4)를 가열할 수 있도록 다공성 지지체의 뒷면에 설치된 가열선(5)과; 상기 가열선(5)으로부터 가열된 다공성 지지체(4)의 온도를 측정할 수 있는 온도계측기(6)와; 상기 가열선(5)으로부터 가열된 다공성 지지체(4)의 뒷면의 진공도를 일정하게 유지할 수 있도록 구비된 확산펌프(7)와; 상기 증착로(1)의 진공을 유지하도록 구비된 진공펌프(8)와; 그리고 상기 가열선(5)으로부터 가열된 다공성 지지체(4)의 뒷면에 수소기체를 유입할 수 있도록 구비된 수소유입펌프(9)를 포함하는 팔라듐 무기복합막의 제조장치를 그 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 진공증착장치를 이용한 무기복합막의 제조방법을 포함하는 바, 본 발명에 따른 제조방법은 유기금속 전구체를 지지체와 근거리에 위치하도록 하고, 진공하에서 승화 온도 및 열분해 온도까지 가열하여 지지체에 상기 유기금속 전구체를 증착시키는 방법에 있어서, 상온 저진공에서 다음 화학식 1로 표시되는 유기금속 전구체를 승화시키고, 승화된 유기금속 전구체의 유입량을 임의로 조절하여 200 ∼ 300℃로 가열된 다공성 지지체 표면에 증착시킨 다음, 100 ∼ 150℃에서 지지체의 반대면으로 수소 기체를 유입시키는 팔라듐 무기복합막의 제조방법을 특징으로 한다.
상기 화학식 1에서 M은 Pd 또는 Ni를 나타낸다.
일반적으로 금속에 대한 배위 리간드로 시클로펜타디엔일과 알릴기는 팔라듐 금속에 안정한 화합물들을 형성한다. 이 리간드로부터 합성되는 Pd［알릴］［시클로펜타디엔일］은 상온에서 매우 높은 증기압을 가지며, 18e-화합물로 결정질 상태에서 대기 중에서도 장시간 안정하다. Pd［알릴］［시클로펜타디엔일］이 상온에서 매우 높은 증기압으로 진공에서 약 200℃까지 안정하므로 증착온도 250℃인 지지체 표면까지 열분해됨이 없이 깨끗이 계속적으로 이동될 수 있다. 이러한 잇점은 팔라듐 박막의 제조에서 막의 형성 속도를 쉽게 제어할 수 있게 한다. 기공을 막아 막을 제조하는 과정은 단순한 반도체 박막의 그것과 큰 차이가 있다. 즉, 지지체의 기공에 막을 제조하는데 있어서 전구체의 유입량이 초기에 낮으면 전구체가 기공 내부 깊숙히 확산되어 막의 형성이 어렵다. 따라서, 초기에는 매우 높은 전구체 유입량으로 인한 표면에 전구체들의 응축이 필요하며, 어느 정도 큰 기공들이 막힌 뒤, 증착 속도를 유입량 조절에 의하여 낮추면 치밀한 팔라듐막이 비로소 형성된다. 전구체 유량은 증착온도, 진공도에 의하여 그 최대치가 결정되나, 진공도를 높이는 쪽이 전구체를 안전하게 이동시킨다. 그러나, 종래의 열분해 증착의 경우, 증착온도 역시 증착진공로의 기본진공도에 영향을 받는다. 즉, 진공도가 높을수록 증착온도가 낮아진다. Pd［알릴］［시클로펜타디엔일］는 < 1.0×10-3㎜Hg에서는 250℃ 이하에서, 1.0 ∼ 5.0×10-3㎜Hg에서 250 ∼ 350℃에서 각각 증착이 일어난다. 이것은 열적으로 탈착된 알릴 및 시클로펜타디엔일 리간드들이 서로 결합하여 금속표면을 이탈하는 것을 주위의 기체들이 방해하기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 증착온도를 낮추고 막 제조수율을 높이기 위한 방법으로 수소 기체를 사용함으로써 Pd［알릴］［시클로펜타디엔일］의 증착온도를 상온까지 내릴 수 있다. 이때, 지지체 표면에서 도달한 유기금속 전구체는 지지체의 기공으로부터 확산되어 나오는 수소 기체와 반응하여 분해되어 표면에만 국한된 은색의 무기막을 형성한다. 이는 종래의 열분해 증착과 비교하여 기공의 내부 깊이까지 증착이 일어날 수 있다. 따라서, 지지체의 표면으로부터 가까운 기공내부까지 연속적으로 증착시켜 기계적 강도가 큰 무기막을 제조하기 위하여 처음에는 200 ∼ 300℃에서 열적으로 표면에 가까운 기공 내부까지 전구체들을 증착시킨 후, 지지체의 온도를 150℃ 이하로 내려 수소확산에 의하여 표면에 치밀한 막을 제조할 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명을 첨부도면의 진공증착장치를 개략적으로 도시한 도 1의 구조에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 진공증착장치중 전구체 용기(2)에서는 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 전구체를 상온 저진공하에서 승화시킨 다음, 이를 증착진공로(1)로 이송한다.
상기 전구체 용기(2)에서 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 전구체를 상온 저진공하에서 승화시키는데, 이때 가해지는 진공은 1×10-5∼ 1×10-3㎜Hg이 되도록 조절하는 것이 좋다. 일반적으로 진공은 상기 범위보다 높은 범위가 되도록 하여도 상기 유기금속 전구체를 승화시킬 수 있으나, 이는 전구체를 승화시킬 때 온도를 올려야 하고, 그럼으로써 지지체에 침적되기 전에 열분해되는 문제가 있다.
상기와 같이 전구체 용기(2)에서 상온 저진공하에서 전구체를 승화시킨 다음, 승화된 전구체를 증착진공로(1)로 이송하는데, 전구체의 유입량을 조절하기 위하여 전구체 용기(2)와 증착진공로(1) 사이의 유로에 테플론 밸브(3)를 설치한다. 이 테플론 밸브(3)를 통하여 승화된 전구체가 0.3 ∼ 0.6 ㏄/min의 속도로 증착진공로(1)에 흐를 수 있도록 한다. 이렇게 막의 제조에 사용되는 전구체는 테플론 밸브(3)를 통하여 증기상태로 증착진공로(1) 안으로 유입된다. 그 유입량은 증착진공로(1)의 진공도가 높을수록, 전구체의 온도가 높을수록 커진다. 그러나, 후자의 경우 전구체가 지지체 표면에 도달하기 전에 분해될 확률이 역시 커지기 때문에 본 발명에서는 증착진공로(1)의 진공도를 높게 유지하는 것이 좋고, 바람직하기로는 1×10-5∼ 1×10-2㎜Hg의 진공을 유지하는 것이다.
한편, 상기 승화된 전구체가 침적된 다공성 지지체(4)는 기공의 크기가 1 ㎛ 이하인 미세 기공성 스테인레스 또는 알루미나 지지체이다. 이 지지체를 사용할 때, 증착되는 팔라듐의 증착율을 높이기 위해 전처리과정으로 금속층을 얇게 입힌다. 바람직하기로는 γ알루미나 또는 초㎛ 크기를 갖는 니켈 미립알들을 입힌다. 이러한 다공성 지지체(4)는 증착진공로(1)의 안에 부착되며, 그 앞면과 뒷면이 격리되어 증착진공로(1)를 두 개의 방으로 나뉜다. 지지체의 뒷면 가까이에는 가열선(5)이 설치되어 지지체를 필요한 온도로 가열하며, 함께 장치된 온도계측기(6)에 의하여 지지체 온도를 읽을 수 있다. 이때, 지지체를 가열할 때, 가열선(5)으로 바람직하기로는 200 ∼ 300℃의 온도가 되도록 가열하는 것이 좋다. 한편, 승화된 전구체가 침적되는 지지체 앞 쪽은 진공펌프(8)로 기본 진공도 1.0×10-3㎜Hg 이하로 유지된다. 또한, 지지체 반대면에는 확산펌프(7)를 설치하여 기본진공도 1.0×10-3㎜Hg를 유지하며, 수소유입펌프(9)로부터 기체유입밸브를 통하여 5.0×10-3∼ 1.0×10-2㎜Hg의 수소 기체의 양을 조절하면서 유입할 수 있도록 한다.
상기와 같이 구비된 본 발명의 진공증착장치를 통해 상기 화학식 1로 표시되는 유기금속 전구체를 상온에서 증기상태로 증착진공로(1)에 이동시켜 200 ∼ 300℃로 가열된 다공성 지지체(4) 표면에서만 침적시킨다. 이때, 상온 저진공하에서 전구체를 유입시키되, 그 유입량을 테플론 밸브(3)로 제어하고, 지속적으로 일정한 속도로 증착시킨다. 유기금속 전구체가 다공성 지지체(4)에 침적된 다음, 수소유입펌프(9)를 통하여 수소 기체를 유입시켜 다공성 지지체(4)에 0.1 ∼ 5㎛의 두께를 갖는 금속막을 형성하여 팔라듐 무기복합막을 제조한다. 만일, 금속막의 두께가 0.1㎛ 미만이면 기체 분리시 특정 기체에 대한 분리도가 낮아지고, 5㎛를 초과하면 특정 기체의 투과도가 낮아져서 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 이때, 수소 기체를 유입시키는 과정에서 종래에는 고온을 가하였지만, 본 발명에서는 기본진공도 1.0×10-3㎜Hg 이하를 유지하고 있기 때문에 100 ∼ 150℃의 온도만으로도 충분히 무기복합막을 제조할 수 있다. 이는 수소 기체가 유입되면 유기금속 전구체의 리간드들이 수소와 반응하여 탈착되는 메카니즘을 통하여 증착온도는 상온까지 낮추어질 수 있기 때문이다. 만일 상기 온도범위를 초과하면 높은 수소투과선택성을 가진 복합막의 제조가 어렵고 막제조의 수율이 떨어지는 문제가 있다.
상술한 바와 같이 팔라듐 무기복합막을 제조한 다음, 이를 열처리 없이 사용하게 되면 분리막의 기능이 저하되기 때문에 질소/수소의 혼합 기체하에 2 ∼ 5 시간동안 300 ∼ 600℃의 온도로 후열처리하여 팔라듐 표면을 안정화한다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 무기복합막은 증착속도를 용이하게 조절할 수 있고, 형성된 막은 높은 표면에너지를 갖고 있어서 비교적 저온에서 효과적으로 열처리할 수 있으며, 특히 수소 기체의 투과량을 종래에 비하여 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 도시한 바와 같이 5㎠/1㎜ 다공성 α알루미나에 γ알루미나 층이 얇게 침적된 지지체를 1×10-3㎜Hg의 진공도가 유지되는 증착진공로에 장치하고, 가열선을 통하여 250℃로 가열하였다. 한편, 전구체 용기로부터 상온 1×10-3㎜Hg의 진공에서 승화된 Pd［알릴］［시클로펜타디엔일］을 증착진공로에 유입하도록 테플론 밸브를 조절하였다.
지지체 표면에 전구체가 점착된 다음, 수소유입펌프를 통하여 수소 기체를 1×10-1㎜Hg가 되도록 밸브를 통하여 소개시켜 100℃의 지지체 표면에서 반응이 일어나도록 하였다. 지지체를 사이로 양쪽의 압력차이가 5×10-2㎜Hg일 때, 지지체의 수소-컨덕턴스가 기본 진공도 1×10-3㎜Hg에서 0.3 ∼ 0.6 ㏄/min이다. 지지체의 기체-컨덕턴스는 기공 크기에 의하여 계산된다. 15 ∼ 30분동안 증착한 결과, 광택성 은빛 거울 모양의 팔라듐막이 형성되었다.
이와 같이 저온에서 제조된 이 막은 질소 51.7 ㎝Hg에 대하여 분당 0.2SCCM이하의 투과량을 나타내었다. 또한, 350℃에서 2시간 51.7 ㎝Hg의 질소압하에 열처리한 후 51.7 ㎝Hg 수소압하에 이 막은 94SCCM의 투과량을 나타내었다. 제조된 막을 열처리없이 곧 수소압하에 350℃에서 25℃로의 온도변화를 가하면 분리막의 기능이 상실되기 때문에 350℃에서 N2/H2(50%)하에 4시간이상 후열처리하여 10% 미만의 불안정성을 나타내는 무기복합막을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하되, 지지체로는 면적 5㎠, 두께 1㎜의 다공성 스테인레스 무기지지체에 초㎛ 크기의 니켈 미립알들을 한쪽 표면에 흡인 펌프로 충전시키고, 800℃에서 5시간 열처리하여 주사전자현미경(SEM) 분석결과, 평균 30㎛ 두께의 니켈 과립층이 표면에 형성된 지지체를 사용하였다.
유기금속화합물 증착법에 의하여 제조된 본 발명의 무기복합막은 이미 열처리없이 질소 51.7 ㎝Hg에 대하여 분당 0.5㏄ 이하의 낮은 투과량을 허용한다. 550℃에서 2시간동안 질소하에 열처리하여 팔라듐 표면을 안정화시킨 후, 수소, 질소 각각 51.7 ㎝Hg에 대한 기체투과량은 450℃에서 각각 800㏄ 그리고 0.5㏄ 이하로 측정되었다. 수소선택도는 1,600 이상이었다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하되, 1×10-3㎜Hg의 기본 진공도에서 Pd［알릴］［시클로펜타디엔일］를 40℃로 가열하여 증착진공로에 소개시킨 후, 300℃로 가열된 지지체 표면에서 150℃에서 열분해시켜 약 1 ㎛ 두께를 갖는 팔라듐 무기복합막을 제조하였다.
이 막은 열처리전 질소 51.7 ㎝Hg에 대하여 분당 15㏄ 이상의 투과량을 허용한다. 450℃에서 2시간동안 질소하에 열처리하여 팔라듐 표면을 안정화시킨 후, 수소, 질소 각각 51.7 ㎝Hg에 대한 기체투과량은 450℃에서 각각 800㏄, 그리고 8㏄로 측정되었다. 수소선택도 100, 열처리에 따른 기체치밀도의 변화는 550℃에서 수소투과 실험중 향상되기도 하는데, 이 온도에서 막의 수명이 2일 정도로 짧았고, 450℃에서는 약 2주동안 안정하였다. 80% 이상의 전구체가 증착되지 않고 냉각트랩에 회수되거나 도중에 가열기 주변에서 분해되었다.
비교예 1 : 스퍼터링법에 의한 무기복합막의 제조
1×10-4㎜Hg 이하의 고진공 조건하에 팔라듐 및 은 금속의 표면에 높은 에너지 상태의 아르곤 이온들을 충돌시켜 금속들을 증기화시켜 이들을 지지체 표면에 증착시켰다.
비교예 2 : 화학증착법에 의한 무기복합막의 제조
Pd(아세틸아세토네이트)2전구체를 지지체 가까이에 놓고, 1×10-3㎜Hg의 진공하에 250℃로 가열하여 지지체 표면에 전구체를 침적시킨 다음, 500℃에 이르기까지 25℃/min의 승온속도로 가열하여 지지체에 전구체를 증착시켰다. 그런 다음 400℃로 소성하였다.
실험예
상기 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 2에서 제조한 무기복합막과 상업화된 팔라듐막에 대하여 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 실험을 하고, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
| 구 분 | 수소투과도(㎜Hg) | 선택도(H2/N2) | 활성층 두께(㎛) | 압력/온도(㎝Hg/℃) |
| 실시예 1 | 6.10×10-3 | 200 | 0.5 | 51.7/350 |
| 실시예 2 | 5.17×10-2 | 1600 | 0.5∼2.0 | 51.7/450 |
| 실시예 3 | 2.14×10-2 | 100 | 0.5∼2.0 | 51.7/450 |
| 비교예 11) | 4.40×10-4 | 5.7 | 0.25 ∼ 0.5 | 76/250 |
| 비교예 22) | 2.95×10-3 | 1,000 | 2 | 80/300 |
| 비교예 33) | 1.09×10-4 | - | 150 | 150/500 |
| (주)1) 스퍼터링(sputtering)에 의하여 제조된 막2) 화학증착법(CVD)에 의하여 제조된 막3) 상업화된 팔라듐 막(JAPON PIONICS, UP) |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 무기복합막은 종래의 스퍼터링법 및 화학증착법에 의하여 제조된 막과 비교하여 10배 이상 향상된 수소 투과도를 나타냄을 알 수 있고, 현재 상용화된 팔라듐 막과 비교하여 200배 이상의 수소투과도를 나타냄을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 휘발성이 큰 유기금속화합물을 기공성 지지체 표면에 증착시키기에 적합하게 고안된 진공증착장치에 의거하여 제조된 팔라듐 무기복합막은 낮은 온도에서 제조되어 비교적 저온에서 효과적으로 치밀한 막이 얻어지고, 제조된 막은 특히 수소 기체의 투과량 및 수소 선택도를 종래에 비하여 매우 향상시켜 고순도 수소의 분리 효과가 있다.
Claims (4)
- 유기금속 전구체를 지지체 표면에 열분해시켜서 복합막을 제조하는 증착장치에 있어서, 다공성 지지체(4)와 전구체 용기(2)로부터 유입된 전구체를 반응시키도록 구비된 증착진공로(1)와; 상온에서 일정한 저진공을 유지하고, 전구체를 승화시킬 수 있는 전구체 용기(2)와; 승화된 전구체의 유입량을 조절하도록 전구체 용기(2)와 증착진공로(1)의 유로에 위치된 테플론 밸브(3)와; 상기 다공성 지지체(4)를 가열할 수 있도록 다공성 지지체의 뒷면에 설치된 가열선(5)과; 상기 가열선(5)으로부터 가열된 다공성 지지체(4)의 온도를 측정할 수 있는 온도계측기(6)와; 상기 가열선(5)으로부터 가열된 다공성 지지체(4)의 뒷면의 진공도를 일정하게 유지할 수 있도록 구비된 확산펌프(7)와; 상기 증착로(1)의 진공을 유지하도록 구비된 진공펌프(8)와; 그리고 상기 가열선(5)으로부터 가열된 다공성 지지체(4)의 뒷면에 수소기체를 유입할 수 있도록 구비된 수소유입펌프(9)를 포함하는 것임을 특징으로 하는 팔라듐 무기복합막 제조용 진공증착장치.
- 유기금속 전구체를 지지체와 근거리에 위치하도록 하고, 진공하에서 승화 온도 및 열분해 온도까지 가열하여 지지체에 상기 유기금속 전구체를 증착시키는 방법에 있어서, 상온 저진공(1×10-5~ 1×10-3mmHg) 조건에서 다음 화학식 1로 표시되는 유기금속 전구체를 승화시킨 후 증착진공로(1×10-5~ 1×10-2mmHg)로 이송하여 200 ~ 400℃로 가열된 다공성 지지체 표면에 증착시킨 다음, 열분해시켜 무기복합막을 제조하는 것을 특징으로 하는 팔라듐 무기복합막의 제조방법.[화학식 1]M[알릴][시클로펜타디엔일]상기 화학식 1에서 M은 Pd 또는 Ni를 나타낸다.
- 제2항에 있어서, 상기 표면증착된 다공성 지지체의 온도를 150℃ 이하로 낮추고 지지체의 증착면의 반대쪽 면으로 수소 기체를 유입시켜 지지체 표면에 금속막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 팔라듐 무기복합막의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 다공성 지지체는 기공 크기가 1 ㎛ 이하이고, 상기한 증착조건(1×10-5~ 1×10-2mmHg, 200 ~ 400℃)에서 견딜 수 있는 것임을 특징으로 하는 무기복합막의 제조방법.
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