KR100396457B1 - 왕겨로부터 제조되는 다공성 실리카, 다공성 실리카성형체, 나노 크기 실리카 입자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕겨 또는 볏짚으로부터 얻어지는 다공성 실리카에 관한 것으로, 특히 왕겨나 볏짚으로부터 10 nm 이하의 골(canal)이나 세공을 가지는 다공성 실리카를 제조하는 방법, 상기 다공성 실리카를 이용하여 나노 크기의 골이나 세공을 가지는 실리카 성형체(성형판)를 제조하는 방법, 및 상기 다공성 실리카를 분리하여 나노 크기의 실리카 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위하여, 왕겨나 볏짚을 화학적으로 처리한 후 열처리하여 10 ㎚ 이하의 골 또는 세공을 가지는 미크론 크기의 다공성 실리카를 제조하는 방법, 이 다공성 실리카를 그대로 사용하거나 다른 첨가물을 첨가하여 성형한 후 가열 처리하는 실리카 성형체의 제조 방법, 및 상기 왕겨나 볏짚으로부터 얻어지는 다공성 실리카에 물리적 처리를 실시하여 다공성 실리카 내의 골을 키우고 붕괴시킴으로써 평균 입경이 50 내지 500 ㎚인 균일한 실리카 입자를 얻는 방법을 제공한다.

본 발명은 값싼 원료인 왕겨 또는 볏짚으로부터 10 ㎚ 이하의 골을 가지는 미크론 크기의 다공성 실리카, 10 nm 크기의 골을 가진 실리카 구조물, 및 일정한 크기의 매우 작은 나노크기의 실리카 입자를 용이하게 제조할 수 있다.

Description

왕겨로부터 제조되는 다공성 실리카, 다공성 실리카 성형체, 나노 크기 실리카 입자의 제조방법{METHOD FOR PREPARING POROUS SILICA, POROUS SILICA BASED MOLDING MATERIAL, AND NANO-SIZED SILICA PARTICLE DERIVED FROM RICE HUSK}

본 발명은 왕겨 또는 볏짚으로부터 얻어지는 다공성 실리카에 관한 것으로, 특히 왕겨나 볏짚으로부터 10 nm 이하의 골(canal)이나 세공을 가지는 다공성 실리카를 제조하는 방법, 상기 다공성 실리카를 이용하여 나노 크기의 골이나 세공을 가지는 실리카 성형체(성형판)를 제조하는 방법, 및 상기 다공성 실리카를 분리하여 나노 크기의 실리카 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

식물에 실리카가 존재한다는 사실은 비교적 오래 전부터 알려져 왔다. 특히 벼는 왕겨나 볏짚에 약 10 중량% 정도에 해당하는 실리카를 포함하고 있으며, 고순도의 실리콘 원료(J. A. Amick, J. Electrochem. Soc. 129, 864 (1982); L. P. Hunt, et.r, J. Electrochem. Soc. 131, 1683 (1984)), 실리콘 카바이드의 원료(R. V. Krishnarao, et.r, J. Am. Chem. Soc. 74, 2869 (1991)), 시멘트 첨가물(Jose James, et.r, J. Sci. Ind. Res. 51, 383 (1992)) 등의 용도로 연구되고 있다. 이러한 실리카는 벼를 재배하는 아세아권에서는 잠재적인 자원의 하나이다.

이러한 실리카는 왕겨나 볏짚을 산으로 처리(독일공개특허공보 제276,671호, 중국공개특허공보 제1,062,315호, 중국공개특허공보 제1,039,000호, 중국공개특허공보 제1,039,568호, 소련특허 제1,699,918호)한 후 고온으로 처리하여 실리카를 얻을 수 있다. 이들 특허들은 얻어진 실리카의 구조보다는 얻어지는 물질이 실리카 성분이라는 데 주안점을 두었다.

또한 왕겨나 볏짚을 효소로 처리한 후 고온에서 가열하면 실리카를 얻을 수 있다(대한민국 공개특허공보 제1995-18466호). 여기에서는 얻어진 실리카가 수 nm 정도의 세공을 가질 것이라고 언급하고 있으나, 볏짚이나 왕겨로부터 제조된 실리카의 세공의 양이나 세공의 크기, 세공의 형태, 그 세공이 어디에 기인하는지, 그 세공을 어떻게 이용할 수 있는 지에 대해서는 연구되지 않았다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 왕겨 또는 볏짚으로부터 10 ㎚ 이하의 골이나 세공을 가지는 다공성 실리카의 제조방법, 상기 다공성 실리카를 주원료로 하는 성형체의 제조방법, 및 그 세공을 붕괴시켜서 얻는 미세 실리카 입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카의 전자현미경 사진이다.

도 2는 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카의 세공 분포 그래프이다.

도 3은 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카에 초음파를 쪼인 후 얻은 전자현미경 사진이다.

도 4는 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카에 초음파를 쪼인 후 얻은 세공 분포 그래프이다.

도 5는 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카를 압착하고 700 ℃의 온도로 가열한 후 얻은 전자현미경 사진이다.

도 6은 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카를 압착하고 750 ℃의 온도로 가열한 후 얻은 전자현미경 사진이다.

도 7은 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카를 압착하고 800 ℃의 온도로 가열한 후 얻은 전자현미경 사진이다.

도 8은 왕겨로부터 얻은 다공성 실리카를 압착하고 850 ℃의 온도로 가열한 후 얻은 전자현미경 사진이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 10 ㎚ 크기 이하의 골 또는 세공을 가지는 다공성 실리카의 제조 방법에 있어서,

왕겨 또는 볏짚을 산처리 및 무산소 분위기에서 탄화시킨 후, 유산소 분위기에서 산화시키는 단계

를 포함하는 다공성 실리카의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 다공성 실리카 성형체의 제조 방법에 있어서,

a) 왕겨 또는 볏짚을 산처리 및 무산소 분위기에서 탄화시킨 후, 유산소

분위기에서 산화시켜서 다공성 실리카를 제조하는 단계;

b) 상기 a)단계의 다공성 실리카를 가압 성형하는 단계; 및

c) 상기 b)단계의 성형물을 진공, 불활성 기체, 또는 반응성 기체 분위기

하에서 500 내지 1500 ℃의 온도로 가열 처리하는 단계

를 포함하는 다공성 실리카 성형체의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 나노 크기 실리카 입자의 제조방법에 있어서,

a) 왕겨 또는 볏짚을 산처리 및 무산소 분위기에서 탄화시킨 후, 유산소

분위기에서 산화시켜서 다공성 실리카를 제조하는 단계;

b) 상기 a)단계의 다공성 실리카를 물리적으로 처리하여 평균 입경이 50

내지 500 ㎚인 실리카 입자로 분리하는 단계

를 포함하는 나노 크기 실리카 입자의 제조방법을 제공한다.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 왕겨나 볏짚으로부터 10 ㎚ 이하의 골 또는 세공을 가지는 다공성 실리카를 용이하게 제조하는 방법, 상기 다공성 실리카의 골이나 세공을 이용할 수 있는 실리카 성형체의 제조 방법, 및 상기 다공성 실리카 왕겨나 볏짚으로부터 얻어지는 다공성 실리카의 골을 붕괴시킴으로써 평균입경이 50 내지 500 ㎚ 인 균일한 실리카 입자를 얻는 방법을 제공하는 것이다.

먼저 왕겨 또는 볏짚으로부터 다공성 실리카를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 10 ㎚ 크기 이하의 골 또는 세공을 가지는 다공성 실리카의 제조 방법은 왕겨 또는 볏짚을 염산, 질산, 황산 등의 산으로 처리하고, 무산소 분위기에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로 1 시간 내지 6 시간 동안 가열하여 탄화시킨후, 유산소(또는 공기) 분위기에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로 1 시간 내지 6 시간 동안 가열하여 산화시켜서 다공성 실리카를 제조한다. 이렇게 제조되는 다공성 실리카는 미크론 크기를 가지며, 왕겨 또는 볏짚이 함유하는 실리카가 본래부터 가지는 10 ㎚ 이하의 골을 그대로 유지하게 된다. 만약 각각의 열처리 온도가 900 ℃를 초과하면 왕겨가 함유하는 골 또는 세공을 유지하기가 어렵다.

상기 산처리는 왕겨 또는 볏짚에 함유되어 있는 유기물을 분해하여 녹여내는 역할과 볏짚이나 왕겨에 존재하는 금속 이온을 녹여내는 역할을 하는 것이며, 무산소 분위기에서의 가열처리는 왕겨 또는 볏짚을 탄화시키는 것이고, 유산소 분위기에서의 가열처리는 탄화된 왕겨 또는 볏짚을 최종으로 산화시키는 것이다.

따라서 이러한 산처리 및 가열처리는 크게 두 가지 방법으로 실시될 수 있다.

제1의 방법은 왕겨 또는 볏짚을 그대로 염산, 질산, 황산 등의 산으로 산처리하고, 이 산처리물을 무산소 분위기(진공 또는 불활성 가스 분위기)에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로 1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리한 후, 다시 유산소 분위기에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로 1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 것이다.

다른 제2의 방법은 왕겨나 볏짚을 그대로 무산소 분위기에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로 1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하고, 이 가열처리물을 염산, 질산, 황산 등의 산으로 산처리한 후, 다시 유산소(또는 공기) 분위기에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로 1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 것이다.

상기 제1 방법은 산처리후에 탄화를 실시하고, 이를 산화시키는 것이고, 제2 방법의 탄화처리 후에 산처리를 실시하고, 이를 산화시키는 것이다. 특히 제2의 방법은 탄화 후에 산처리를 실시하게 되므로 왕겨 또는 볏짚에 함유되어 있는 잔류 유기물, 및 금속을 제거하기가 용이하여 보다 순도가 높은 다공성 실리카를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 방법으로 제조되는 다공성 실리카는 300 m²/g 이상의 큰 표면적을 가지며, 볏짚이나 왕겨로부터 종래의 방법보다 용이하게 고순도의 다공성 실리카를 제조할 수 있다. 본 발명의 제조방법으로 제조되는 다공성 실리카는 큰 표면적 및 고순도를 가지므로 기체 흡착제, 골을 이용한 액체 또는 기체 크로마토그래피의 충전재, 박막 크로마토그래피의 도포물질, 종이의 잉크 번짐 방지제 등의 용도로 다양하게 사용될 수 있다.

다음으로 상기 다공성 실리카를 주원료로 하는 실리카 성형체의 제조방법에 대하여 설명한다.

상기 실리카 성형체는 상기에서 설명한 왕겨나 볏짚으로부터 얻어지는 10 nm 이하의 골을 가지는 다공성 실리카를 그대로 사용하거나 주원료로 사용하여 압착, 몰드 프레스 성형 등의 방법으로 가압 성형하고, 고온에서 가열함으로써 제조된다. 이러한 실리카 성형체는 왕겨나 볏짚으로부터 얻어지는 실리카의 10 ㎚ 이하의 골을 그대로 유지하게 된다. 이때 실리카 성형체는 열처리 온도와 시간 또는 실리카에 첨가하는 물질의 종류나 양에 따라서 다양한 물리적 성질을 가지게 되며, 이로부터 10 nm 이하의 골을 가지는 여러 가지 형태의 실리카 구조물을 제조할 수 있다.

상기 다공성 실리카를 압착 성형할 때 알루미늄, 마그네슘, 티탄, 지르코늄, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 몰리브덴 및 텅스텐의 산화물, 질산화물, 염화물, 및 황산화물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 금속 화합물의 첨가제를 더욱 가하여 압착 성형할 수 있으며, 이러한 첨가제의 사용은 실리카의 실리콘 100 몰 중량부에 대하여 산화물이나 화합물내의 금속 성분 5 내지 100 몰 중량부에 해당하는 양이 첨가되는 것이 바람직하다. 이들 첨가제를 첨가하는 경우 성형 온도를 변화시킬 수 있으며 성형물의 기계적 강도, 흡착 능력, 분자들에 대한 친화력, 화학적 특성을 조절할 수 있다.

상기에서 가압 성형되는 실리카 성형물은 진공, 불활성 기체, 또는 반응성 기체 분위기 하에서 500 내지 1500 ℃의 온도로 열처리하여 최종 실리카 성형체를 제조한다. 가열시간은 성형물의 종류, 크기, 두께에 따라서 다르므로 특별히 한정되지 않지만 10 분 이상이면 대부분 고르게 열처리가 가능하다.

상기 불활성 기체는 헬륨, 질소, 및 아르곤 등이 바람직하고, 반응성 기체는 수소, 산소, 및 불화 수소 등이 바람직하다. 이때 열처리 온도가 높아지면 성형체의 강도가 증가하고 반응 기체의 종류에 따라 성형체의 전체적인 다공성이 변화한다.

이렇게 제조되는 실리카 성형체는 화학 공정 중에서 정제, 여과 조작; 반도체 공정 중에서 초순수 제조, 청정실; 생물 공업에서 미세 생명체 또는 바이러스의분리; 박테리아나 바이러스 등을 사용하는 생화학 공격으로부터의 보호; 알레르기 물질이나 병원균의 제거가 필요한 무균실; 촉매의 담체; 광학 기기 부품; 및 기체의 정제 등에 다양하게 사용될 수 있다.

다음으로 나노 크기 실리카 입자의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 나노 크기 실리카 입자의 제조방법은 상기에서 설명한 왕겨나 볏짚으로부터 얻는 10 nm 이하의 골을 가진 다공성 실리카를 물리적 방법으로 처리하여 골을 붕괴시켜서 나노 크기의 실리카 입자를 제조하는 것이다.

이와 같은 물리적 처리는 거시적으로 미크론 이상의 크기였던 다공성 실리카를 50 내지 500 ㎚ 크기의 실리카 입자로 분리시키는 것으로, 일정한 크기의 매우 작은 크기의 실리카 입자를 대량 생산할 수 있는 잇점이 있다. 상기 물리적 처리는 초음파 조사, 동결 융해 등의 처리 방법이 사용될 수 있으며, 분쇄와 같이 강한 힘에 의한 기계적 처리와는 구별된다.

이와 같이 제조되는 실리카 입자는 매우 작고 균일한 입경을 가지므로 광섬유 재료, 내마모재료, 연마제, 공구 소재, 입자 분산, 고온 강도 소재, 광학 렌즈의 원료 등으로 다양하게 사용될 수 있다.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

세척된 왕겨를 1 몰 염산으로 6 내지 10 시간 동안 산처리하고, 여과 건조한후, 질소를 흘려주면서 200 ℃의 온도로 6 시간 동안 가열처리하였다. 가열처리된 왕겨를 다시 공기 중에서 600 ℃로 1 시간 동안 가열처리하여 실리카를 얻었다.

이 실리카는 질소 흡착법으로 측정한 표면적이 327 ㎡/g을 나타내며, X-선 회절에서 두 배 회절각 22°부근에서 넓은 봉우리를 나타내며, 원자량 29의 실리콘 고체 핵자기 공명에서 -111 ppm의 날카로운 봉우리를 나타낸다. 얻어진 실리카는 508 ppm의 알루미늄, 498 ppm의 칼륨, 177 ppm의 칼슘, 100 ppm의 나트륨, 95 ppm의 철, 81 ppm의 마그네슘, 24 ppm의 티탄이 함유되어 있고, 실리카의 순도는 99.8 중량% 이상이다.

도 1은 얻어진 실리카의 전자 현미경 사진으로 지름 50 ㎚ 정도의 균일한 구형 실리카가 쌓여 있는 것을 관찰할 수 있다.

도 2는 상기 실리카의 질소 흡착에 따른 세공 분포를 나타내는 것으로, 4 ㎚ 크기의 세공이 존재하고, 세공 부피는 0.24 ㎖/g이다. 도 2의 질소 흡착에 의한 세공 분포를 도 1의 전자 현미경 사진과 비교하면 실리카 입자들 간의 골이 4 ㎚ 정도의 폭을 가지고 있고, 그 골이 세공 역할을 하는 것으로 이해된다.

벼에 존재하는 이러한 실리카 입자와 그 입자들 사이의 골(4 ㎚ 폭을 가짐)은 벼가 익었을 때 벼 서식지 주변의 미생물로부터 쌀알을 보호하면서 물과 공기는 통과시키는 역할을 하는 것으로 이해된다.

실시예 2

세척된 왕겨를 건조시킨 후 질소를 흘려주면서 200 ℃의 온도로 1 시간 동안 가열처리하였다. 가열처리된 왕겨를 1 몰 염산으로 6 내지 10 시간 처리하고, 여과하고 건조한 후, 다시 공기 중에서 600 ℃로 6 시간 동안 가열하여 실리카를 얻었다.

이 실리카의 질소 흡착법으로 측정한 표면적, X-선 회절의 두 배 회절각, 실리카 순도, 전자 현미경 구조, 세공 분포, 세공 부피 등이 실시예 1에서 얻은 실리카와 동일하였다.

실시예 3, 4

상기 실시예 1 및 실시예 2에서 얻은 각각의 다공성 실리카를 물과 함께 비이커에 넣고 25 ℃에서 100 watt 초음파 세척기로 초음파를 2 시간 동안 쪼인 후 건조하여 평균입경이 50 nm 인 실리카를 얻었다.

도 3은 초음파를 쪼인 후 말린 시료를 전자현미경으로 관찰한 것이다. 도 1과 비교하여 실리카 입자 사이의 골이 넓어지거나 여러 개의 실리카 입자들이 덩어리를 이루고 있다. 초음파로 처리된 실리카의 질소 흡착법으로 측정한 표면적은 205 ㎡/g으로 처리 전보다 감소된 반면에, 세공 부피는 0.29 ㎖/g으로 처리 전보다 증가하였다.

도 4는 초음파로 처리된 실리카의 세공분포로, 처리 전의 실리카의 세공 분포 그래프(도 2)와 비교해 볼 때, 초음파 처리 후에 세공의 분포가 넓어져 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 초음파 처리에 의해 실리카 입자들의 일부가 엉기기도 하지만 그 사이의 골의 폭을 크게 할 수 있으며, 실리카 입자들을 완전히 분리시킬 수 있음을 나타낸다.

실시예 5

상기 실시예 1에서 제조된 실리카를 물에 분산시킨 후, -10 ℃의 냉동고에서 완전 동결시키고, 이를 다시 50 ℃의 항온조에 넣고 급격히 융해시킨 후, 분산상태로 건조하여 실리카 입자를 얻었다.

융해된 실리카는 상기 실시예 3, 4의 초음파로 처리된 실리카와 마찬가지로 실리카 사이의 골이 넓어지거나 여러 개의 실리카 입자들이 덩어리를 이루고 있다. 동결융해된 실리카를 질소 흡착법으로 측정한 표면적은 205 ㎡/g으로, 처리 전보다 감소된 반면에, 세공 부피는 0.29 ㎖/g으로 처리 전보다 증가하였다.

실시예 6

상기 실시예 1에서 제조된 실리카를 건식으로 가압 성형(몰드 프레스)하여 원판형 성형물을 제조하고, 이 성형물을 700 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃에서 각각 12 시간 동안 가열하여 최종으로 실리카의 골이 그대로 보존되어 있는 실리카 성형체를 제조하였다.

도 5, 6, 7, 8은 상기 왕겨에서 얻어진 실리카를 압착하여 700 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃에서 각각 12 시간 동안 가열한 후 얻은 전자현미경 사진이다. 가열온도가 높아질수록 미세 조직이 치밀해짐을 알 수 있다.

표 1은 왕겨에서 얻어진 실리카를 원판형으로 압착하고, 각각 700 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃의 온도에서 12 시간 동안 가열한 후 얻은 시료를 사용하여 공기에 대한 투과율을 측정하고 동일 면적, 동일 두께에 대하여 환산한 상대적 크기, 질소 흡착법으로 측정한 표면적, 및 세공 총 부피를 나타낸 것이다. 처리 온도가 높아지면서 분자에 대한 공기의 투과도, 표면적, 및 세공의 총 부피가 감소하였다.

구 분	열처리 온도 ( ℃)
	700	750	800	850
공기투과도	3.36	2.70	2.24	0.80
표면적(㎡/g)	161	157	128	59
세공총부피(㎖/g)	0.27	0.26	0.24	0.15

도 5, 6, 7, 8과 표 1은 압축 성형된 왕겨 실리카 구조물의 가열온도와 가열시간에 따라서 그 구조물의 치밀도 및 임의의 분자, 입자, 미생물에 대한 투과도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 다공성 실리카의 제조 방법은 왕겨 또는 볏짚으로부터 10 nm 이하의 골을 가지는 미크론 이상 크기의 고순도 실리카를 용이하게 제조할 수 있으며, 실리카 성형체의 제조방법은 왕겨 또는 볏짚으로부터 얻어지는 실리카의 처리 온도와 시간 또는 실리카에 첨가하는 물질의 종류나 양에 따라서 다양한 성질을 가진 임의의 형태의 실리카를 주성분으로 하는 10 ㎚ 이하의 골을 가지는 성형 구조물을 제조할 수 있으며, 나노크기 실리카 입자의 제조방법은 일정한 크기의 매우 작은 실리카 입자를 대량 생산할 수 있다. 이와 같이 제조되는 다공성 실리카 입자, 실리카 성형체 및 실리카 입자는 다양한 분야에 용이하게 사용할 수 있다.

Claims (15)

10 ㎚ 크기 이하의 골 또는 세공을 가지는 다공성 실리카의 제조방법에 있어서,

왕겨 또는 볏짚을 산처리 및 무산소 분위기에서의 탄화를 실시한 후, 유산소 분위기에서 산화시키는 단계

를 포함하는 다공성 실리카의 제조방법.

제 1 항에 있어서,

ⅰ) 왕겨 또는 볏짚을 산처리하는 단계;

ⅱ) 상기 산처리물을 무산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계; 및

ⅲ) 상기 가열처리물을 유산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계

를 포함하는 다공성 실리카의 제조방법.

제 1 항에 있어서,

ⅰ) 왕겨 또는 볏짚을 무산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계;

ⅱ) 상기 가열처리물을 산처리하는 단계; 및

ⅲ) 상기 산처리물을 유산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계

를 포함하는 다공성 실리카의 제조방법.

다공성 실리카 성형체의 제조 방법에 있어서,

a) 왕겨 또는 볏짚을 산처리 및 무산소 분위기에서의 탄화를 실시한 후,

유산소 분위기에서 산화시켜서 다공성 실리카를 제조하는 단계;

b) 상기 a)단계의 다공성 실리카를 가압 성형하는 단계; 및

c) 상기 b)단계의 성형물을 진공, 불활성 기체, 또는 반응성 기체 분위기

하에서 500 내지 1500 ℃의 온도로 가열 처리하는 단계

를 포함하는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

제 4 항에 있어서,

상기 a)단계의 다공성 실리카가

ⅰ) 왕겨 또는 볏짚을 산처리하는 단계;

ⅱ) 상기 산처리물을 무산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계; 및

ⅲ) 상기 가열처리물을 유산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계

를 포함하는 방법으로 제조되는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

제 4 항에 있어서,

상기 a)단계의 다공성 실리카가

ⅰ) 왕겨 또는 볏짚을 무산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계;

ⅱ) 상기 가열처리물을 산처리하는 단계; 및

ⅲ) 상기 산처리물을 유산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계

를 포함하는 방법으로 제조되는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

제 4 항에 있어서,

상기 b)단계의 압착 성형은 실리카에 금속 화합물의 첨가제를 더욱 첨가하여 실시되는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

제 7 항에 있어서,

상기 첨가제가 알루미늄, 마그네슘, 티탄, 지르코니움, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 및 텅스텐의 산화물, 염화물, 질산화물, 및 황산화물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

제 7 항에 있어서,

상기 첨가제가 실리카의 실리콘 100 몰에 대하여 첨가제 중 금속 성분 5 내지 100 몰에 해당하는 양으로 첨가되는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

제 4 항에 있어서,

상기 c)단계의 불활성 기체는 헬륨, 질소, 및 아르곤으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 반응성 기체는 수소, 산소, 및 불화 수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 다공성 실리카 성형체의 제조방법.

나노 크기 실리카 입자의 제조방법에 있어서,

a) 왕겨 또는 볏짚을 산처리 및 무산소 분위기에서의 탄화를 실시한 후,

유산소 분위기에서 산화시켜서 다공성 실리카를 제조하는 단계; 및

b) 상기 a)단계의 다공성 실리카를 물리적으로 처리하여 평균 입경이 50

내지 500 ㎚인 실리카 입자로 분리하는 단계

를 포함하는 나노 크기 실리카 입자의 제조방법.

제 11 항에 있어서,

상기 a)단계의 다공성 실리카가

ⅰ) 왕겨 또는 볏짚을 산처리하는 단계;

ⅱ) 상기 산처리물을 무산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계; 및

ⅲ) 상기 가열처리물을 유산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계

를 포함하는 방법으로 제조되는 나노 크기 실리카 입자의 제조방법.

제 11 항에 있어서,

상기 a)단계의 다공성 실리카가

ⅰ) 왕겨 또는 볏짚을 무산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계;

ⅱ) 상기 가열처리물을 산처리하는 단계; 및

ⅲ) 상기 산처리물을 유산소 분위기 하에서 100 ℃ 내지 900 ℃의 온도로

1 시간 내지 6 시간 동안 가열처리하는 단계

를 포함하는 방법으로 제조되는 나노 크기 실리카 입자의 제조방법.

제 11 항에 있어서,

상기 b)단계의 물리적 처리가 실리카를 용매에 혼합한 후 초음파 처리를 실시하는 것인 나노 크기 실리카 입자의 제조방법.

제 11 항에 있어서,

상기 b)단계의 물리적 처리가 실리카를 용매에 혼합한 후 동결 융해를 실시하는 것인 나노 크기 실리카 입자의 제조방법.