KR100523960B1 - Method for preparing (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) powders using liquid columbite under supercritical fluid condition - Google Patents

Method for preparing (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) powders using liquid columbite under supercritical fluid condition Download PDF

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Abstract

본 발명은 강유전체 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 초임계유체상태하에서 액상콜롬바이트법으로 페로브스카이트 결정구조의 전자재료용 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말은 액상 콜롬바이트법(liquid columbite method)을 위한 이중 반응용기의 내부에 Pb-Fe계 콜롬바이트 합성을 위해 Pb화합물, Fe화합물과 에탄올의 반응혼합물을 투입하고, 이중반응용기의 외부에 Nb화합물과 에탄올의 반응혼합물을 투입한 후 반응시켜 제조되며, 본 발명에 따른 방법에 의해 전기적인 물성을 현저히 저하시키는 중간반응 생성물인 이차상 파이로클로로(pyrochlore)상의 생성없이 직접 결정질의 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a ferroelectric ferro-buscate lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder, and more specifically, to a liquid colombite method under a supercritical fluid state. A method for producing a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder for an electronic material having a lobite crystal structure. The perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder according to the present invention is a Pb-Fe-based colloid in a double reaction vessel for a liquid columbite method. The reaction mixture of Pb compound, Fe compound and ethanol is added for the bite synthesis, the reaction mixture of Nb compound and ethanol is added to the outside of the double reaction vessel and reacted, and the electrical properties are prepared by the method according to the present invention. It is possible to prepare a direct crystalline ferrocusphate lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder without formation of a secondary reaction pyrochlore phase which significantly lowers the amount of .

Description

초임계유체상태하에서 액상콜롬바이트법에 의한 페로부스카이트형납계복합산화물 분말의 제조방법{Method for preparing (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) powders using liquid columbite under supercritical fluid condition}      Method for preparing (Pb (Fe1 / 2Nb1 / 2) O3) powders using liquid columbite under supercritical fluid condition} under supercritical fluid conditions

본 발명은 전자재료로써 널리 사용되고 있는 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 합성시 전기적 물성을 저하시키는 중간 생성물인 이차상 파이로클로로(pyrochlore) 생성을 억제하고, 한번의 반응으로 삼성분계 기능성 세라믹 분말을 합성할 수 있는 액상 콜롬바이트(Liquid Columbite Method) 방법을 제시하였다.The present invention is a secondary product pyrochlore which is an intermediate product that lowers the electrical properties when synthesizing a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder widely used as an electronic material. The liquid columbite method, which suppresses the production and synthesizes ternary functional ceramic powders in one reaction, has been proposed.

오토클레이브 내부에 이중반응용기를 설치하여 Pb-Fe계 화합물을 이중반응용기의 내부에서 합성시키고, 외부에 Nb계 화합물을 분리 반응시켜 Nb-계의 파이로클로로상의 반응을 억제시킨 후, 직접 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조하였다.A double reaction vessel was installed inside the autoclave to synthesize the Pb-Fe compound inside the double reaction vessel, and the Nb compound was separated and reacted to inhibit the Nb-based pyrochloro phase reaction. A bussky lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder was prepared.

Pb-base 복합 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물을 합성할 경우 Nb계 화합물의 높은 반응성 때문에 잘 분해가 되지 않는 중간 생성물 파이로크로상이 생성된다. 이것을 방지하기 위하여 초임계유체 반응을 이용한 액상콜롬바이트법을 개발하여 삼성분계 전자재료용 분말을 제조하는 새로운 기술을 제시하고자 하였다.Synthesis of an oxide having a Pb-base complex perovskite structure produces an intermediate product pyrophase that is poorly decomposed due to the high reactivity of the Nb-based compound. In order to prevent this, the liquid colombite method using supercritical fluid reaction was developed to propose a new technique for preparing powder for samsung system.

본 발명은 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 초임계유체상태하에서 액상콜롬바이트법을 이용하여 페로브스카이트(perovskite) 결정구조의 전자재료용 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a ferro-busky type lead-based composite oxide (Pb (Fe1/2Nb1/2) O3) The present invention relates to a method for producing a powder, and more particularly, to a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe) for an electronic material having a perovskite crystal structure using a liquid colombit method under a supercritical fluid state.1/2Nb1/2) O3) It relates to a method for producing a powder.

A(B'B")O3 형식을 갖는 복합 페로브스카이트 구조는 큰 cubic unit cell을 형성하기 위한 8개의 페로브스카이트 unit cell의 모서리에 B'과 B"이 번갈아 가며 위치하고 있다. 일반적으로 이들 화합물들은 A(B'1/2B"1/2)O3와 A(B' 2/3B"1/3)O3 의 규칙을 이루는 구조를 갖는다. 여기서 B'은 저원자가의 양이온인 Mg2+, Fe3+, Ni2+ , Sc3+, Zn2+ 등이고, B"은 고원자가의 양이온인 Nb5+, Ta5+, W6+ 등이다. 복합 페로브스카이트의 구조를 도 4에 나타내었다.In the composite perovskite structure having A (B'B ") O 3 type, B 'and B" are alternately positioned at the corners of eight perovskite unit cells to form a large cubic unit cell. In general, these compounds have a structure that makes up the rules of A (B ′ 1/2 B ″ 1/2 ) O 3 and A (B ′ 2/3 B ″ 1/3 ) O 3 . Where B 'is a low valence cation such as Mg 2+ , Fe 3+ , Ni 2+ , Sc 3+ , Zn 2+ , and B ″ is a high valence cation such as Nb 5+ , Ta 5+ , W 6+, etc. The structure of the composite perovskite is shown in FIG.

최근에 전자 세라믹스용 미분말의 제조에 관한 연구는 세라믹 소결체의 신뢰성(reliability)을 어떻게 달성하는가에 대해 진행되고 있으며, 전자 세라믹에 있어서의 고성능화, 소형화의 급진전에 따라 이들에 사용되는 페로브스카이트계 유전체나 페라이트계 자성체 등의 원료분말에도 고성능화에 적응해야 할 요구가 높아지고 있다. 신뢰성이라 함은 공정(process)의 개선을 표현한 것으로, 소결체의 균질성 및 재현성을 위해서는 재료의 개선이 필요하다. 재료의 물성을 좌우하는 것은 미세구조이며, 이를 개선하기 위해서는 소결 후의 결함제거가 중요하게 되지만, 실질적으로 불가능할 뿐만 아니라 그 원인이 성형공정에서 비롯하기 때문에 성형 공정제어가 중요하고, 이 때 성형공정은 분말의 물리적 성질에 크게 좌우되므로 분말의 제조가 또한 중요하게 대두된다.Recently, studies on the production of fine powders for electronic ceramics have been conducted on how to achieve the reliability of ceramic sintered bodies, and the perovskite-based dielectrics used for them in accordance with the rapid progress of high performance and miniaturization in electronic ceramics. There is an increasing demand for raw material powders such as ferrite-based magnetic materials to be adapted to high performance. Reliability represents the improvement of the process, and the material needs to be improved for homogeneity and reproducibility of the sintered body. It is the microstructure that influences the physical properties of the material, and in order to improve it, it is important to remove defects after sintering, but it is practically impossible and control of the molding process is important because the cause comes from the molding process. The preparation of the powder is also of great importance as it is highly dependent on the physical properties of the powder.

전자 세라믹스용으로서 바람직한 원료분말의 요건으로는, (1) 고순도일 것, (2) 화학적으로 균질한 것, (3) 1차 입자가 치밀하여 조직이 균질한 것, (4) 1차 입자의 입경이 작은 것, (5) 입도분포가 좋은 것, 그리고 (6) 형상이 구형인 것 등이 요구되며, 이것에 부응하기 위해서 고상법, 습식화학법(Wet Chemical Technique) 등이 많이 연구되어 왔다.Preferred raw material powders for electronic ceramics include (1) high purity, (2) chemically homogeneous, (3) densified primary particles and homogeneous structure, and (4) primary particles. Small particle size, (5) good particle size distribution, and (6) spherical shape are required. In order to cope with this, a lot of solid phase methods and wet chemical techniques have been studied. .

한편, 미분말의 제조방법은 크게 두가지로 구분되는데, 그 첫 번째로 큰 덩어리를 볼밀을 사용하여 세세히 분할하는 방법인 기계적 세분화법(size reduction process)이 있다. 이것은 응집의 파괴와 입도분포의 조절을 주목적으로 한다. 더욱이 분쇄는 분말의 표면에너지를 증가시키지만 입도가 어느 정도 작게 되면 분쇄에너지는 분체의 성질을 변화시키는 것으로 작용한다. 주로 사용되는 방법인, 고상반응으로 분말을 제조할 경우 화학적으로 조성이 불균질해지며 기계적 분쇄법이 사용되어 1㎛ 이하의 입자를 효과적으로 제조하기 어렵다.On the other hand, the production method of fine powder is divided into two, the first is a mechanical size reduction process (size reduction process), which is a method of finely dividing the first large lump using a ball mill. This is mainly aimed at breaking the aggregation and controlling the particle size distribution. Furthermore, the grinding increases the surface energy of the powder, but when the particle size is somewhat small, the grinding energy changes the properties of the powder. When the powder is prepared by a solid phase reaction, which is a commonly used method, the composition becomes chemically heterogeneous, and mechanical grinding is used to effectively produce particles having a diameter of 1 μm or less.

두 번째로 극미한 입자를 크게 성장시키는 방법인 입성장 공정(particle growth process)을 들 수 있으며, 이 공정은 액상이 관여하는 반응으로 이온과 분자에서 핵생성과 성장에 의해 입자를 형성시키는 방법, 즉 습식화학법으로 생성조건의 조절에 따라 1㎛ 이하의 초미립자를 만드는 것이 용이하고 입도분포의 제어도 가능하다.The second method is a particle growth process, which is a method of growing a very small particle, which is a reaction involving a liquid phase, which forms particles by nucleation and growth in ions and molecules, That is, it is easy to make ultra-fine particles of less than 1㎛ according to the control of the production conditions by the wet chemical method, and the particle size distribution can be controlled.

상기 두 번째 제조방법인 액상이 관여하는 습식화학법에서는 용액상태에서 분말을 얻기 위해 침전제 등을 첨가하여 침전물을 얻은 후 열분해하여 분체를 얻는다. 이렇게 얻어진 침전물은 용액상태에서와는 달리 반응성의 차이 때문에 조성이 불균일해진다. 또한 얻어지는 분말도 비정질이기 때문에 열처리시 입자가 성장하거나 부분적인 소결이 일어나므로 분말의 물성에 좋지 못한 영향을 미친다.In the wet chemistry method in which the liquid phase is involved in the second manufacturing method, to obtain a powder in solution, a precipitant is added to obtain a precipitate, and then pyrolyzed to obtain powder. The precipitate thus obtained is different in composition due to the difference in reactivity unlike in the solution state. In addition, because the powder obtained is amorphous, the particles grow during heat treatment or partial sintering, which adversely affects the physical properties of the powder.

세라믹콘덴서는 1940년 강유전성 BaTiO3의 발견이후 급속한 전자산업의 발달로 제품의 소형화 및 다양화를 요구하게 되었으며, 특히 monolayer 형태보다 소형이면서 보다 큰 정전용량을 갖는 적층형 multilayer 콘덴서로 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 이러한 유전체 재료로는 BaTiO3, SrTiO3, CaTiO3 등의 알카리 토류 티탄산 물질이 일반적으로 사용되어 오고 있는데 이들 물질들은 1300℃ 이상의 소결온도를 이용해야 하므로 Pt, Pd 또는 이들 합금으로된 고가의 내부전극물질을 사용해야만 한다.Since the discovery of ferroelectric BaTiO 3 in 1940, ceramic capacitors have been demanding miniaturization and diversification of products due to the rapid development of the electronics industry. In particular, research has been actively conducted on multilayer multilayer capacitors with smaller capacitance and higher capacitance than monolayer type. have. Such dielectric material is BaTiO 3, SrTiO 3, CaTiO 3 there coming alkaline earth titanate material such as is commonly used by these materials, so have to use more than 1300 ℃ sintering temperature, Pt, Pd or expensive internal electrode in these alloys The substance must be used.

이러한 경제적인 문제점을 개선하기 위하여 BaTiO3에 LiF등의 소결조제를 첨가하여 저온 소결에 대한 연구가 진행되었으나, 소결온도는 100∼300℃정도 낮출 수 있었던 반면 유전특성이 현저하게 저하되는 등의 문제점이 남게 되었다.In order to improve these economic problems, research on low-temperature sintering by adding sintering aids such as LiF to BaTiO 3 has been conducted, but the sintering temperature could be lowered by about 100 ~ 300 ℃, but the dielectric properties were significantly lowered. This remained.

저온소결과 유전성 향상이라는 두가지 측면에서 적층형 세라믹 콘덴서 재료로서 현재 활발히 진행되어 오고 있는 재료로는 A(B'B")O3의 일반식으로 표현되는 복합 페로브스카이트 구조 산화물들이다. 복합 페로브스카이트 결정상을 가지는 산화물들은 이미 일반적으로 알려진 BaTiO3에 비하여 고유전율과 저온 소결의 특성을 가지므로 적층 콘덴서와 LC filter재료 등으로 널리 사용되어지고 있다. Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O 3, Pb(Fe1/2Nb1/2)O3등 일반적으로 널리 알려진 Pb-계의 복합 페로브스카이트형 산화물들은 제조과정에서 산화물들로부터 직접 제조되지 못하고 중간상인 파이로클로로(pyrochlore)상이 형성된다. 또 이들 산화물들은 PbO의 휘발로 인하여 정밀한 상의 제어가 어렵고 특히 파이로클로로상과 같은 중간상의 생성은 유전상수를 현저히 저하시키는 요인이 되어 제조에 어려움이 있다.In the two aspects of low temperature sintering and dielectric improvement, composite perovskite structure oxides represented by the general formula of A (B'B ") O 3 have been actively developed as multilayer ceramic capacitor materials. Sky oxide having a crystal phase agent they have been already widely used as a known BaTiO 3, because of the properties of a high dielectric constant and low-temperature sintering as compared with the multilayer capacitor and the LC filter material or the like. Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 , Commonly known Pb-based composite perovskite oxides, such as Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 , are directly derived from the oxides in the manufacturing process. An intermediate, pyrochlore phase is formed, which is not prepared. In addition, these oxides are difficult to control the precise phase due to the volatilization of PbO, and in particular, the formation of an intermediate phase such as a pyrochloro phase significantly reduces the dielectric constant, making it difficult to manufacture.

이와 같은 파이로클로로상의 생성을 억제하기 위하여 콜롬바이트(columbite)법, 졸-겔(sol-gel)법, 페치니(pechinis)법, 시트레이트(citrate)법등과 같은 여러 가지 방법들이 제안되었으나. 이러한 방법들은 불순물의 혼입과 더불어 하소 공정중 PbO의 휘발이 심하여 열처리후 조성이 화학양론적이지 못하고, 반응공정이 복잡하여 공정의 제어가 어려워 적층캐패시터와 같은 소형 전자부품에의 응용에 문제점을 지니고 있다. 졸-겔법 등의 습식화학법은 고상반응법의 문제점을 개선하기 위하여 많은 연구가 진행되었다. 졸-겔법은 PbO의 휘발을 비교적 잘 제어할 수 있고, 넓은 범위에서 조성의 조절이 용이하고 재현성 또한 우수할 뿐 아니라 장치의 비용이 비교적 저렴한 장점을 가지므로 널리 연구되어지고 있으나 제조된 분말이 비정질로 얻어지므로 결정질을 얻기위한 열처리가 필요하게 되어 공정상 건조조건 및 열처리 조건에 따라 결정화 특성이 크게 좌우되고, 많은 유기물을 함유하고 있는 단점이 있어 파이로클로로상과 같은 중간상이 생성되어 유전체의 최종물성에 악영향을 미치게 된다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위한 새로운 공정의 대두가 요구되어지고 있다.In order to suppress the formation of the pyrochloro phase, various methods such as the columbite method, the sol-gel method, the pechinis method and the citrate method have been proposed. In addition to the incorporation of impurities, PbO volatilization during the calcination process is so severe that the composition is not stoichiometric, and the reaction process is complicated to control the process, making it difficult to apply to small electronic components such as multilayer capacitors. have. Wet chemistry, such as the sol-gel method, has been studied in order to improve the problems of the solid state reaction method. The sol-gel method has been widely studied because it can control the volatilization of PbO relatively well, the composition can be easily controlled in a wide range, the reproducibility is excellent, and the cost of the device is relatively low, but the powder produced is amorphous. As a result, it is necessary to heat-treat to obtain crystalline, so that the crystallization characteristics are greatly influenced by drying conditions and heat treatment conditions in the process, and it has a disadvantage that it contains many organic substances. It will adversely affect the physical properties. Therefore, there is a need for a new process to improve these problems.

초임계 유체는 액체상도 기체상도 아닌 단일의 유체상으로, 액체상의 반응성 및 기체상의 침투성, 낮은 점도, 용질의 높은 확산계수 등의 장점을 갖고 있다. 이와 같은 반응속도가 빠른 초임계 유체의 특성을 이용하고, 또 이러한 초임계유체상태하에서 반응용기를 분리하여 낮은 온도에서 반응성이 강한 파이로클로로상의 형성을 억제하면서 고순도이고 미세한 결정질의 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 비교적 간단한 방법으로 얻을 수 있다.Supercritical fluid is a single fluid phase that is neither a liquid phase nor a gas phase, and has advantages such as liquid phase reactivity and gas phase permeability, low viscosity, and high solute diffusion coefficient. By using the characteristics of the supercritical fluid with such a fast reaction rate, and separating the reaction vessel under such a supercritical fluid state, it is possible to suppress the formation of a highly reactive pyrochloro phase at a low temperature, while maintaining a high purity and fine crystalline ferrobuskite type. Lead Composite Oxides (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) The powder can be obtained in a relatively simple way.

이에 전자 세라믹에 있어서의 고성능화, 소형화의 급진전에 따라 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조하는데 있어서 종래 기술들의 단점을 개선한 새로운 제조방법이 요구되고 있다.As a result, high performance and miniaturization of electronic ceramics leads to perovskite lead-based composite oxides (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ). There is a need for new methods of manufacturing that improve the disadvantages of the prior art in preparing powders.

본 발명의 목적은, 종래의 고상 반응법이나 콜롬바이트법, 졸-겔법, 옥살레이트등의 방법으로 제조되었던 분말보다 제조공정이 간단하고, 파이로클로로상의 생성을 억제하면서 낮은 온도에서 직접 결정질이 우수한 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.The object of the present invention is that the manufacturing process is simpler than the powder prepared by the conventional solid phase reaction method, the colombite method, the sol-gel method, the oxalate method, and the direct crystalline at low temperature while suppressing the formation of the pyrochloro phase. Excellent perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) It is to provide a method for producing a powder.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 초임계유체상태하에서 액상콜롬바이트법에 의해 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조하는 방법에 있어서 오토클레이브내의 이중반응용기, Pb-Fe화합물과 에탄올의 반응혼합물 그리고 Nb화합물과 에탄올의 반응혼합물을 제공하는 단계; 및 상기 반응혼합물을 오토클레이브내의 이중반응용기의 외부와 내부에 분리 투입한 후 에탄올의 초임계 상태인 243℃의 반응온도에서 2시간 이상의 초임계반응시키는 단계로 이루어진다.The production method of the present invention for achieving the above object is a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) by the liquid colombit method in a supercritical fluid state A method for preparing a powder, comprising the steps of: providing a double reaction vessel in an autoclave, a reaction mixture of Pb-Fe compound and ethanol, and a reaction mixture of Nb compound and ethanol; And separating and adding the reaction mixture to the outside and inside of the double reaction vessel in the autoclave and performing supercritical reaction for 2 hours or more at a reaction temperature of 243 ° C., which is a supercritical state of ethanol.

Pb-base 복합 페로브스카이트 구조를 갖는 산화물들은 높은 유전율, 낮은 소성온도 등으로 MLCC 재료로 널리 사용되고 있으나, 고상합성법으로 제조할 경우 파이로클로로의 중간상이 생성되는 단점이 있다. 즉 Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, Pb(Mg 1/3Nb2/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O3, Pb(Ni1/3Nb2/3)O3 등과 같은 pb-base 복합산화물들에서 하소과정중 파이로클로로상이 생성되는데 이것이 최종적인 전기적 물성을 저하시키는 원인이 되어 파이로클로로상의 생성을 억제시키는 연구가 많이 진행되었다.Oxides having a Pb-base composite perovskite structure are widely used as MLCC materials due to high dielectric constant and low firing temperature, but have a disadvantage in that an intermediate phase of pyrochloro is produced when prepared by the solid phase synthesis method. Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 , Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Ni 1/3 Nb Pb-base composite oxides, such as 2/3 ) O 3 , form a pyrochloro phase during calcination, which causes a decrease in the final electrical properties.

콜롬바이트법은 고상반응으로 이중하소에 의해서 이루어진다. 먼저 Pb화합물과 Fe화합물을 하소시켜 페로브스카이트 구조로 전이되기 위한 콜롬바이트상을 먼저 형성시키고, 형성된 콜롬바이트상과 Nb 화합물을 혼합한 후 다시 하소하여 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조한다. 이러한 두 번의 하소공정에 따른 불순물의 혼입이 이루어질 수 있으며, 고온에서의 하소에 의한 비용도 높다.The Columbit method is a solid state reaction, which is accomplished by double calcination. First, the Pb compound and the Fe compound are calcined to first form a colombite phase for transferring to the perovskite structure, and then the formed colombite phase and the Nb compound are mixed and calcined again to form a perovskite lead-based composite oxide (Pb ( Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) Prepare a powder. Incorporation of impurities in these two calcination processes can be made, and the cost of calcination at high temperatures is also high.

반면에 액상 콜롬바이트법은 반응성이 강한 초임계 유체의 이용과 함께 이중반응용기내에 콜롬바이트상을 형성시키기 위한 Pb화합물과 Fe화합물의 혼합물은 내부에 그리고 외부에 Nb화합물을 넣고 반응을 시키게 된다. 반응성이 강한 Nb화합물은 초임계 유체와 함께 내부에서 생성된 콜롬바이트상의 PbFeO5와 반응하여 내부용기내에 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 생성시키게 되므로 낮은 온도에서 이차상인 파이로클로로상의 형성을 억제하면서 직접 결정질의 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조할 수 있다.On the other hand, in the liquid colombite method, a mixture of Pb and Fe compounds for forming a colombite phase in a double reaction vessel with the use of a highly reactive supercritical fluid reacts with an Nb compound inside and outside. The highly reactive Nb compound reacts with PbFeO 5 on the columbite formed inside together with the supercritical fluid to form ferro-buskite-type lead-based complex oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) in the inner container. Since the powder is produced, the direct crystalline ferrobussky lead-based complex oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) is suppressed while suppressing formation of the secondary phase pyrochloro phase at a low temperature. Powders can be prepared.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

초임계유체상태하에서의 액상 콜롬바이트법은 고온용매의 열과 압력의 작용에 의해 합성반응과 결정화를 일으키지만, 필요이상으로는 입성장을 하지 않기 때문에 미세한 결정질의 분체를 얻을 수가 있다. 또한 입자가 치밀하고 조성과 조직도 균일하게 되며, 응집이 일어나기 어렵고, 세라믹스 분체의 이상적인 조건에 가깝다. 이와 같은 초임계유체 상태하에서 액상 콜롬바이트법은 A(B'B")O3 구조의 Pb-계 복합페로브스카이트계 분말을 제조함에 있어서 미세결정을 하소 및 분쇄 공정없이 제조하는데 적합하며, 이차상인 파이로클로로상의 형성없이 결정질의 분말을 직접 제조할 수 있다.The liquid colombite method in a supercritical fluid state causes synthesis reaction and crystallization by the action of heat and pressure of a high-temperature solvent, but fine grains can be obtained because it does not grow grain more than necessary. In addition, the particles are dense, the composition and structure are uniform, hardly agglomerate, and close to the ideal conditions for ceramic powder. Under such a supercritical fluid state, the liquid colombite method is suitable for preparing microcrystals without calcining and pulverizing in preparing Pb-based composite perovskite-based powder having an A (B'B ") O 3 structure. Crystalline powders can be prepared directly without formation of the merchant pyrochloro phase.

초임계 유체는 도 1의 장치를 이용하여, 각 물질의 임계 온도, 압력보다 높은 조건에서 존재하는 응축된 가스 상태로 정의된다. 초임계 유체는 액체상도 기체상도 아닌 단일 유체상으로 액체상의 반응성 및 기체상의 침투성, 낮은 점도, 표면장력이 없고, 높은 용질 확산계수 등의 장점을 모두 갖추고 있다. 본 발명에 이용 가능한 유체의 임계조건을 하기 표 1에 기재하였다.Supercritical fluid is defined using the apparatus of FIG. 1 as a condensed gas state that exists at conditions above the critical temperature and pressure of each material. Supercritical fluids are liquid or gaseous, not a single fluid phase, and have all the advantages of liquid phase reactivity and gas phase permeability, low viscosity, no surface tension, and high solute diffusion coefficient. The critical conditions of fluids usable in the present invention are listed in Table 1 below.

표 1.Table 1.

유체Fluid 끓는점(℃)Boiling Point (℃) 임계온도(℃)Critical temperature (℃) 임계압력(atm)* Critical pressure (atm) * 임계밀도(g/㎤)Critical density (g / cm 3) 메탄올Methanol 64.664.6 239.4239.4 79.979.9 0.2720.272 에탄올ethanol 78.378.3 243.0243.0 63.063.0 0.2760.276 1-프로판올1-propanol 97.297.2 263.5263.5 51.051.0 0.2750.275 2-프로판올2-propanol 82.282.2 235.1235.1 47.047.0 0.2730.273

* 1 atm = 1.013×105Pa* 1 atm = 1.013 × 10 5 Pa

실험실적으로 용액반응에 많이 사용되는 에탄올의 임계밀도(=0.276g/㎤)는 액체밀도(=0.796g/㎤)의 약 1/3 정도이다(표 1참조).The critical density (= 0.276 g / cm 3) of ethanol, which is widely used in laboratory reactions, is about one third of the liquid density (= 0.796 g / cm 3) (see Table 1).

일반적으로 반응속도는 용질분자의 이동도와 관계가 깊다. 일반 용액상태에서의 용질의 이동도는 10-5㎠/sec로 온도에는 큰 관계가 없다. 그러나 용매의 임계온도 및 임계압력이 넘는 초임계 유체상태가 되면 용질분자의 이동도가 10-4∼10-3㎠/sec로 최고 100배까지 증가하게 되며, 이것을 잘 활용하여 용액반응의 결점을 보완한 결정질 분말을 직접 얻을 수 있다.In general, the reaction rate is closely related to the mobility of solute molecules. The mobility of the solute in the general solution state is 10 -5 cm 2 / sec, which has no significant relationship with temperature. However, when the supercritical fluid state exceeds the critical temperature and the critical pressure of the solvent, the mobility of the solute molecules is increased up to 100 times from 10 -4 to 10 -3 ㎠ / sec. Complementary crystalline powder can be obtained directly.

이러한 초임계 유체의 장점을 이용함과 동시에 초임계유체상태하에서 도 2와 같이 반응용기를 분리하여 반응용기의 내부에 Pb화합물과 Fe화합물의 혼합물을 넣고, 반응용기의 외부에는 Nb화합물을 넣어 분리시켜 액상 콜롬바이트 반응을 실시한다.Taking advantage of the supercritical fluid and separating the reaction vessel in a supercritical fluid state as shown in FIG. 2, a mixture of the Pb compound and the Fe compound is placed in the reaction vessel, and the Nb compound is separated from the reaction vessel. A liquid colombite reaction is carried out.

본 발명에서는 현재까지 시도되지 않았던 초임계유체상태하에서 액상 콜롬바이트법을 이용하여 A(B'B")O3 구조의 Pb-계 복합페로브스카이트 결정구조의 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 제조할 수 있는 새로운 제조공정을 확립한 것이다.In the present invention, a perovskite lead-based composite oxide having a Pb-based composite perovskite crystal structure of A (B'B ") O 3 structure using a liquid colombite method under a supercritical fluid state which has not been tried so far ( Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) The new manufacturing process for making powder is established.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 Pb화합물, Fe화합물과 에탄올의 반응혼합물과 Nb화합물과 에탄올의 반응혼합물을 제공하는 단계 및 상기 반응혼합물을 내부와 외부에 각각 투입한 후 243℃의 반응온도에서 2시간 이상의 초임계반응 시키는 단계를 포함한다. 이 때, 본 발명에 있어서 사용되는 Pb화합물, Fe화합물과 Nb화합물은 반응하는 Pb : Fe : Nb의 몰비가 1 : 0.5 : 0.5 가 되도록 혼합된다.As described above, the method according to the present invention provides a reaction mixture of a Pb compound, a Fe compound and ethanol, a reaction mixture of an Nb compound and ethanol, and the reaction mixture is introduced into the inside and the outside, respectively, and then reacted at 243 ° C. Supercritical reaction for at least 2 hours at temperature. At this time, the Pb compound, Fe compound, and Nb compound used in the present invention are mixed so that the molar ratio of Pb: Fe: Nb to react is 1: 0.5: 0.5.

또한, 본 발명에서 초임계유체로써 사용하는 에탄올의 초임계 유체상태를 찾기 위해 에탄올 양의 조절이 중요한데 이론치의 1.75배(≒150cc)를 넣어 에탄올 초임계 유체상태를 유지한다. In addition, in order to find the supercritical fluid state of ethanol used as a supercritical fluid in the present invention, it is important to adjust the amount of ethanol to 1.75 times the theoretical value (≒ 150cc) to maintain the ethanol supercritical fluid state.

본 발명을 수행하는 초임계유체상태하에서 액상 콜롬바이트법은 243℃ 이상의 반응온도 및 2시간 이상의 반응시간이 바람직하며, 본 발명에 따른 방법에 의해 일반적인 습식합성법에서 사용되는 반응온도보다 더욱 낮은 온도범위에서도 우수한 파이로클로로상의 억제와 동시에 결정질의 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 생성할 수 있다.In the supercritical fluid state in which the present invention is carried out, the liquid colombite method has a reaction temperature of 243 ° C. or more and a reaction time of 2 hours or more. In addition to excellent pyrochloro-phase suppression, crystalline ferrocusphite-type lead-based complex oxides (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) Powder may be produced.

본 발명에서 사용하는 Pb화합물은 특별히 한정되는 것은 아니며, 특히 리드아세테이트(Pb(CH3COO)2), 리드아세테이트트리하이드레이드((OCH3O)2 Pb·3H2O) 리드부티레이트(Pb(C4H7O2)2), 리드하이드록사이드(3PbO·H2 O), 리드락테이트(Pb(C3H5O3)2) , 리드옥살레이트(PbC2O4) 및 리드테트라아세테이트 (Pb(CH3COO)4 )으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느하나의 화합물이 바람직하다.The Pb compound used in the present invention is not particularly limited, and in particular, lead acetate (Pb (CH 3 COO) 2 ), lead acetate trihydride ((OCH 3 O) 2 Pb.3H 2 O) lead butyrate (Pb ( C 4 H 7 O 2 ) 2 ), lead hydroxide (3PbO.H 2 O), lead lactate (Pb (C 3 H 5 O 3 ) 2 ), lead oxalate (PbC 2 O 4 ) and lead tetra Preference is given to any compound selected from the group consisting of acetate (Pb (CH 3 COO) 4 ).

그리고, 상기 Fe화합물도 특별히 한정되는 것은 아니며, 특히 아이언아세테이트((CH3CO2)2Fe), 아이언아세틸아세토네이트((CH3COCH=COCH 3)3Fe), 아이언옥살레이트디하이드레이트(FeC2O4·2H2O) 및 아이언옥살레이트헥사하이드레이트(Fe 2(C2O4)3 ·6H2O)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느하나의 화합물이 바람직하다.In addition, the Fe compound is not particularly limited, in particular, iron acetate ((CH 3 CO 2 ) 2 Fe), iron acetylacetonate ((CH 3 COCH = COCH 3 ) 3 Fe), iron oxalate dihydrate (FeC Preference is given to any one compound selected from the group consisting of 2 O 4 .2H 2 O) and iron oxalate hexahydrate (Fe 2 (C 2 O 4 ) 3 .6H 2 O).

또한, 상기 Nb화합물도 특별히 한정되는 것은 아니며, 특히 니오븀에톡사이드(Nb(OC2H5)5), 니오븀(Ⅱ)옥사이드(NbO), 니오븀(Ⅳ)옥사이드(NbO2 ) 및 니오븀(Ⅴ)옥사이드(Nb2O5)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느하나의 화합물이 바람직하다.In addition, the Nb compound is not particularly limited, in particular, niobium ethoxide (Nb (OC 2 H 5 ) 5 ), niobium (II) oxide (NbO), niobium (IV) oxide (NbO 2 ), and niobium (V) Preferred is any one compound selected from the group consisting of) oxides (Nb 2 O 5 ).

본 발명에 따른 초임계 유체의 용매로서는 물, 에탄올, 메탄올, 에틸렌, 프로팬, 프로필렌, n-부탠, 이소부탠, 벤젠, 1-프로판올, 2-프로판올 및 n-팬탠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The solvent of the supercritical fluid according to the present invention is selected from the group consisting of water, ethanol, methanol, ethylene, propane, propylene, n-butane, isobutane, benzene, 1-propanol, 2-propanol and n-pantan. desirable.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, Pb의 공급원으로써 리드아세테이트트리하이드레이트((OCH3O)2Pb·3H2O), Fe의 공급원으로써 아이언아세틸아세토네이트 ((CH3COCH=COCH3)3Fe)를 사용하고, Nb의 공급원으로 니오븀에톡사이드(Nb(OC 2H5)5)를 사용하였으며 공통용매로써는 2-메톡시에탄올을, 초임계유체의 용매로써는 에탄올을 사용하였다. 또한 본 발명에서 이용한 도 2와 같은 오토클레이브(Autoclave) 장치는 물의 임계점 이상인 400℃, 300atm(≒30.4Mpa)에서 사용할 수 있도록 스테인레스 스틸로 제작된 것이다. 온도를 올려주면 용매로 사용한 에탄올이 증발하여 초임계 유체상태로 되고 이때 고온에서 에탄올의 분해로 생성된 물을 이용, 가수분해하여 분말을 얻는다. 에탄올의 초임계 상태는 상기 표 1에서와 같이 임계온도 243℃ 이상, 임계압력 63atm(≒6.4Mpa) 이상이다.According to one preferred embodiment of the invention, leadacetate trihydrate ((OCH 3 O) 2 Pb.3H 2 O) as a source of Pb, iron acetylacetonate ((CH 3 COCH = COCH 3 ) 3 as a source of Fe Fe), niobium ethoxide (Nb (OC 2 H 5 ) 5 ) was used as a source of Nb, 2-methoxyethanol was used as a common solvent, and ethanol was used as a solvent of the supercritical fluid. In addition, the autoclave (Autoclave) device as shown in Figure 2 used in the present invention is made of stainless steel to be used at 400 ℃, 300atm (≒ 30.4Mpa) above the critical point of water. When the temperature is raised, the ethanol used as a solvent evaporates and becomes a supercritical fluid state. At this time, hydrolysis is performed using water generated by decomposition of ethanol at high temperature to obtain a powder. As shown in Table 1, the supercritical state of ethanol is at least 243 ° C. and at least 63 atm (≒ 6.4 Mpa).

따라서 본 발명에 맞는 에탄올의 초임계 유체상태를 찾기 위해 에탄올 양의 조절이 중요한데 이론치의 1.75배(≒150cc)를 넣어 에탄올 초임계 유체상태를 유지한다. 에탄올의 초임계 유체상태에서 생성되는 물과 반응화합물과의 가수분해반응을 이용하여 분말을 제조하고 초임계 유체의 빠른 반응속도를 이용하여 결정화시키며, 초임계 유체상태하에서 액상 콜롬바이트법을 이요하여 파이로클로로상의 형성을 억제시키면서 직접 결정질의 분말을 생성시킨다.Therefore, in order to find the supercritical fluid state of ethanol according to the present invention, it is important to adjust the amount of ethanol 1.75 times the theoretical value (≒ 150cc) to maintain the ethanol supercritical fluid state. Powders are prepared by hydrolysis reaction between water and reactant compounds produced in the supercritical fluid state of ethanol and crystallized using the fast reaction rate of supercritical fluid. Directly producing a crystalline powder while inhibiting the formation of the pyrochloro phase.

하기 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

99.90% 리드아세테이트[(OCH3O)2Pb], 99.00% 아이언아세틸아세토네이트 [(CH3COCH= COCH3)3Fe], 99.95% 니오븀에톡사이드[Nb(OC2H5 )5]를 사용하였다.99.90% lead acetate [(OCH 3 O) 2 Pb], 99.00% iron acetylacetonate [(CH 3 COCH = COCH 3 ) 3 Fe], 99.95% niobium ethoxide [Nb (OC 2 H 5 ) 5 ] Used.

각각의 출발물질은 건조된 질소가스 분위기에서 습도가 20% 이하로 조절되어진 글로브 박스(glove box)내에서 안정된 졸을 만들기 위해 사용된 공통용매와 혼합하여 둥근 플라스크에 배치 한 후, 약 100℃의 온도로 가열하여 안정한 졸이 형성될 때까지 1시간동안 교반하여 분산된 졸을 얻었으며, 각각의 출발물질과 공통용매로 사용된 2-메톡시에탄올의 조성을 표2에 나타내었다.Each starting material was placed in a round flask mixed with a common solvent used to make a stable sol in a glove box in which humidity was controlled to 20% or less in a dry nitrogen gas atmosphere. It was stirred for 1 hour until a stable sol was formed by heating to a temperature to obtain a dispersed sol, the composition of 2-methoxyethanol used as a common solvent with each starting material is shown in Table 2.

표 2.Table 2.

출발물질Starting material 양(몰)Sheep 2-메톡시에탄올2-methoxyethanol 리드아세테이트Lead acetate 0.0083460.008346 16.69cc16.69 cc 아이언아세틸아세토네이트Iron acetylacetonate 0.0041730.004173 25.04cc25.04cc 니오븀에톡사이드Niobium ethoxide 0.0041730.004173 41.73cc41.73cc

이때 생성된 각각의 졸의 반응식은 하기의 반응식(1), (2), (3)과 같다.The reaction scheme of each sol produced at this time is the same as the following reaction formula (1), (2), (3).

Pb(R'COO)2 + 2ROH → Pb(RO)2 + 2R'COOH 반응식 (1)Pb (R'COO) 2 + 2ROH → Pb (RO) 2 + 2R'COOH Scheme (1)

Fe(R'COO)(OH)2 + 3ROH ↔ Fe(RO)3 + R'COOH +2H2O 반응식 (2)Fe (R'COO) (OH) 2 + 3ROH ↔ Fe (RO) 3 + R'COOH + 2H 2 O Scheme (2)

Nb(R"O)5 + 5ROH → Nb(RO)5 + 5R"OH 반응식(3)Nb (R "O) 5 + 5ROH → Nb (RO) 5 + 5R" OH scheme (3)

R, R', R"는 알킬기R, R 'and R "are alkyl groups

이와 같이 얻어진 Pb 졸과 Fe졸을 초임계유체로 사용된 에탄올 50ml와 혼합한 후 이중반응용기의 내부에 배치하고, Nb 졸은 에탄올 100ml와 혼합한 후 이중반응용기의 외부에 배치하였다. 이때 사용된 에탄올의 총량은 150cc였다. The Pb sol and the Fe sol thus obtained were mixed with 50 ml of ethanol used as a supercritical fluid, and then placed inside the double reaction vessel, and the Nb sol was mixed with 100 ml of ethanol and placed outside the dual reaction vessel. The total amount of ethanol used at this time was 150cc.

반응용기를 Autoclave 장치에 넣은 후 273℃, 7.3Mpa 의 온도와 압력에서 2시간 유지시켜 분말을 제조하였다. After the reaction vessel was placed in an autoclave apparatus, a powder was prepared by maintaining the reaction vessel at a temperature and a pressure of 273 ° C. and 7.3 Mpa for 2 hours.

이때, 반응용기 내부의 반응식은 하기의 반응식 (4)와 같다.At this time, the reaction formula in the reaction vessel is the same as the following reaction formula (4).

Pb(RO)2 + Fe(RO)3 → PbFeO5 + 5R 반응식 (4)Pb (RO) 2 + Fe (RO) 3 → PbFeO 5 + 5R Scheme (4)

R, 은 알킬기R, silver alkyl group

또한, 외부에 배치된 Nb 졸이 초임계 유체상태인 에탄올과 함께 내부용기에서 이미 생성된 PbFeO5와 반응식은 하기 반응식 (5)와 같다.In addition, PbFeO 5 and a reaction scheme of Nb sol disposed outside in the inner container together with ethanol in a supercritical fluid state are shown in the following reaction formula (5).

2(PbFeO5) + 10R + Nb(RO)5 + 12H2O2 (PbFeO 5 ) + 10R + Nb (RO) 5 + 12H 2 O

→ 2Pb(Fe1/2Nb1/2)(OH)6 + 12ROH→ 2 Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) (OH) 6 + 12ROH

→ 2Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 +12ROH + 6H2O 반응식 (5)¡Æ 2Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 + 12ROH + 6H 2 O scheme (5)

R, 은 알킬기R, silver alkyl group

이중 반응용기의 내부와 외부에 생성된 분말을 각각 원심분리기를 이용하여 증류수로 세척하였다. 세척된 분말은 60℃의 건조기에서 24시간 건조하였다.The powder produced inside and outside the double reaction vessel was washed with distilled water using a centrifuge, respectively. The washed powder was dried for 24 hours in a dryer at 60 ℃.

이중반응용기의 내부와 외부에 얻어진 분말을 각각 X-선 회절분석장치로 도 2(a)에서와 같이 이중반응용기의 내부에서 결정질 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 상인 것을 확인하였고, 도 2(b)에서와 같이 이중반응용기의 외부에서는 비정질의 Nb2O5 상을 확인하였다. 내부와 외부에 생성된 각각의 분말을 주사전자현미경으로 측정한 결과 도 3(a)에서와 같이 내부에서는 약 0.7∼1㎛ 정도크기의 구형인 것을 알 수 있으며, 도 3(b)에서는 구형과 각 형태의 약 0.7∼5㎛의 입자크기를 확인할 수 있었다.As it is shown in Figure 2 as a double reaction inside and outside respectively, the powder obtained in X- ray diffraction device for a container (a) from the inside of the double reactor crystalline ferro booth kite-type lead-based complex oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1 / 2 ) O 3 ) It was confirmed that the phase, the amorphous Nb 2 O 5 phase from the outside of the double reaction vessel as shown in Figure 2 (b). As a result of measuring each powder generated inside and outside by scanning electron microscope, it can be seen that the inside is spherical with a size of about 0.7-1 μm as shown in Fig. 3 (a). Particle sizes of about 0.7 to 5 μm in each form were confirmed.

비교예 1Comparative Example 1

99.90% 리드아세테이트[(OCH3O)2Pb], 알드리치(Aldrich)사의 99.00% 아이언아세틸아세토네이트 [(CH3COCH= COCH3)3Fe], 알드리치(Aldrich)사의 99.95% 니오븀에톡사이드[Nb(OC2H5)5]를 사용하였다.99.90% lead acetate [(OCH 3 O) 2 Pb], 99.00% iron acetylacetonate from Aldrich [(CH 3 COCH = COCH 3 ) 3 Fe], 99.95% niobium ethoxide from Aldrich Nb (OC 2 H 5 ) 5 ] was used.

실시예 1의 표2과 같은 조성과 공통용매를 사용하여 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3)을 제조하기 위한 졸을 제조하였다. 제조된 Pb 졸, Fe졸 그리고 Nb 졸을 초임계유체의 용매로 사용된 에탄올과 함께 혼합한 후, 초임계유체상태하에서 이중반응용기를 이용한 액상콜롬바이트법과 비교하기 위하여 반응용기의 내부를 제거한 후 반응용기에 넣은 후 실험을 행하였다.A sol for preparing perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) was prepared using the composition and common solvent as shown in Table 2 of Example 1. After mixing the prepared Pb sol, Fe sol and Nb sol with ethanol used as a solvent of the supercritical fluid, and then removed the inside of the reaction vessel to compare with the liquid colombite method using a double reaction vessel under supercritical fluid After the experiment was put into the reaction vessel.

이때 사용된 에탄올의 총량은 150cc였다. 반응용기를 Autoclave 장치에 넣은 후 273℃, 7.3Mpa 의 온도와 압력에서 2시간 유지시켜 분말을 제조하였다. 제조된 분말은 원심분리기를 이용하여 증류수로 세척하였다. 세척된 분말은 60℃의 건조기에서 24시간 건조시켰다.The total amount of ethanol used at this time was 150cc. After the reaction vessel was placed in an autoclave apparatus, a powder was prepared by maintaining the reaction vessel at a temperature and a pressure of 273 ° C. and 7.3 Mpa for 2 hours. The prepared powder was washed with distilled water using a centrifuge. The washed powder was dried for 24 hours in a dryer at 60 ℃.

건조된 분말을 X-선 회절분석장치로 도 5에서와 같이 파이로클로로상이 형성된 것을 확인하였고, 건조된 분말을 주사전자현미경으로 측정한 결과 도 6에서와 같이 약 0.7∼1㎛ 정도크기의 구형으로 단분산 되어진 결정질의 파이로클로로상인 것을 확인할 수 있었다. It was confirmed that the pyrochloro phase was formed on the dried powder as an X-ray diffractometer as shown in FIG. 5, and as a result of measuring the dried powder with a scanning electron microscope, a spherical particle having a size of about 0.7 to 1 μm as shown in FIG. 6. It was confirmed that the crystalline pyrochloro phase monodispersed.

이하 도면을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the drawings will be described in detail.

도 1은 본 발명에 사용되는 오토클레이브 상세도, 도 2의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 초임계유체상태하에서 액상 콜롬바이트법으로 제조된 티탄산바륨 분말의 X-선 회절분석 그래프, 도 3의 (a)와 (b)은 본 발명에 따른 초임계유체상태하에서 액상 콜롬바이트법으로 제조된 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 ) 분말의 전자현미경 사진, 도 4는 페로브스카이트 구조를 도식화한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 비교예로 초임계 유체상태하에서 제조된 분말의 X-선 회절분석 그래프, 도 6은 본 발명에 따른 비교예로 초임계 유체상태하에서 제조된 분말의 전자현미경 사진을 나타낸 것이다Figure 1 is a detailed view of the autoclave used in the present invention, Figure 2 (a) and (b) is an X-ray diffraction graph of barium titanate powder prepared by the liquid colombite method in a supercritical fluid state according to the present invention 3 (a) and 3 (b) show a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) prepared by a liquid colombite method under a supercritical fluid state according to the present invention. Electron micrograph of the powder, Figure 4 is a diagram illustrating a perovskite structure, Figure 5 is a comparative example according to the present invention X-ray diffraction graph of the powder prepared under a supercritical fluid state, Figure 6 is a present invention In Comparative Example according to the electron microscope picture of the powder prepared under the supercritical fluid state

상기 실시예 및 비교예를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3)분말은 0.7∼1㎛의 균일한 구형형태의 결정으로 합성되었다.As can be seen from the above examples and comparative examples, the ferrobusky type lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder prepared by the method according to the present invention is 0.7 to 1 It was synthesized as a uniform spherical crystal of 탆.

따라서, 이렇게 미세하면서 균일한 구형형태를 갖는 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 중간상인 pyrochlore상의 형성을 효과적으로 억제하면서 낮은 온도에서 결정질의 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 ) 분말을 제조할 수 있다.Therefore, the ferro-buskite-type lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder having such a fine and uniform spherical shape effectively suppresses the formation of a pyrochlore phase as an intermediate phase, while crystalline ferro It is possible to produce a buscote-type lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder.

따라서, 이렇게 균일한 구형형태를 갖는 페로부스카이트형납계복합산화물 (Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말을 사용함으로써 전자 및 정보통신 분야에서 사용되는 각종 관련 부품의 품질 향상은 물론 제품의 생산 단가를 낮출 수 있다.Therefore, the use of the perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder having a uniform spherical shape improves the quality of various related parts used in the electronic and information communication fields. Of course, the production cost of the product can be lowered.

도1은 본 발명에 사용되는 이중반응용기가 설치된 오토클레이브 상세도1 is a detailed view of the autoclave equipped with a double reaction vessel used in the present invention

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 초임계유체상태하에서 액상 콜롬바이트법으로 제조된 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 X-선 회절분석 그래프.2A and 2B are X-ray diffraction patterns of a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder prepared by a liquid colombite method under a supercritical fluid state according to the present invention. Analysis graph.

도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 초임계유체상태하에서 액상 콜롬바이트법으로 제조된 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 전자현미경 사진Figure 3a and Figure 3b is a ferro-buscite type lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) prepared by the liquid colombite method in a supercritical fluid state according to the present invention Electron micrograph of powder

도4는 페로브스카이트 구조를 도식화한 도면4 is a diagram illustrating a perovskite structure.

도5는 본 발명에 따른 비교예로 초임계 유체상태하에서 제조된 분말의 X-선 회절분석 그래프5 is an X-ray diffraction graph of a powder prepared under a supercritical fluid state as a comparative example according to the present invention.

도6은 본 발명에 따른 비교예로 초임계 유체상태하에서 제조된 분말의 전자현미경 사진6 is an electron micrograph of a powder prepared under a supercritical fluid state as a comparative example according to the present invention.

Claims (6)

초임계유체상태하에서 액상콜롬바이트법에 의한 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 제조방법에 있어서,In the method for producing a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) powder by a liquid colombite method in a supercritical fluid state, 리드아세테이트[(OCH3O)2Pb] 0.008346몰, 아이언아세틸아세토네이트 [(CH3COCH=COCH3)3Fe] 0.004173몰, 니오븀에톡사이드 [Nb(OC2H5)5] 0.004173몰을 각각 건조된 질소가스 분위기에서 습도가 20% 이하로 조절되어진 글로브 박스(glove box)내에서 안정된 졸을 만들기 위해 2-메톡시에탄올 83.46cc과 혼합하여 둥근 플라스크에 배치 한 후, 100℃ 의 온도로 가열하여 안정한 졸이 형성될 때까지 1시간동안 교반하여 분산된 졸을 얻었으며,0.008346 mol of reed acetate [(OCH 3 O) 2 Pb], iron acetylacetonate [(CH 3 COCH = COCH 3 ) 3 Fe] 0.004173 mol, niobium ethoxide [Nb (OC 2 H 5 ) 5 ] 0.004173 mol In a dry nitrogen gas atmosphere, mixed with 2-methoxyethanol 83.46cc and placed in a round flask to make a stable sol in a glove box in which humidity is controlled to 20% or less, and then placed at a temperature of 100 ° C. Heated to stir for 1 hour until a stable sol was formed to obtain a dispersed sol, 이와 같이 얻어진 Pb 졸과 Fe졸을 초임계유체로 사용된 에탄올 50ml와 혼합한 후 이중반응용기의 내부에 배치하고, Nb 졸은 에탄올 100ml와 혼합한 후 이중반응용기의 외부에 투입한 다음, The Pb sol and Fe sol thus obtained were mixed with 50 ml of ethanol used as a supercritical fluid, and then placed in the interior of the double reaction vessel, and the Nb sol was mixed with 100 ml of ethanol, and then introduced into the exterior of the double reaction vessel. 반응용기를 Autoclave 장치에 넣은 후 273℃, 7.3Mpa 의 온도와 압력에서 2시간 유지시켜 분말을 제조한 후에, 이중 반응용기의 내부와 외부에 생성된 분말을 각각 원심분리기를 이용하여 증류수로 세척한 다음, 60℃의 건조기에서 24시간 건조하여 제조함을 특징으로 하는 초임계유체상태하에서 액상콜롬바이트법에 의한 페로부스카이트형납계복합산화물(Pb(Fe1/2Nb1/2)O3) 분말의 제조방법.After the reaction vessel was placed in an autoclave apparatus and maintained at a temperature and pressure of 273 ° C. and 7.3 Mpa for 2 hours to prepare a powder, the powder produced inside and outside of the double reaction vessel was washed with distilled water using a centrifuge, respectively. Next, a perovskite lead-based composite oxide (Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 ) by the liquid colombite method in a supercritical fluid state, which is manufactured by drying in a dryer at 60 ° C. for 24 hours. Method for preparing the powder. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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