KR100708488B1 - 유기용매에 대한 분산성이 우수한 결정성 바륨티타네이트의제조 방법 - Google Patents

유기용매에 대한 분산성이 우수한 결정성 바륨티타네이트의제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 용매로의 분산성이 매우 우수한 결정성의 바륨티타네이트 나노 입자를 100℃이하의 용액상에서 제조하는 방법에 관한 것으로, 티타늄알콕사이드 용액과 수산화바륨 수용액을 혼합하여 바륨티타네이트를 제조하는 방법에서 상기 티타늄알콕사이드 용액에 디아민화합물을 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 결정 입자상 바륨티타네이트의 제조 방법은 제조방법이 간단하고 경제적일 뿐만아니라, 제조된 결정 입자상 바륨티타네이트의 평균 입경이 100 nm 이하로, 입자의 크기가 작으면서도 균일하고, 유기 용매로의 분산성이 높아 고유전율과 유연성을 필요로 하는 무/유기 하이브리드형 고 유전 나노 복합체 제조에 적합하여 인쇄회로 기판(PCB용 임베디드 캐패시터(embedded capacitor) 혹은 유기 반도체(OTFT) 등의 게이트 절연체용 막과 같이 첨단 전자 산업 분야에 그 응용성이 높을 것으로 기대된다.
바륨티타네이트, 티탄산바륨, 디아민화합물, 유기용매, 분산성

Description

유기용매에 대한 분산성이 우수한 결정성 바륨티타네이트의 제조 방법{Highly dispersible crystalline barium titanate in organic medium and the method of preparing the same}
도 1은 에틸렌 디아민 첨가량에 따른 바륨티타네이트의 X-선 회절 분석 결과이고,
도 2는 에틸렌 디아민 첨가량에 따른 바륨티타네이트 입자 크기의 변화를 나타낸 그래프이고,
도 3은 N,N-디메틸포름아미드(DMF)에 분산된 바륨티타네이트의 입자 분포도를 나타낸 것이고,
도 4는 유기 용매에 따른 바륨티타네이트의 입자 분포도를 나타낸 것이며,
도 5는 에틸렌 디아민 첨가량에 따른 바륨티타네이트의 FT-IR 스펙트라(spectra)이다.
본 발명은 유기 용매에 분산성이 우수한 결정형의 바륨티타네이트(BaTiO3) 나노 입자를 저온의 용액 상에서 제조하는 방법에 관한 것이다.
바륨티타네이트(BaTiO3)와 같은 페로브스카이트(perovskite)상 구조를 가진 재료는 자발 분극의 형성에 의한 강유전성과 압전성이 우수하여 각종 용도의 전자재료로 널리 사용되고 있다. 바륨티타네이트가 높은 편극도를 가지는 것은 작은 Ti(Ⅳ)이온들이 산소의 정팔면체 내에서 상대적으로 넓은 공간을 가지기 때문이다. 구조의 안정성은 큐리(Curie) 온도(130℃)와 매우 밀접한 관련이 있으며 큐리 온도보다 낮은 온도에서 Ti(Ⅳ) 이온은 중심에서 벗어난 위치를 점유한다. 따라서 결정구조의 변화를 가져오며, 5℃ 내지 130℃에서는 입방정(cubic)에서 정방정(Tetragonal)으로 구조가 변하며, -90℃ 내지 5℃에서는 사방정형(orthohombic)의 구조로, -90℃이하에서는 마름모형(rhombohedral) 구조로 변환된다. 바륨티타네이트가 가진 소재로서의 이러한 우수한 물성은 결정의 크기, 구조, 모양, 화학양론적 측면, 균질성 및 표면과 계면 특성에도 크게 의존한다. 따라서 바륨티타네이트의 유전상수 또한 결정의 크기에 따라 변하게 된다. 바륨티타네이트의 유전상수가 결정 크기에 의존한다는 사실은 다수의 문헌에서 보고되었다. (Y. Kobayashi, A. Nishikata, T. Tanase and M. Konno, J. Sol-Gel Sci. Technol., 2004, 29, 49), K. Ishikawa, K. Yoshikawa and N. Okada, Phys. Rev., 1998, B 37, 5852 ; S. Schlag and H. -F. Eicke, Solid State Commun., 1994, 91, 883).G. Arlt, D. Hennings and G. de With, J. Appl. Phys., 1985, 58, 1619 ; P. K. Dutta, R. Asiaie, S. K. Akbar and W. Zhu, Chem. Mater., 1994, 6, 1542 ; P. R. Arya, P. Jha and A. K. Ganguli, J. Mater. Chem., 2003, 13, 415)
근래에 들어 임베디드 캐패시터, 다층 세라믹 캐캐시터(MLCC), 인쇄회로 기판(PCB) 등 IT 분야에서 요구하는 경박 단소화, 저가격화 및 신기능화에 대응하기 위하여 무기소재가 가진 고성능과 유기 재료가 가진 공정 용이성을 서로 보완한 시너지성 하이브리드 소재에 대한 기술의 중요성이 증가하고 있다. 이에 따라 바륨티타네이트-고분자 나노 복합체 조성물을 제조하는 여러 가지 시도가 되고 있다. 그러나 유기 고분자가 상대적으로 열적 안정성이 낮고, 무기 재료는 결정화하는데 높은 열에너지가 필요하기 때문에 고분자가 있는 상태에서 바륨티타네이트를 제조하는 보고는 매우 적다. 따라서, 먼저 바륨티타네이트 나노 입자를 제조한 후 유기 폴리머 매질에 분산 혼합하여 무/유기 복합 소재를 제조하는 시도가 이루어지고 있다(H. Hsiang, K. -Y. Lin, F. -S. Yen, C. -Y. Hwang, J. Mater. Sci., 2001, 36, 3809 ; Y. Rao and C. P. Wong, J. Appl. Polym. Sci., 2004, 92, 2228). 그러나, 침전법, 수열 합성 및 졸-겔법과 같은 전통적인 방법으로 제조된 결정성 바륨티타네이트를 유기 고분자 매질에 혼합하여 균일한 물성을 가진 바륨티타네이트-고분자 나노 복합체를 제조하는 것은 매우 어렵다. 왜냐하면, 무기물인 바륨티타네이트는 고분자 매질내에서 분산되지 않고 서로 응집하는 경향이 매우 크기 때문이다.
현재의 전자 부품의 기술적 요구 및 바륨티타네이트에 근거한 나노 입자에 대한 요구가 증가하고 있음을 고려할 때, 무기 입자의 유기물 매질로의 높은 분산성은 매우 중요하게 고려되어야 한다. 이러한 문제점을 극복하려는 몇 가지 시도가 있었는데, 예를 들어 올레산 또는 아세트산을 이용하여 미리 제조한 나노 입자 표면을 변성시키는 방법이 오래전부터 알려져 있으나, 비표면적이 높은 나노 입자의 응집을 제거하는 어려움 때문에 유기 매질내로의 고농도 분산에 한계를 가진다. 또한, Brieten 등은 Ba-Ti-알콕사이드 전구체를 이용하여 단분산된 바륨티타네이트를 합성하였으나, 제조된 바륨티타네이트는 결정성이 좋지 않아 낮은 유전 특성이 예상된다(S. O'Brien, L. Brus and C. B. Murray, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 1208).
본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 제2005-56168호에서 유기물에 친화성이 우수한 유기 기능기가 여전히 결정성 바륨티타네이트 표면에 존재하도록 하는 방법, 즉 바륨티타네이트 제조에 있어서 중요 출발 재료인 티타늄 알콕사이드에 β-디케톤화합물 혹은 유기 카르보닐 산을 적가하여 킬레이트된 티타니움 화합물을 제조하고 여기에 수용액에 용해된 수산화바륨 용액을 적가하여 낮은 온도에서 화학적 분해/합성법을 이용하여 용액 상에서 결정성의 바륨티타네이트 나노 입자를 제조하는 방법을 개시한 바 있다. 상기 특허에서 제조된 결정성 바륨티타네이트는 비싼 Ba-Ti-알콕사이드 전구체를 사용하지 않고도 Brieten 등에 의해 보고된 바 있는 바륨티타네이트에 비하여 결정성이 매우 우수하며, 바륨티타네이트-폴리머 시스템의 공정에 있어서 본질적인 특성이 될 수 있는 유기 용매로의 분산성도 크게 향상되었다. 그러나, 수산화바륨을 반응 당량에 대하여 2.5배 이상으로 첨가하여야 하므로 경제적이지 못할 뿐만아니라, 유기 용매로의 분산성도 더 향상시킬 필요가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 입자의 크기가 작고 균일한 분포를 가지며, 유기 용매로의 분산성이 매우 우수한 결정 입자상의 바륨티타네이트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 값이 비싼 Ba-Ti-알콕사이드 전구체를 사용하지 않고도 결정성이 매우 우수하고 유기 용매로의 분산성이 높은 결정형 바륨티타네이트 나노 입자를 제조하는 경제적이고 효과적인 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 결정 입자상의 바륨티타네이트를 제공하며, 상기 결정 입자상의 바륨티타네이트가 유기 용매 상에 분산된 분산액을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 유기 용매로의 분산성이 매우 우수한 결정성의 바륨티타네이트 나노 입자를 제조하는 방법에 관한 것으로, 티타늄알콕사이드 용액과 수산화바륨 수용액을 혼합하여 바륨티타네이트를 제조하는 방법에서 상기 티타늄알콕사이드 용액에 디아민화합물을 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 결정 입자 상의 바륨티타네이트를 제조하는 방법은 (a) 티타늄알콕사이드와 하기 화학식 1의 디아민화합물을 용매에 용해하여 혼합액을 제조하는 단계, (b) 상기 혼합액을 수산화바륨 수용액에 첨가한 후 교반하여 바륨티타네이트를 형성하는 단계, 및 (c) 상기 바륨티타네이트를 분리하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112006042259529-pat00001
(상기 식에서 R은 C2~C8의 알킬기에서 선택된다.)
또한, 본 발명에 따른 결정 입자 상 바륨티타네이트 제조방법의 모든 단계는 공기중의 CO2와 반응하여 BaCO3 침전물이 생성되는 것을 막기 위하여 질소를 퍼지하여 CO2를 제거한 탈이온수와 질소 분위기하에서 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 티타늄알콕사이드는 티타늄메톡사이드[Titanium(IV)methoxide], 티타늄부톡사이드[titanium(IV)butoxide],티타늄이소프로폭사이드[titanium(IV)isopropoxide] 등을 사용할 수 있으며 출발 원료의 종류에 상관없이 사용할 수 있지만, 수득이 용이하고 가격이 저렴한 티타늄이소프로폭사이드를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제조방법에서 티타늄알콕사이드 전구체에 첨가하는 디아민화합물은 2가지의 역할을 한다. 첫 번째는 결정성의 바륨티타네이트를 제조하기 위하여 필수적으로 요구되는 알칼리성을 증가시키는 역할을 한다. 두 번째는 바륨티타네이트 생성 반응시 표면 수식기(capping agent)로 작용하여 결정 입자상의 바륨티타네이트 가 유기 용매에 분산될 때 고분산성을 가지도록 한다.
본 발명에 따른 디아민화합물로는 에틸렌디아민(1,2 diamino ethane (H2N(CH2)2NH2), 프로판디아민(1,3 diamino propane NH2(CH2)3NH2), 1,4-부탄디아민(1,4 diamino butane (NH2(CH2)4NH2), 1,5-펜탄디아민(1,3 diamino pentane (CH3CH2CH(NH2)CH2CH2NH2), 1,6-헥산디아민(1,6 diamino hexane (NH2(CH2)6NH2), 1,7-헵탄디아민(1,7 diamino heptane (NH2(CH2)7NH2), 1,8-옥탄디아민(1,8 diamino octane (NH2(CH2)8NH2) 등이 사용될 수 있으며 보다 바람직하게는 에틸렌디아민(EDA)혹은 프로판디아민이다. 이것은 디아민화합물이 티타늄알콕사이드와 반응하여 중간 생성물이 만들어지게 되는데, 수산화바륨 수용액과 반응하여 바륨티타네이트가 합성되는 과정에서 에틸렌디아민(EDA)혹은 프로판디아민으로부터 만들어진 티타늄알콕사이드-디아민화합물 복합체가 하기 화학식 2에 나타낸 바와 같이 5 링(5-membered ring) 혹은 6 링(6-membered ring) 구조로 결합하게 되므로 결정성 바륨티타네이트 표면에 상대적으로 보다 안정하게 결합하여 남아있게 되는 효과가 있다. 즉, 아미노기가 1개인 알킬아민에 비해 디아민화합물을 사용한 경우 결정성 바륨티타네이트 표면에 안정적으로 결합하여 남아있게 되어 유기용매에 대한 분산성이 향상되는 장점이 있고, 디아민화합물 중에서도 에틸렌디아민(EDA) 혹은 프로판디아민으로 수식된 티타늄알콕사이드 전구체를 사용하는 것이 티타늄알콕사이드와 보다 안정적인 복합체를 형성함으로써 본 발명의 특징인 유기용매에 대한 분산성이 보다 우수하게 된다.
[화학식 2]
Figure 112006042259529-pat00002
상기 디아민화합물 중 에틸렌디아민(EDA)를 예로 들어 본 발명에 따른 바륨티타네이트 합성 반응을 하기의 반응식 (1)로 나타낼 수 있다.
Ti(OR)4 + EDA + Ba(OH)2(aq.) = EDA capped BaTiO3 + ROH + EDA (1)
상기 반응식 1을 단계별 반응식으로 세분하면 아래와 같이 나타낼 수 있다.
Ti(OR)4 + EDA → Ti2(OR)8(EDA)2 → Ti(OR)4(EDA)
2H2NCH2CH2NH2 + 4H2O → 2H3N+CH2CH2N+H3 + 4OH-
Ti(OR)4(EDA) + Ba(OH)2 + 4OH- = BaTi(OH)6 + ROH + EDA
BaTi(OH)6 → BaTiO3 + H2O
본 발명에 따른 바륨티타네이트 제조방법에서 상기 a)단계에서는 상기 단계별 반응식에서 나타낸 바와 같이 티타늄알콕사이드와 디아민화합물의 복합체가 형성되고, 티타늄알콕사이드와 결합하지 않은 디아민화합물은 물과 반응하여 염기성 조건을 만들어준다. 상기 티타늄알콕사이드에 대한 디아민화합물의 몰비는 1 내지 20의 범위를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 몰비는 3 내지 10 이다. 티타늄알콕사이드에 대한 디아민화합물의 몰비는 1 미만인 경우에는 비결정성 바륨티타네이트가 혼입될 수 있고, 유기 용매에 대한 분산성이 향상되는 효과가 크지 않으며, 상기 몰비가 20을 초과할 경우에는 추가 첨가에 의한 입자 크기 분포의 균일성 및 분산성 측면의 효과의 증가가 미미하여 경제적으로 불리할 수 있다.
상기 a) 단계에서 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류를 사용하는 것이 수용액과의 혼화성 및 균일한 반응을 진행하기 위해 바람직하다.
상기 b)단계에서는 상기 a)단계에서 제조한 티타늄알콕사이드-디아민화합물의 복합체와 수산화바륨이 반응하여 바륨티타네이트가 생성된다. 사용하는 수산화바륨 수용액은 티타늄알콕사이드에 대하여 1당량비의 양으로도 가능한데, 이는 본 발명에 따른 제조방법에서는 디아민화합물을 사용하여 반응계가 알칼리성을 형성하므로 과잉의 수산화바륨이나 NaOH, KOH와 같은 염기를 사용하지 않아도 결정성 바륨티타네이트의 제조가 가능하다. 또한, 상기 b)단계의 반응온도는 100℃ 이하에서 조절할 수 있으며, 상온 에서 100℃ 사이에서 결정성 바륨티타네이트를 제조할 수 있다. 특히 디아민화합물의 사용량을 6몰비 이상으로 할 경우에는 50 ℃ 이하의 온도에서도 결정성 바륨티타네이트 제조가 가능하다.
상기 분리 단계는 원심분리방법을 사용하여 생성된 바륨티타네이트를 분리할 수 있으며, 알코올로 세척하는 단계를 더 포함할 수 있으며 세척 횟수는 2회 이상으로 하여 상온에서의 건조 속도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 건조단계 후 친수성 유기용매에 바륨티타네이트를 분산시키고 이를 원심분리하여 바륨티타네이트를 수득함으로써 바륨티타네이트 표면의 수분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 수분제거 단계는 바륨티타네이트 표면의 수분을 친수성 유기용매로 치환하여 바륨티타네이트의 유기용매로의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 친수성 유기용매로는 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 메탄올(MEOH)을 예로 들 수 있다.
또한, 표면의 수분을 제거한 바륨티타네이트를 유기용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 분산액 제조에 사용되는 유기 용매로는 N,N-디메틸포름아미드(DMF), 메탄올(MEOH), 이소프로필알코올(IPA), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 또는 시클로헥산온(Cyclohexanone, CHN) 등이 바람직하며, N,N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 메탄올(MEOH)을 사용하는 경우 결정 입자상 바륨티타네이트의 분산성이 더욱 우수하여 보다 바람직하다. 유기 용매에 결정 입자상 바륨티타네이트를 분산시키는 방법으로는 초음파 처리 등 통상적으로 사용되는 물리적인 방법을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 다음의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명에 사용하는 티타늄 이소프로폭사이드(Ti(OPri)4 or TTIP, 97% Aldrich사 제품), 수산화바륨·8수화물(98+%, Aldrich사 제품), 에틸렌디아민(EDA, 98+%, 대정케미컬, 일본)은 추가의 정제 과정 없이 그대로 사용하였다. 모든 다른 화학물질 및 용매는 Sigma-Aldrich 사에서 판매하는 시약 등급으로, 추가의 정제 과정 없이 구매한 상태로 사용하였다. 탈이온수는 건조한 질소(N2)를 퍼지(purge)하여 CO2를 제거하여 사용하였다.
[실시예 1]
결정성 바륨티타네이트 제조
CO2를 제거한 탈이온수 50 g에 Ba(OH)2·H2O(1.67g, Ba/Ti 몰비=1.0)를 넣어 50℃, N2 하에서 교반하여 수산화바륨 수용액을 제조한다. 티타늄 이소프로폭사이드 2.5 g과 에틸렌디아민(EDA)을 10g의 이소프로필 알코올에 첨가하여 50℃에서 30분간 교반하여 Ti-EDA 혼합액을 제조하였다. 이 때 첨가하는 에틸렌디아민의 양은 하기 표1에 나타낸 바와 같이 EDA/Ti 몰비 기준으로 1 내지 10의 범위에서 조절하였다. 상기 Ti-EDA 혼합액을 상기 수산화바륨 수용액에 첨가하고 70℃에서 2시간 동안 교반하였다. 상기 모든 반응은 테플론이 코팅된 폴리프로필렌 반응기에서 질소 분위기 하에 진행하였다.
생성된 결정성 나노입자를 원심분리(17000rpm, 20분)하여 수득한 후, 메탄올 로 2회 세정하고 실온, 대기하에서 건조하였다.
[표 1]
Figure 112006042259529-pat00003
도 1의 결과를 참조하면, (a)는 EDA/Ti 몰비가 1.0, (b)는 EDA/Ti 몰비가 3.0, (c)는 EDA/Ti 몰비가 5.0, (d)는 EDA/Ti 몰비가 10.0인 경우로서, EDA/Ti 몰비가 1.0 내지 10.0의 범위에서 모두 결정성 바륨티타네이트가 형성되었음을 알 수 있다. 또한, 도 2의 결과를 참조하면, EDA의 첨가량이 증가할수록 결정성 바륨티타네이트의 입자 크기가 감소하였으며, 평균 입경이 20 내지 40nm인 결정성 바륨티타네이트가 제조되었다.
[비교예]
실시예 1과 동일하게 진행하되 EDA를 사용하지 않은 경우에는 바륨티타네이트가 제조되지 않았다. Ba/Ti 몰비가 1.0인 조건에서 EDA를 첨가하지 않는 경우에는 바륨티타네이트를 제조할 수 없음을 알 수 있었다. 바륨티타네이트를 제조하기 위해서 Ba/Ti 몰비를 1.2로 하고 EDA를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 결정성 바륨티타네이트를 제조하였다. 이렇게 제조된 바륨티타네이트는 도 2에 나타낸 바와 같이 43nm의 평균입경을 나타내었다.
도 5를 참조하면 (a)는 비교예에서 제조된 바륨티타네이트, (b)는 실시예1에서 EDA/Ti 몰비가 3.0인 경우, (c)는 실시예1에서 EDA/Ti 몰비가 10.0인 경우 제조된 바륨티타네이트의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 것이다. 도 5의 결과를 살펴보면 Ti-O, Ti-OH, Ba-OH에 관련된 피크가 각각 563, 1370 and 1447 cm-1 에서 나타났고, (b) 및 (c)에서는 EDA에 의한 피크로서 2930, 2850 cm-1(C-H), 1057, 1208, 1285, 1370 cm-1(C-NH2의 C-N), 1500 cm-1(NH2의 N-H)에서 특징적인 피크가 나타났다. 상기 결과를 통하여 결정성 바륨티타네이트 표면에 EDA가 안정하게 결합하여 남아있음을 알 수 있다.
[실시예 2]
결정성 바륨티타네이트의 분산액 제조
실시예 1 및 비교예에서 제조한 결정성 바륨티타네이트를 N,N-디메틸포름아미드(DMF)에 30분 동안 초음파처리를 하면서 분산시킨 후, 원심분리하여 결정성 바륨티타네이트 표면에 존재하는 물을 제거하였으며, 상기 과정을 2번 반복하였다.
이어서 DMF에 바륨티타네이트 함량이 2중량%가 되도록 첨가하고 1시간 동안 초음파 처리하여 바륨티타네이트 분산액을 제조하였다.
도 3을 참조하면, EDA를 사용하지 않고 제조된 비교예의 바륨티타네이트의 경우에 DMF에 대한 입자 크기 분포가 넓고 2000 nm이상의 거대 입자가 생성되는 등 분산성이 현저히 저하된 반면, EDA를 첨가하여 제조한 바륨티타네이트는 입자 크기 분포가 좁고 거대 입자의 생성이 거의 없어 우수한 분산성을 나타내었다.
[실시예 3]
유기 용매에 따른 결정성 바륨티타네이트의 분산성
실시예 1에서 제조한 결정성 바륨티타네이트(EDA/Ti 몰비=10, 실험번호 1-5)를 사용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 결정성 바륨티타네이트 표면에 존재하는 물을 제거한 후, 메탄올(MEOH), 이소프로필알코올(IPA), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 또는 시클로헥산온(Cyclohexanone, CHN)을 사용하여 바륨티타네이트 함량이 2중량%가 되도록 분산액을 제조하였다.
유기 용매의 종류에 따른 분산성을 확인한 결과 도 4에 나타난 바와 같이 DMF 또는 MeOH를 사용하는 것이 MIBK 또는 CHN을 사용하는 것에 비해 분산성이 더욱 우수하였다.
본 발명에 따른 결정 입자상 바륨티타네이트의 제조 방법은 제조방법이 간단하고 경제적일 뿐만아니라, 제조된 결정 입자상 바륨티타네이트의 평균 입경이 100 nm 이하로, 입자의 크기가 작으면서도 균일하고, 유기 용매로의 분산성이 높아 고유전율과 유연성을 필요로 하는 무/유기 하이브리드형 고 유전 나노 복합체 제조에 적합하여 인쇄회로 기판(PCB용 임베디드 캐패시터(embedded capacitor) 혹은 유기 반도체(OTFT) 등의 게이트 절연체용 막과 같이 첨단 전자 산업 분야에 그 응용성이 높을 것으로 기대된다.

Claims (7)

  1. (a) 티타늄알콕사이드와 하기 화학식 1의 디아민화합물을 용매에 용해하여 혼합액을 제조하는 단계;
    (b) 상기 혼합액을 수산화바륨 수용액에 첨가한 후 교반하여 바륨티타네이트를 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 바륨티타네이트를 분리하는 단계;
    를 포함하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure 112006042259529-pat00004
    (상기 식에서 R은 C2~C8의 알킬렌기에서 선택된다.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 티타늄알콕사이드에 대한 디아민화합물의 몰비가 1 내지 20인 것을 특징으로 하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 티타늄알콕사이드에 대한 디아민화합물의 몰비가 3 내지 10인 것을 특징으로 하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 디아민화합물은 에틸렌디아민(EDA) 또는 프로판디아민인 것을 특징으로 하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분리 단계는 원심분리방법으로 생성된 바륨티타네이트를 분리한 후, 이소프로필알코올 또는 메탄올에서 선택되는 알코올로 세척하고 건조하는 것을 특징으로 하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 건조 후 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 메탄올(MEOH)에서 선택되는 유기용매에 분산시키고 원심분리하여 바륨티타네이트 표면의 수분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 수분 제거 단계 후 N,N-디메틸포름아미드(DMF), 메탄올(MEOH), 이소프로필알코올(IPA), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 또는 시클로헥산온(Cyclohexanone, CHN)에서 선택되는 유기용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 분산성이 우수한 나노 결정형 바륨티타네이트의 제조 방법.
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