KR100925746B1 - Mesoporous inorganic composite powder containing metallic oxides and the preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 골격내에 티타늄, 아연 등의 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체의 기공내에 세륨, 철 등의 금속산화물을 담지함으로써 넓은 영역의 자외선(UV-A,B) 차단능을 가지며, 사용감과 안전성이 향상된 중형기공성 무기 복합분체 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention has a wide range of ultraviolet (UV-A, B) blocking ability by supporting a metal oxide such as cerium and iron in the pores of the medium-porous silica molecular sieve substituted with metal elements such as titanium and zinc in the skeleton, The present invention relates to a medium-porous inorganic composite powder having improved usability and safety, and a method of manufacturing the same.

금속산화물, 자외선 차단, 중형기공성 무기 복합분체, 무기계 자외선 차단제 Metal Oxide, UV Protection, Medium Pore Inorganic Composite Powder, Inorganic Sunscreen

Description

기공내 금속산화물을 담지한 중형기공성 무기 복합분체 및 그 제조방법{Mesoporous inorganic composite powder containing metallic oxides and the preparation method thereof}Mesoporous inorganic composite powder containing metallic oxides and the preparation method

도 1은 실시예 4 및 실시예 5에서 제조한 중형기공성 무기 복합분체의 모식도이다. 1 is a schematic view of the medium-porous inorganic composite powder prepared in Examples 4 and 5.

도 2는 실시예 1 및 실시예 4에서 제조한 중형기공성 무기 복합분체의 X-선 회절 그래프이다. 2 is an X-ray diffraction graph of the mesoporous inorganic composite powder prepared in Examples 1 and 4.

도 3는 실시예 4에서 제조한 중형기공성 무기 복합분체에 대하여 액체 질소 온도에서 구한 질소의 흡착-탈착 등온선(adsorption-desorption isotherm)을 보여주는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the adsorption-desorption isotherm of nitrogen obtained at liquid nitrogen temperature for the mesoporous inorganic composite powder prepared in Example 4. FIG.

도 4는 실시예 4에서 제조한 중형기공성 무기 복합분체에 대한 EDX(Energy Dispersive X-ray) 그래프이다.FIG. 4 is an energy dispersive x-ray (EDX) graph of the mesoporous inorganic composite powder prepared in Example 4. FIG.

도 5는 실시예 1 및 실시예 4에서 제조한 티타늄이 골격 내로 치환된 중형기공성 실리카와 티타늄치환 중형기공성 실리카 기공내 세륨 및 철이 담지된 중형기공성 무기 복합분체의 UV-스펙트럼이다.5 is a UV-spectrum of the mesoporous inorganic composite powder loaded with cerium and iron in the mesoporous silica and titanium substituted mesoporous silica pores in which titanium prepared in Examples 1 and 4 is substituted into the skeleton.

본 발명은 골격내에 티타늄, 아연 등의 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체의 기공내에 세륨, 철 등의 금속산화물을 담지함으로써 넓은 영역의 자외선(UV-A,B) 차단능을 가지며, 사용감과 안전성이 향상된 중형기공성 무기 복합분체 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention has a wide range of ultraviolet (UV-A, B) blocking ability by supporting a metal oxide such as cerium and iron in the pores of the medium-porous silica molecular sieve substituted with metal elements such as titanium and zinc in the skeleton, The present invention relates to a medium-porous inorganic composite powder having improved usability and safety, and a method of manufacturing the same.

중형기공성 다공성 실리카는 중형기공성 분자체(mesoporous molecular sieve)들 중 하나이다. 이는 균일한 크기의 중형기공이 규칙적으로 배열되어 있는 중형기공성 분자체이다. 1991년에 모빌(Mobil)사의 연구진에 의하여 구조유도체로 이온성 계면활성제(ionic surfactants)를 이용하여 제조된 M41S 군(M41S family)이라고 명명된 새로운 형태의 중형기공성 분자체 물질들이 미합중국 특허 제5,057,296호 및 제5,102,643호 등에 발표된 이래로, 이러한 중형기공성 분자체 물질에 대한 연구가 현재 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 기존 분자체의 합성과는 다르게 이 중형기공성 분자체들은 액정 주형 경로(liquid crystal templating mechanism)를 통하여 합성되는데 합성 과정 중 주형 물질(templating material)로 사용되는 계면활성제의 종류나 합성 조건을 조절함으로써 기공의 크기를 16~100Å까지 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. Mesoporous porous silica is one of mesoporous molecular sieves. It is a medium pore molecular sieve with uniformly arranged mesopores of uniform size. In 1991 a new type of mesoporous molecular sieve materials, named M41S family, manufactured by Mobil's team using ionic surfactants as structural derivatives, was described in US Pat. No. 5,057,296. Since published in US Pat. No. 5,102,643 and the like, research on such medium-porous molecular sieve material is now actively conducted worldwide. Unlike the synthesis of conventional molecular sieves, these mesoporous molecular sieves are synthesized through a liquid crystal templating mechanism, by controlling the type of surfactant used as a template material or the conditions for synthesis. Pore size can be adjusted up to 16 ~ 100Å.

미합중국 특허 제6,027,706호, 제6,054,111호 및 1998년 Science지, volume 279, 페이지 548에는 중성계열의 계면활성제(nonionic surfactants)인 양친성 블록 공중합체(amphiphilic block copolymers)를 이용하여 제조된 중형기공성 물질이 개시되어 있다. 제올라이트의 경우는 일반적으로 무기 또는 유기 분자 하나가 기공 구조를 유도하는 주형물질로 작용하는 반면, 중형기공성 물질은 단분자가 아닌 여러 개의 계면활성제 분자들이 집합된 마이셀(micelle) 구조가 기공을 유도한다. 계면활성제는 일반적으로 친수성의 머리 부분과 소수성의 꼬리 부분으로 이루어져 있어 수용액 하에서 다양한 구조의 자기 조합된(self-assembled) 마이셀 및 액정 구조를 이룬다고 알려져 있다. 이러한 마이셀 또는 액정 구조의 표면에 위치한 친수성 부분과 무기 물질의 전구체가 상호 작용을 통하여 유기/무기 나노 복합체가 형성되고 계면활성제를 제거하면 중형기공성 물질을 얻을 수 있다. 중형기공성 물질은 기존의 제올라이트나 AIPO 계통의 물질과 같이 기공의 크기가 1.5nm 이하인 미세기공성(microporous) 물질과는 달리 그 기공의 크기를 중형기공(mesopore)의 범위(2~50nm)로 확장시킴으로써 그 동안 분자체 물질의 응용에 있어서 제한이 되어왔던, 예를 들면 미세기공성 물질의 기공 크기보다 큰 크기를 갖는 분자들의 흡착 및 분리, 촉매전환 반응 등에 대한 분자체 물질의 응용이 가능하게 되었다. 이러한 규칙적인 기공을 가지는 중형기공성 물질은 표면적이 매우 커서(>700m2/g) 원소나 분자의 흡착 특성이 우수하고, 기공의 크기가 일정함으로써 전이금속 화합물, 아민류 산화물 등의 촉매 활성체들의 담체로 응용되고 있다. 또한 전도성 재료, 광디스플레이 재료, 화학센서, 정밀화학 및 생체 분체, 새로운 기계적, 열적 성질의 절연체 및 패키징 재료로의 응용 및 많은 응용분야가 기대된다. U.S. Pat.Nos. 6,027,706, 6,054,111 and 1998, Volume 279, page 548, discloses mesoporous materials prepared using amphiphilic block copolymers, which are nonionic surfactants. Is disclosed. In the case of zeolites, one inorganic or organic molecule generally acts as a template material for inducing pore structure, while a medium-sized porous material induces pores with a micelle structure in which a plurality of surfactant molecules are collected instead of a single molecule. do. Surfactants are generally known to consist of hydrophilic heads and hydrophobic tails to form self-assembled micelles and liquid crystal structures of various structures under aqueous solutions. When the hydrophilic portion located on the surface of the micelle or liquid crystal structure and the precursor of the inorganic material interact with each other to form an organic / inorganic nanocomposite and remove the surfactant, a mesoporous material may be obtained. Medium porosity materials, unlike microporous materials with pore sizes of 1.5 nm or less, like those of conventional zeolites or AIPO-based materials, extend the size of the pores to the mesopore range (2-50 nm). This enables the application of molecular sieve materials to adsorption and separation of molecules having a size larger than the pore size of microporous materials, catalytic conversion reactions, and the like, which have been limited in the application of molecular sieve materials. The medium porosity material having such regular pores has a very large surface area (> 700m 2 / g), which is excellent in adsorption characteristics of elements or molecules, and the size of the pores is constant, so that catalytic active agents such as transition metal compounds and amine oxides It is applied as a carrier. There are also many applications and applications for conductive materials, optical display materials, chemical sensors, fine chemicals and biopowders, new mechanical and thermal insulators and packaging materials.

한편, 피부노화는 주름의 증가, 처짐 및 이완 등과 밀접하게 관련되어 있는데 이러한 현상을 일으키는 원인으로는 생리적인 자연노화와 자외선 노출 등에 의한 환경적인 요인들에 의한 노화들이 거론되고 있다. 특히, 화장품과 관련된 피부노화의 원인 중 대부분은 자외선에 대한 지속적인 노출로써 이로 인해 깊은 주름이 생기고, 피부가 처지며, 불균일한 반점들이 생성되어 피부의 외관을 해치게 된다. 이러한 현상을 조직학적으로 살펴보면, 피부의 지속적인 자외선 노출로 표피가 얇아지고 진피의 두께도 감소하며 피부에 존재하는 탄력섬유의 주성분인 엘라스틴이 심하게 변형되어 진피의 상층과 중간층에 거대분자를 형성한 '엘라스토틱(Elastotic)'이 축적되는데, 이는 탄력섬유의 정상적인 기능을 저해함으로써 MMPs(matrix metalloproteinases)의 활성에 의한 콜라겐의 손실과 더불어 탄력성이 결여된 주름진 피부유형을 유발하게 된다. On the other hand, skin aging is closely related to wrinkles, sagging, and relaxation. Aging caused by environmental factors such as physiological natural aging and UV exposure has been mentioned as a cause of this phenomenon. In particular, most of the causes of skin aging associated with cosmetics are continuous exposure to ultraviolet rays, which causes deep wrinkles, sagging skin, and uneven spots that damage the appearance of the skin. Histologically, this phenomenon shows that the skin's constant UV exposure causes thinning of the epidermis, decreasing the thickness of the dermis, and severe deformation of elastin, a major component of the elastic fibers present in the skin, forming large molecules in the upper and middle layers of the dermis. Elastotic 'accumulates, which leads to a loss of collagen due to the activity of matrix metalloproteinases (MMPs) and a wrinkled skin type that lacks elasticity by inhibiting the normal function of elastic fibers.

따라서, 상기와 같은 피부노화 현상을 저하 또는 지연시키기 위한 화장료에 관한 연구가 그동안 많이 진행되어 왔는데, 일차적으로는 자외선 차단제를 이용하여 자외선의 피부 침투를 감소시키는 방법이 있다. 또한, 자외선(특히, UV-A,B)으로부터 피부를 보호하기 위한 자외선 차단 화합물에 대한 연구도 많이 진행되어 왔다. 그러나, 유기계 자외선 차단제는 화장료로 사용했을 때 광안정도에 문제가 있으며 이들이 피부에 흡수되어 자극을 일으키거나 광반응에 의한 생성물로 인하여 안전성에 심각한 문제를 야기하기도 하므로 대부분의 유기계 자외선 차단제는 사용에 있어서 많은 제약을 가지고 있다. Therefore, many studies on cosmetics for reducing or retarding the skin aging phenomenon have been progressed for a long time. First, there is a method of reducing skin penetration of ultraviolet rays by using a sunscreen. In addition, much research has been conducted on sunscreen compounds for protecting the skin from ultraviolet rays (particularly UV-A, B). However, organic sunscreens have problems with light stability when used in cosmetics, and they are absorbed by the skin and cause serious problems in safety due to irritation or photoreaction products. There are many restrictions.

한편, 무기계 자외선 차단제를 사용하면 넓은 범위의 자외선 분광을 차단하 면서 피부에 자극이 없는 자외선 차단제를 제공할 수 있다. 하지만, 무기계 자외선 차단제는 피부에 바르면 희게 보이는 미적 관점에서의 결함, 자외선차단 능력이 유기계 자외선 차단제보다 약하다는 단점과 더불어 자유 라디칼(Free radical)로부터 기인한 광활성으로 피부자극 및 피부손상을 가져올 수 있으며, 입자들의 2차 응집에 의해 입자 크기가 증가하여 자외선 차단능력이 시간이 지남에 따라 저하되는 기능적인 측면에서의 단점이 있다. On the other hand, using an inorganic sunscreen can provide a sunscreen without irritation to the skin while blocking a wide range of ultraviolet spectroscopy. However, inorganic sunscreens can cause skin irritation and skin damage due to defects from the aesthetic point of view that appear white when applied to the skin and the ability of sunscreen to be weaker than organic sunscreens. However, there is a disadvantage in the functional aspect that the particle size is increased by the secondary agglomeration of the particles and the UV blocking ability is lowered over time.

이상적인 자외선 차단제는 피부 조직에 무독성이고 피부를 자극하지 않아야 하며, 제품 적용시 화학적 분해 또는 광분해에 대해 내성이 있어야 하고, 피부에 흡수되지 않아야 한다. 따라서, 넓은 파장영역에서 높은 효율의 자외선 차단능력과 피부에 대한 안전성이 우수한 무기계 자외선 차단제의 개발이 필요하다. The ideal sunscreen should be non-toxic to skin tissues, not irritating to the skin, resistant to chemical or photolysis when applied to the product and not absorbed by the skin. Therefore, there is a need for the development of inorganic sunscreens having high efficiency in the broad wavelength range and excellent skin safety.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 자외선 차단능을 가지면서 사용감과 안전성이 향상된 새로운 중형기공성 무기 복합분체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a novel medium-porous inorganic composite powder having a UV protection ability and improved safety and safety.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 골격내에 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체의 기공내에 금속산화물을 담지하는 것을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a medium-porous inorganic composite powder characterized in that the metal oxide is supported in the pores of the medium-porous silica molecular sieve substituted with the metal element in the skeleton.

상기 골격내에 치환된 금속원소는 티타늄(Ti), 아연(Zn) 중에서 선택된 1종 이상임을 특징으로 하며, 상기 기공내에 담지되는 금속산화물은 세륨옥사이드, 아이언옥사이드, 티타늄옥사이드 및 징크옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 한다. The metal element substituted in the skeleton is characterized in that at least one selected from titanium (Ti), zinc (Zn), the metal oxide supported in the pores from the group consisting of cerium oxide, iron oxide, titanium oxide and zinc oxide It is characterized in that at least one selected.

또한, 본 발명은 In addition, the present invention

(A) 계면활성제를 증류수에 용해시키고, 금속전구체를 산에 용해시켜 이들을 혼합하는 단계;(A) dissolving the surfactant in distilled water, dissolving the metal precursor in an acid and mixing them;

(B) 상기 (A)에서 얻은 혼합물에 실리카 전구체를 첨가하고 pH가 중성이 되도록 조절한 후, 수열 반응시키는 단계; (B) adding a silica precursor to the mixture obtained in (A) and adjusting the pH to be neutral, followed by hydrothermal reaction;

(C) 상기 (B)단계에서 얻은 물질을 여과, 세척 및 건조시키는 단계; (C) filtering, washing and drying the material obtained in step (B);

(D) 상기 (C)단계에서 얻은 물질을 소성처리하여 계면활성제를 제거하는 단계; (D) calcining the material obtained in the step (C) to remove the surfactant;

(E) 금속전구체를 증류수 또는 알코올에 용해시켜 혼합하는 단계;(E) dissolving and mixing the metal precursor in distilled water or alcohol;

(F) 상기 (D)단계에서 얻은 금속전구체 혼합물을 상기 (E)단계에서 얻은 혼합액과 혼합하는 단계; 및(F) mixing the metal precursor mixture obtained in step (D) with the mixed solution obtained in step (E); And

(G) 상기 (F)단계에서 얻은 물질을 건조한 후, 소성처리하는 단계로 이루어지는 중형기공성 무기 복합분체의 제조방법을 제공한다.(G) It provides a method for producing a medium-porous inorganic composite powder comprising the step of drying the material obtained in the step (F), and then calcining.

이하, 각 단계를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the steps will be described in more detail.

본 발명의 (A)단계에서는 각각 계면활성제를 증류수에 용해시키고 금속전구체를 산 용액에 용해시키고 난 후 이들을 혼합한다. 이때, 계면활성제를 증류수와 혼합할 때 계면활성제는 주형물질로서 작용하여 적절한 농도에서 자기 조합형 분자 구조체를 형성한다. 이때 첨가하는 계면활성제의 양은 바람직하게 실리카 1몰을 기준으로 0.005 내지 0.02몰이 되게 하고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.02몰이 적당하다. In step (A) of the present invention, the surfactant is dissolved in distilled water, and the metal precursor is dissolved in an acid solution, and then mixed. At this time, when the surfactant is mixed with distilled water, the surfactant acts as a template material to form a self-assembled molecular structure at an appropriate concentration. At this time, the amount of the surfactant to be added is preferably from 0.005 to 0.02 mol based on 1 mol of silica, more preferably 0.01 to 0.02 mol.

상기 (A)단계에서 사용되는 계면활성제의 바람직한 예로는 세틸트리메틸암모늄 클로라이드(cetyltrimethylammonium chloride), 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide), 폴리에틸렌 글리콜 도데실 에테르(polyethylene glycol dodecyl ether), 폴리옥시에틸렌(23)라우릴 에테르(polyoxyethylene(23)lauryl ether), 폴리옥시에틸렌(2)세틸 에테르(polyoxyethylene(2)cetyl ether), 폴리옥시에틸렌(10)세틸 에테르(polyxoyethylene(10)cetyl ether), 폴리에틸렌 글리콜 헥사데실 에테르(polyethylene glycol hexadecyl ether), 폴리옥시에틸렌(10)스테아릴 에테르(polyoxyethylene(10)stearyl ether), 폴리에틸렌 글리콜옥타데실에테르(polyethylene glycoloctadecylether) 및 폴리에틸렌글리콜블락(폴리프로필렌글리콜)블락폴리에틸렌글리콜(poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) 등을 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌옥사이드블락(폴리프로필렌옥사이드)폴리에틸렌옥사이드를 사용한다. Preferred examples of the surfactant used in the step (A) is cetyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium bromide, polyethylene glycol dodecyl ether, polyoxyethylene (23) Lauryl ether (polyoxyethylene (23) lauryl ether), polyoxyethylene (2) cetyl ether, polyoxyyethylene (10) cetyl ether, polyethylene glycol hexadecyl Polyethylene glycol hexadecyl ether, polyoxyethylene (10) stearyl ether, polyethylene glycol octadecyl ether and polyethylene glycol block (polypropylene glycol) block polyethylene glycol (poly ethylene glycol) -block-poly (propylene glycol) -block-poly (ethylene glycol), and the like. Preferably, polyethylene oxide block (polypropylene oxide) polyethylene oxide is used.

상기 (A)단계에서 사용되는 상기 금속전구체는 초산, 염산, 황산 등의 산에 용해될 수 있는 화합물이 바람직하며, 구체적인 예로서 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide), 티타늄 부톡사이드(titanium butoxide) 등의 금속알콕사이드류와 티타늄 설페이트(titanium sulfate), 사염화티탄(TiCl4), 사염화아연(ZnCl4), 아세트산 아연(zinc acetate) 등을 들 수 있다. The metal precursor used in the step (A) is preferably a compound that can be dissolved in an acid such as acetic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and the like. As a specific example, titanium isopropoxide and titanium butoxide Metal alkoxides such as titanium sulfate, titanium tetrachloride (TiCl 4 ), zinc tetrachloride (ZnCl 4 ), zinc acetate and the like.

본 발명의 (B)단계에서는 상기 (A)에서 얻은 혼합물을 실리카 전구체를 이용하여 pH가 중성이 되도록 조절한 후, 수열 반응시키는 단계이다. In step (B) of the present invention, the mixture obtained in (A) is adjusted to have a neutral pH using a silica precursor, followed by hydrothermal reaction.

상기 (B)단계에서 사용되는 실리카 전구체의 바람직한 예로는 테트라에틸오르토실리케이트(tetraethylorthosilicate;TEOS), 테트라메틸오르토실리케이트(tetramethylorthosilicate;TMOS), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 디메틸디메톡시실란(dimethyldimethoxysilane), 트리메틸메톡시실란(trimethylmethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 디메틸디에톡시실란(dimethyldiethoxysilane), 트리메틸에톡시실란(trimethylethoxysilane), 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane), 디메틸디클로로실란(dimethyldichlorosilane), 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane), 비스(트리클로로실릴)메탄(bis(trichlorosilyl)methane), 1,2-비스(트리클로로실릴)에탄(1,2-bis(trichlorosilyl)ethane), 비스(트리메톡시실릴)메탄(bis(trimethoxysilyl)methane), 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄(1,2-bis(triethoxysilyl)ethane), 소듐 메타실리케이트(Sodium metasilicate) 등을 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 콜로이드 실리카(Ludox HS-40, Dupont사)이다.Preferred examples of the silica precursor used in step (B) are tetraethylorthosilicate (TEOS), tetramethylorthosilicate (TMOS), methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane Trimethylmethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethyl Trimethylchlorosilane, bis (trichlorosilyl) methane, 1,2-bis (trichlorosilyl) ethane (1,2-bis (trichlorosilyl) ethane), bis (trimethoxysilyl Methane (trimethoxysilyl) methane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane, sodium metasilica And the like (Sodium metasilicate), more preferably, the colloidal silica (Ludox HS-40, Dupont Company).

상기 실리카 전구체는 (A)단계에서 얻은 혼합액에 교반장치를 이용하여 상온 에서 격렬히 교반하면서 천천히 첨가하는 것이 좋다. 이때, 첨가하는 실리카 전구체의 양은 바람직하게 계면활성제 1몰을 기준으로 1 내지 100몰이 되게 하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 50몰이 적당하다. 이어 상기 혼합물을 30 내지 50℃에서 수열반응을 통해 금속원소가 치환된 중형기공성 분자체 물질을 합성한다. 이는 상기 (A)단계에서 수용액 내에서 계면활성제가 수용액 내에서 자기조합 현상을 통해 마이셀 구조를 이루게 되고, 이렇게 형성된 마이셀 표면 위에서 실리카 전구체가 반응하여 올리고머를 형성하고 이를 고분자화한다. 반응시간은 1시간 내지 144시간, 바람직하게는 12시간 내지 48시간이 걸린다. The silica precursor is preferably added slowly to the mixed solution obtained in step (A) using vigorous stirring at room temperature. At this time, the amount of the silica precursor to be added is preferably 1 to 100 mol based on 1 mol of the surfactant, more preferably 10 to 50 mol. Subsequently, the mixture is subjected to hydrothermal reaction at 30 to 50 ° C. to synthesize a mesoporous molecular sieve material in which metal elements are substituted. In the step (A), the surfactant forms an micelle structure through self-combining phenomenon in the aqueous solution in the aqueous solution, and the silica precursor reacts on the surface of the micelle thus formed to form an oligomer and polymerize it. The reaction time takes 1 hour to 144 hours, preferably 12 hours to 48 hours.

본 발명의 (C)단계에서는 상기에서 형성된 물질을 여과, 세척 단계를 거친 후 건조하는 것으로, 에탄올로 2 내지 5차례 세척하고, 50 내지 200℃에서 3 내지 30 시간 동안 건조한다. In the step (C) of the present invention, the material formed above is dried by filtration and washing, followed by washing 2 to 5 times with ethanol and drying at 50 to 200 ° C. for 3 to 30 hours.

본 발명의 (D)단계에서는 (C)단계 후의 물질을 소성처리시키는 것으로, 400 내지 600℃로 0.3 내지 30시간 소성 과정을 거쳐서 주형 물질인 계면활성제를 제거하여 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체를 제조한다. 상기 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체의 골격내 실리카 및 치환된 금속의 비율은 5:1 내지 20:1인 것이 바람직하다.In step (D) of the present invention, the material after step (C) is calcined, and the medium-porous silica in which the metal element is substituted by removing the surfactant, which is a template material, is calcined at 400 to 600 ° C. for 0.3 to 30 hours. Prepare molecular sieves. The ratio of the silica and the substituted metal in the skeleton of the medium-porous silica molecular sieve substituted with the metal element is preferably 5: 1 to 20: 1.

본 발명의 (E)단계에서는 상기에서 제조된 중형기공성 실리카 분자체의 기공내에 금속산화물을 담지하기 위하여 금속전구체를 증류수 또는 알코올에 용해시켜 혼합한다. 이때, 혼합하는 금속전구체의 양은 바람직하게 실리카 1몰을 기준으로 0.001 내지 0.01몰이 되게 하고, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.005몰이 적당하 다.In the step (E) of the present invention, the metal precursor is dissolved in distilled water or alcohol and mixed in order to support the metal oxide in the pores of the prepared medium-sized porous silica molecular sieve. At this time, the amount of the metal precursor to be mixed is preferably from 0.001 to 0.01 mol, based on 1 mol of silica, more preferably 0.001 to 0.005 mol.

상기 (E)단계에서 사용되는 금속전구체는 증류수, 알코올, 아세토나이트릴 등의 용매에 용해될 수 있는 화합물이 바람직하며, 구체적인 예로서 세륨 클로라이드(cerium chloride), 세륨 나이트레이트(cerium nitrate), 아이언 클로라이드(iron chloride), 아이언 나이트레이트(iron nitrate), 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide), 티타늄 부톡사이드(titanium butoxide) 등의 알콕사이드류와 티타늄 설페이트(titanium sulfate), 사염화티탄(TiCl4), 사염화아연(ZnCl4), 아세트산 아연(zinc acetate)등을 들 수 있다. The metal precursor used in step (E) is preferably a compound that can be dissolved in a solvent such as distilled water, alcohol, acetonitrile, and specific examples of cerium chloride, cerium nitrate, and iron. chloride (iron chloride), iron nitrate (iron nitrate), titanium isopropoxide (titanium isopropoxide), titanium butoxide (titanium butoxide), such as alkoxide and titanium sulfate (titanium sulfate), titanium tetrachloride (TiCl 4), Zinc tetrachloride (ZnCl 4 ), zinc acetate (zinc acetate) and the like.

본 발명의 (F)단계에서는 상기 (E)단계에서 얻은 금속전구체 혼합용액을 상기 (D)단계에서 얻은 중형기공성 분자체에 상온에서 함침법(incipient wetness method)을 이용하여 혼합한다. 이때, 중형기공성 분자체와 금속전구체 혼합용액의 혼합 비율은 바람직하게 무게비로 1:1~1.3이 되게 하고, 더욱 바람직하게는 1:1이 적당하다.In step (F) of the present invention, the mixed metal precursor mixture solution obtained in step (E) is mixed with the medium-porous molecular sieve obtained in step (D) by using an incipient wetness method at room temperature. At this time, the mixing ratio of the medium-porous molecular sieve and the metal precursor mixed solution is preferably 1: 1 to 1.3 by weight ratio, more preferably 1: 1 is suitable.

이어, 본 발명의 (G)단계에서는 상기 (F)단계에서 얻은 물질을 50 내지 200℃에서 3 내지 30 시간 동안 건조한 후, 400 내지 600℃로 0.3 내지 30시간 동안 소성처리하여 기공내 담지된 금속전구체를 산화시켜 최종적으로 자외선 차단능을 갖는 중형기공성 무기 복합분체를 제조한다.Subsequently, in step (G) of the present invention, the material obtained in step (F) is dried at 50 to 200 ° C. for 3 to 30 hours, and then calcined at 400 to 600 ° C. for 0.3 to 30 hours to carry metal supported in the pores. The precursor is oxidized to prepare a mesoporous inorganic composite powder having UV blocking ability.

상기 방법 이외에도 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 종래에 주지된 방법에 의해 제조하는 것이 가능하다. In addition to the above method, it is possible to manufacture by a method known in the art within a range that does not impair the object of the present invention.

또한, 이러한 중형기공성 무기 복합분체는 다양한 제형화가 가능하여 특히, 화장료로 활용할 수 있다. In addition, such a medium-porous inorganic composite powder can be formulated in various ways, in particular, it can be utilized as a cosmetic.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are intended to illustrate the invention, it is apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

[실시예 1] 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 제조 (1)Example 1 Preparation of Medium-Scale Porous Silica Substituted with Metal Elements (1)

용액 A는 초산(99.5%) 24.98g과 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 17.70g 을 혼합하였다. 용액 B는 증류수 58.36g에 NaOH 16.4g(98%)를 넣고 용해시켰다. 이때 물중탕으로 80℃ 정도에서 충분히 녹였다. 위 용액에 콜로이드 실리카 25g(Ludox HS-40, Dupont사)을 넣었다. 물중탕의 온도는 80℃로 계속 유지한 채로 있다가 솔루션이 흰색에서 투명한 색으로 변하면 가열을 그만두었다. 용액 C는 폴리에틸렌옥사이드블락(폴리프로필렌옥사이드)블락 폴리에틸렌옥사이드 16.41g을 증류수에 용해한 후 자력 교반장치를 이용하여 상온에서 격렬히 교반하면서 용액 A를 첨가하였다. 반응혼합물을 상온에서 5분 동안 교반한 다음 용액 B를 이용하여 pH를 중성이 되도록 적정한 후 1시간정도 실온에서 교반하였다. 이 용액을 40℃에서 20시간동안 교반한 후 침전물을 여과하고 증류수로 2번 세척한 후, 상온에서 건조시켰다. 건조된 시료 내에 들어있는 계면활성제를 제거하기 위하여 에탄올로 깨끗하게 세척하고 공기 중에서 650℃로 10시간 동안 소성처리하였다. Solution A was mixed with 24.98 g of acetic acid (99.5%) and 17.70 g of titanium isopropoxide. Solution B was dissolved in 58.36 g of distilled water in 16.4 g (98%) of NaOH. At this time, it was sufficiently dissolved at about 80 ℃ in a water bath. To the solution was added 25 g of colloidal silica (Ludox HS-40, Dupont). The water bath was kept at 80 ° C and stopped heating when the solution changed from white to a clear color. Solution C was dissolved in 16.41 g of polyethylene oxide block (polypropylene oxide) block polyethylene oxide in distilled water, and then solution A was added while vigorously stirring at room temperature using a magnetic stirring device. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, then titrated to pH neutral with solution B and stirred at room temperature for 1 hour. After the solution was stirred at 40 ° C. for 20 hours, the precipitate was filtered, washed twice with distilled water, and dried at room temperature. In order to remove the surfactant contained in the dried sample was washed clean with ethanol and calcined for 10 hours at 650 ℃ in air.

[실시예 2] 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 제조 (2)Example 2 Preparation of Medium-Porosity Silica Substituted with Metal Elements (2)

용액 A는 초산(99.5%) 24.98g과 티타늄 부톡사이드(titanium butoxide) 14.78g 을 혼합하였다. 용액 B는 증류수 58.36g에 NaOH 16.4g(98%)를 넣고 용해시켰다. 이때 물중탕으로 80℃ 정도에서 충분히 녹였다. 위 용액에 콜로이드 실리카 25g(Ludox HS-40, Dupont사)을 넣었다. 물중탕의 온도는 80℃로 계속 유지한 채로 있다가 솔루션이 흰색에서 투명한 색으로 변하면 가열을 그만두었다. 용액 C는 폴리에틸렌옥사이드블락(폴리프로필렌옥사이드)블락폴리에틸렌옥사이드 16.41g을 증류수에 용해한 후 자력 교반장치를 이용하여 상온에서 격렬히 교반하면서 용액 A를 첨가하였다. 반응혼합물을 상온에서 5분 동안 교반한 다음 용액 B를 이용하여 pH를 중성이 되도록 적정한 후 1시간정도 실온에서 교반하였다. 이 용액을 40℃에서 20시간동안 교반한 후 침전물을 여과하고 증류수로 2번 세척한 후, 상온에서 건조시켰다. 건조된 시료 내에 들어있는 계면활성제를 제거하기 위하여 에탄올로 깨끗하게 세척하고 공기 중에서 650℃로 10시간 동안 소성처리하였다. Solution A was mixed with 24.98 g of acetic acid (99.5%) and 14.78 g of titanium butoxide. Solution B was dissolved in 58.36 g of distilled water in 16.4 g (98%) of NaOH. At this time, it was sufficiently dissolved at about 80 ℃ in a water bath. To the solution was added 25 g of colloidal silica (Ludox HS-40, Dupont). The water bath was kept at 80 ° C and stopped heating when the solution changed from white to a clear color. Solution C was dissolved in 16.41 g of polyethylene oxide block (polypropylene oxide) block polyethylene oxide in distilled water, and then solution A was added while vigorously stirring at room temperature using a magnetic stirring device. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, then titrated to pH neutral with solution B and stirred at room temperature for 1 hour. After the solution was stirred at 40 ° C. for 20 hours, the precipitate was filtered, washed twice with distilled water, and dried at room temperature. In order to remove the surfactant contained in the dried sample was washed clean with ethanol and calcined for 10 hours at 650 ℃ in air.

[실시예 3] 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 제조 (3)Example 3 Preparation of Medium-Scale Porous Silica Substituted with Metal Elements (2006.01)

용액 A는 초산(99.5%) 21.76g과 티타늄 설페이트(titanium sulfate) 8.318g 을 혼합하였다. 용액 B는 증류수 58.36g에 NaOH 16.4g(98%)를 넣고 용해시켰다. 이때 물중탕으로 80℃ 정도에서 충분히 녹였다. 위 용액에 콜로이드 실리카 25g(Ludox HS-40, Dupont사)을 넣었다. 물중탕의 온도는 80℃로 계속 유지한 채로 있다가 솔루션이 흰색에서 투명한 색으로 변하면 가열을 그만두었다. 용액 C는 폴리에틸렌옥사이드블락(폴리프로필렌옥사이드)블락폴리에틸렌옥사이드 16.41g을 증류수에 용해한 후 자력 교반장치를 이용하여 상온에서 격렬히 교반하면서 용액 A를 첨가하였다. 반응혼합물을 상온에서 5분 동안 교반한 다음 용액 B를 이용하여 pH를 중성이 되도록 적정한 후 1시간정도 실온에서 교반하였다. 이 용액을 40℃에서 20시간동안 교반한 후 침전물을 여과하고 증류수로 2번 세척한 후, 상온에서 건조시켰다. 건조된 시료 내에 들어있는 계면활성제를 제거하기 위하여 에탄올로 깨끗하게 세척하고 공기 중에서 650℃로 10시간 동안 소성 처리하였다. Solution A was mixed with 21.76 g of acetic acid (99.5%) and 8.318 g of titanium sulfate. Solution B was dissolved in 58.36 g of distilled water in 16.4 g (98%) of NaOH. At this time, it was sufficiently dissolved at about 80 ℃ in a water bath. To the solution was added 25 g of colloidal silica (Ludox HS-40, Dupont). The water bath was kept at 80 ° C and stopped heating when the solution changed from white to a clear color. Solution C was dissolved in 16.41 g of polyethylene oxide block (polypropylene oxide) block polyethylene oxide in distilled water, and then solution A was added while vigorously stirring at room temperature using a magnetic stirring device. The reaction mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, then titrated to pH neutral with solution B and stirred at room temperature for 1 hour. After the solution was stirred at 40 ° C. for 20 hours, the precipitate was filtered, washed twice with distilled water, and dried at room temperature. In order to remove the surfactant contained in the dried sample was washed clean with ethanol and calcined for 10 hours at 650 ℃ in air.

[실시예 4] 금속산화물이 담지된 중형기공성 복합무기 자외선차단제 제조 (1) Example 4 Preparation of Medium Pore Composite Inorganic Sunscreen Impregnated with Metal Oxide (1)

10g의 증류수에 세륨클로라이드(cerium chloride) 15g을 완전히 용해시킨 후 상기 실시예 1에서 제조한 중형기공성 실리카 10g을 취하여 상기 세륨전구체 용액과 상온에서 혼합하고 1~3시간동안 교반한 다음 여과하여 상온에서 진공 건조하고 소성하여 세륨산화물이 담지된 중형기공성 복합분체 16g을 얻었다(A). 5g의 증류수에 아이언 클로라이드(iron chloride) 5.8g을 완전히 용해시킨 후 상기 (A)에서 얻어진 세륨산화물이 담지된 중형기공성 복합분체에 상기 철전구체 용액과 상온에서 혼합하고 1~3시간동안 교반한 다음 여과하여 상온에서 진공 건조하고 소성하여 최종의 세륨산화물과 철산화물이 담지된 중형기공성 복합 무기자외선차단제 17.5g을 얻었다.After completely dissolving 15 g of cerium chloride in 10 g of distilled water, 10 g of the medium-porous silica prepared in Example 1 was mixed, mixed with the cerium precursor solution at room temperature, stirred for 1 to 3 hours, and then filtered and room temperature. Vacuum drying at 30 ° C. and firing were carried out to obtain 16 g of a medium-porous composite powder loaded with cerium oxide (A). After completely dissolving 5.8 g of iron chloride in 5 g of distilled water, the cerium oxide obtained in (A) was mixed with the porous precursor solution mixed with the iron precursor solution at room temperature and stirred for 1 to 3 hours. Next, the resultant was filtered, dried in vacuo at room temperature, and calcined to obtain 17.5 g of a medium-porous composite inorganic UV blocker having a final cerium oxide and iron oxide.

[실시예 5] 금속산화물이 담지된 중형기공성 복합무기 자외선차단제 제조 (2) Example 5 Preparation of Medium Porosity Composite Inorganic Sunscreen Impregnated with Metal Oxide (2)

10g의 증류수에 세륨나이트레이트(cerium nitrate) 18.6g을 완전히 용해시킨 후 상기 실시예 1에서 제조한 중형기공성 실리카 10g을 취하여 상기 세륨전구체 용액과 상온에서 혼합하고 1~3시간동안 교반한 다음 여과하여 상온에서 진공 건조하고 소성하여 세륨산화물이 담지된 중형기공성 복합분체 16g을 얻었다(A). 5g의 증류수에 아이언 나이트레이트(iron nitrate) 7.2g을 완전히 용해시킨 후 상기 (A)에서 얻어진 세륨산화물이 담지된 중형기공성 복합분체에 상기 철전구체 용액과 상온에서 혼합하고 1~3시간동안 교반한 다음 여과하여 상온에서 진공 건조하고 소성하여 최종의 세륨산화물과 철산화물이 담지된 중형기공성 복합 무기자외선차단제 17.5g을 얻었다.After fully dissolving 18.6 g of cerium nitrate in 10 g of distilled water, 10 g of the medium-porous silica prepared in Example 1 was mixed, mixed with the cerium precursor solution at room temperature, stirred for 1 to 3 hours, and then filtered. Vacuum drying at room temperature and baking to obtain 16 g of a medium-porous composite powder loaded with cerium oxide (A). After completely dissolving 7.2 g of iron nitrate in 5 g of distilled water, the cerium oxide obtained in (A) was mixed with the porous precursor solution and the iron precursor solution at room temperature and stirred for 1 to 3 hours. The mixture was then filtered and dried in vacuo at room temperature and calcined to obtain 17.5 g of a medium porosity composite inorganic UV blocker having a final cerium oxide and iron oxide.

[실험예 1] 중형기공성 복합 무기자외선차단제의 안전성 Experimental Example 1 Safety of Medium Pore Composite Inorganic UV Blocker

화장료의 원료는 인체에 사용되기 때문에 무엇보다도 인체에 대한 안전성이 중요하다. 따라서, 자외선차단 화합물인 상기 실시예 4 및 실시예 5에서 수득한 화합물의 인체에 대한 독성 및 자극성 유무를 하기와 같은 실험을 통하여 알아보았다. 이 때, 안전성 실험은 PEG-400오일에 중형기공성 복합 무기자외선차단제 화합물을 30% 농도로 분산시켜 만든 용액을 사용하였다. Since raw materials for cosmetics are used in the human body, safety for the human body is important above all. Therefore, the presence or absence of toxicity and irritation to the human body of the compound obtained in Examples 4 and 5, which is a sunscreen compound, was examined through the following experiment. At this time, the safety experiment used a solution made by dispersing the medium-pore composite inorganic UV blocker compound in a concentration of 30% in PEG-400 oil.

1-1. 피부1차 자극실험(Primary skin irritation test)1-1. Primary skin irritation test

피부1차 자극실험을 위하여 토끼(NZ White Rabbit, 한림실험동물) 12마리의 등 부위의 털을 시험물질 적용 24시간 전에 제거하고 2.5cm×2.5cm 넓이에 상기 실시예 4 및 실시예 5의 중형기공성 복합 무기자외선차단제 화합물을 각각 0.1ml 씩 24시간 동안 도포하여 관찰하였다. For the first skin irritation test, the hairs of 12 rabbits (NZ White Rabbit, Hallim experimental animal) were removed 24 hours before application of the test substance, and the medium size of Examples 4 and 5 was 2.5 cm × 2.5 cm wide. The porous composite UV-blocking compound was applied by 0.1 ml each for 24 hours.

그 결과, 자극이 없는 것으로 판정되었다.As a result, it was determined that there was no stimulus.

1-2. 피부 감작성 실험(Skin sensitization test)1-2. Skin sensitization test

피부 감작성 실험을 위해 기니아 피그(Gunea pig, 한림실험동물) 암수 각 3마리씩, 상기 실시예 4 및 실시예 5의 중형기공성 복합 무기자외선차단제 화합물 각각을 이용하여 매그누손(Magnusson)과 글리그만(Kligman)의 시험방법에 따라 실험을 실시하였다. For the skin sensitization experiment, Magnusson and the article were prepared using each of three medium and high pore composite inorganic sunscreen compounds of Examples 4 and 5 for each male and female guinea pig. The experiment was conducted according to the test method of Kligman.

그 결과, 홍반, 부종, 가피 형성 등의 피부 이상 증상을 관찰할 수 없었다.As a result, skin abnormalities such as erythema, edema, and crust formation were not observed.

1-3. 인체 첩포 실험(Human patch test)1-3. Human patch test

상기 실시예 4 및 실시예 5의 중형기공성 복합 무기자외선차단제 화합물 각각에 대한 인체 첩포 실험을 20~28세의 건강한 30명을 대상으로 CTFA지침(Guideline)(The Cosmetic Toiletry and Fragrance Association, INC, Washington, D.C.20036, 1991)에 따라 실시하였다. CTFA guidelines (Guideline) (The Cosmetic Toiletry and Fragrance Association, INC, Ltd.) for 30 healthy people aged 20 to 28 years with the human patch test for each of the medium-porous composite inorganic UV blocker compounds of Examples 4 and 5 Washington, DC20036, 1991).

그 결과, 피부 일차 자극 반응은 나타나지 않았다. As a result, there was no skin primary irritation response.

이상 상기 독성 및 피부에 대한 안전성 실험에서 본 발명에 의한 중형기공성 복합 무기자외선차단제는 화장료로서 독성과 자극이 없는 원료, 즉, 피부외용제로서 안전한 물질임을 확인할 수 있었다.In the above toxicity and safety test for the skin, the medium porosity complex inorganic UV blocker according to the present invention was confirmed to be a safe material as a raw material without toxicity and irritation as a cosmetic, that is, a skin external preparation.

한편, 상기 실시예 1 및 실시예 4에서 제조한 중형기공성 실리카 및 중형기공성 무기 복합분체의 X-선 회절 그래프(X-ray diffraction, Rigaku社)를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서 얻어진 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체의 X-선 회절 그래프와 비교해서 실시예 4에서 얻어진 기공내 금속산화물이 담지된 중형기공성 무기 복합분체는 구조적 균일성은 유지되고 있으며 그 선명도가 저하되었으나, 이는 기공 내에 담지된 다량의 금속 산화물에서 기인한 것으로 판단된다. Meanwhile, X-ray diffraction graphs (X-ray diffraction, Rigaku, Inc.) of the mesoporous silica and the mesoporous inorganic composite powder prepared in Examples 1 and 4 are shown in FIG. 2. As can be seen in Figure 2, compared to the X-ray diffraction graph of the medium-porous silica molecular sieve substituted with the metal element obtained in Example 1, the medium-porous inorganic with the metal oxide in the pores obtained in Example 4 The composite powder retained its structural uniformity and its clarity was lowered, but this is believed to be due to the large amount of metal oxide supported in the pores.

도 3은 실시예 4에서 제조한 중형기공성 무기 복합분체에 대하여 액체 질소 온도에서 구한 질소의 흡착-탈착 등온선(adsorption-desorption isotherm, Quantachrome社)을 보여주는 그래프이다. 금속원소가 치환된 분자체 기공 내에 금속산화물을 담지함으로 인해 전체적인 기공부피(pore volume) 및 비표면적(surface area)이 감소한 것을 볼 수 있다.Figure 3 is a graph showing the adsorption-desorption isotherm (quantachrome, Inc.) of nitrogen obtained at the liquid nitrogen temperature for the medium-porous inorganic composite powder prepared in Example 4. It can be seen that the overall pore volume and surface area are reduced by supporting the metal oxide in the pores of the molecular sieve substituted with the metal element.

도 4는 실시예 4에서 제조한 중형기공성 무기 복합분체 물질에 대한 EDX (Energy Dispersive X-ray, oxford社) 그래프를 나타낸 것으로, 그래프 상에서 티타늄(Ti), 세륨(Ce), 철(Fe), 실리카(Si)가 검출되는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 본 발명에 따른 제조 방법으로 실리카 분자체 내 세륨(Ce), 철(Fe), 티타늄(Ti)이 포함되어 있는 것을 알 수 있다. Figure 4 shows the EDX (Energy Dispersive X-ray, oxford, Inc.) graph for the medium-porous inorganic composite powder material prepared in Example 4, titanium (Ti), cerium (Ce), iron (Fe) on the graph It was confirmed that the silica (Si) is detected, and through this, it can be seen that cerium (Ce), iron (Fe), and titanium (Ti) are contained in the silica molecular sieve according to the present invention.

도 5는 실시예 1(그래프의 TiSiO2) 및 실시예 4(그래프의 CeFe/TiSiO2) 에서 제조한 티타늄이 골격 내로 치환된 중형기공성 실리카와 티타늄치환 중형기공성 실리카 기공내 세륨 및 철이 담지된 중형기공성 무기 복합분체의 UV-스펙트럼(Jasco社)을 도시한 것이다. 금속산화물을 담지한 금속원소가 치환된 중형기공성 분자체 물질이 실제로 화장료로 응용되기 위한 특성 중의 하나는 자외선 차단 능력이므로 순수 실리카와 본 발명에 따른 금속산화물을 담지한 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 물질에 대하여 자외선 차단 능력을 비교하였다. 측정결과, 순수 실리카에 비해서 티타늄이 치환된 실시예 1의 경우 흡수 스펙트럼이 UV-A 방향으로 이동되며, 흡수율도 약간 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 금속산화물을 담지한 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 물질인 실시예 4의 경우에는 흡수 스펙트럼이 UV-A 및 UV-B 방향으로 이동되어, UV-A 및 UV-B를 동시에 차단하는 능력을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에 의한 금속산화물을 담지한 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카는 자외선 차단용도로 사용할 수 있음을 알 수 있으며, 따라서 본 발명의 금속산화물을 담지한 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카를 함유하는 화장료의 경우, 자외선 차단 및 산란 효과를 더욱 기대할 수 있다. FIG. 5 shows the support of cerium and iron in mesoporous silica and titanium-substituted mesoporous silica pores in which titanium prepared in Examples 1 (TiSiO 2 of the graph) and Example 4 (CeFe / TiSiO 2 of the graph) is substituted into the skeleton. It shows the UV-spectrum (Jasco) of the medium-sized porous inorganic composite powder. One of the characteristics for the application of medium-sized pore molecular sieves substituted with metal oxides carrying metal oxides to cosmetics is the ability to block UV rays, so the medium-sized pores substituted with pure silica and metal elements carrying metal oxides according to the present invention. The UV blocking ability was compared with respect to the polymeric silica material. As a result of the measurement, in the case of Example 1 in which titanium is substituted as compared to pure silica, the absorption spectrum is shifted in the UV-A direction, and it is confirmed that the absorption is also slightly increased. In addition, in Example 4, in which the metal element supporting the metal oxide is substituted with a medium-porous silica material, the absorption spectrum is shifted in the UV-A and UV-B directions to simultaneously block UV-A and UV-B. I could confirm the ability. Therefore, it can be seen that the medium-porous silica substituted with the metal element carrying the metal oxide according to the present invention can be used for UV blocking purposes. Therefore, the medium-porous silica substituted with the metal element carrying the metal oxide of the present invention is used. In the case of a cosmetic containing, it is possible to further expect the sunscreen and scattering effect.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한, 티타늄, 아연 등의 금속원소가 골격 내에 치환된 중형기공성 실리카 분자체의 기공내에 세륨, 철 등의 금속산 화물을 담지한 중형기공성 무기 복합분체 물질은 넓은 영역의 자외선(UV-A,B) 차단능을 가지며, 사용감과 안전성이 향상되어 이를 함유하는 화장료 조성물은 자외선 차단을 위해 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the medium-porous inorganic composite powder material in which the metal oxides such as cerium and iron are supported in the pores of the medium-porous silica molecular sieve in which metal elements such as titanium and zinc are substituted in the skeleton according to the present invention. Silver has a wide range of ultraviolet (UV-A, B) blocking ability, the use and safety is improved cosmetic composition containing it can be usefully used for UV protection.

Claims (11)

골격내에 금속원소가 치환된 중형기공성 실리카 분자체 물질의 기공내에 금속산화물을 담지하는 것을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체에서,In the medium porous inorganic composite powder, wherein the metal oxide is supported in the pores of the medium porous silica molecular sieve material in which the metal element is substituted in the skeleton. 상기 골격내에 치환된 금속원소는 티타늄(Ti) 또는 아연(Zn)이고,The metal element substituted in the skeleton is titanium (Ti) or zinc (Zn), 상기 기공내에 담지하는 금속산화물은 세륨옥사이드, 아이언옥사이드, 티타늄옥사이드 및 징크옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체.The metal oxide supported in the pores is a medium-porous inorganic composite powder, characterized in that at least one selected from the group consisting of cerium oxide, iron oxide, titanium oxide and zinc oxide. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 분체는 화장품용임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체.The medium-porous inorganic composite powder according to claim 1, wherein the powder is for cosmetics. 제 1항에 있어서, 상기 분체는 자외선 차단용임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체.The medium-porous inorganic composite powder according to claim 1, wherein the powder is for blocking ultraviolet rays. (A) 계면활성제를 증류수에 용해시키고, 금속전구체를 산에 용해시켜 이들을 혼합하는 단계;(A) dissolving the surfactant in distilled water, dissolving the metal precursor in an acid and mixing them; (B) 상기 (A)에서 얻은 혼합물에 실리카 전구체를 첨가하고 pH가 중성이 되도록 조절한 후, 수열 반응시키는 단계; (B) adding a silica precursor to the mixture obtained in (A) and adjusting the pH to be neutral, followed by hydrothermal reaction; (C) 상기 (B)단계에서 얻은 물질을 여과, 세척 및 건조시키는 단계; (C) filtering, washing and drying the material obtained in step (B); (D) 상기 (C)단계에서 얻은 물질을 소성처리하여 계면활성제를 제거하는 단계; (D) calcining the material obtained in the step (C) to remove the surfactant; (E) 금속전구체를 증류수 또는 알코올에 용해시켜 혼합하는 단계;(E) dissolving and mixing the metal precursor in distilled water or alcohol; (F) 상기 (D)단계에서 얻은 금속전구체 혼합물을 상기 (E)단계에서 얻은 혼합액과 혼합하는 단계; 및(F) mixing the metal precursor mixture obtained in step (D) with the mixed solution obtained in step (E); And (G) 상기 (F)단계에서 얻은 물질을 건조한 후, 소성처리하는 단계(G) step of firing the material obtained in step (F) after drying 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체의 제조방법에서,In the manufacturing method of the medium-porous inorganic composite powder comprising a, 상기 (A)단계에서 사용하는 금속전구체는 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 또는 티타늄 부톡사이드(titanium butoxide)인 금속 알콕사이드류, 티타늄 설페이트(titanium sulfate), 사염화티탄(TiCl4), 사염화아연(ZnCl4), 아세트산 아연(zinc acetate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체의 제조방법. The metal precursor used in the step (A) is a metal alkoxides, titanium sulfate, titanium tetrachloride (TiCl 4 ), zinc tetrachloride (titanium isopropoxide) or titanium butoxide (titanium butoxide) ZnCl 4 ), zinc acetate (zinc acetate) A method for producing a medium-porous inorganic composite powder, characterized in that at least one member selected from the group consisting of. 삭제delete 삭제delete 제 6항에 있어서, 상기 (B)단계에서 사용하는 실리카 전구체는 테트라에틸오르토실리케이트, 테트라메틸오르토실리케이트, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 메틸트리클로로실란, 디메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란, 비스(트리클로로실릴)메탄, 1,2-비스(트리클로로실릴)에탄, 비스(트리메톡시실릴)메탄, 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 및 소듐 메타실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체의 제조방법. The silica precursor used in step (B) is tetraethylorthosilicate, tetramethylorthosilicate, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyl Diethoxysilane, trimethylethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, bis (trichlorosilyl) methane, 1,2-bis (trichlorosilyl) ethane, bis (trimethoxysilyl) methane And 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane and sodium metasilicate. The method for producing a medium-porous inorganic composite powder, characterized in that at least one member selected from the group consisting of. 제 6항에 있어서, 상기 (E)단계에서 사용하는 금속전구체는 세륨 클로라이드(cerium chloride), 세륨 나이트레이트(cerium nitrate), 아이언 클로라이드(iron chloride), 아이언 나이트레이트(iron nitrate), 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide), 티타늄 부톡사이드(titanium butoxide), 티타늄 설페이트(titanium sulfate), 사염화티탄(TiCl4), 사염화아연(ZnCl4) 및 아세트산 아연(zinc acetate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체의 제조방법.The metal precursor used in step (E) is cerium chloride (cerium chloride), cerium nitrate (cerium nitrate), iron chloride (iron chloride), iron nitrate (iron nitrate), titanium isopro At least one selected from the group consisting of titanium isopropoxide, titanium butoxide, titanium sulfate, titanium tetrachloride (TiCl 4 ), zinc tetrachloride (ZnCl 4 ) and zinc acetate (zinc acetate) Method for producing a medium-porous inorganic composite powder characterized in that. 제 6항에 있어서, 상기 (F)단계에서 상기 (D)단계의 중형기공성 분자체와 상기 (E)단계의 금속전구체 혼합용액의 혼합 비율은 무게비로 1:1~1.3임을 특징으로 하는 중형기공성 무기 복합분체의 제조방법. The medium ratio of claim 6, wherein the mixing ratio of the medium-porous molecular sieve of step (D) and the metal precursor mixture of step (E) is 1: 1 to 1.3 by weight ratio. Method for producing a porous inorganic composite powder.
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