KR101089245B1 - Titanium oxide powder and the preparation method thereof, transparent titanium oxide solution and the preparation method thereof, and photoelectric device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면을 유기물질로 처리하여 유기용매 또는 수용액 내에서 분산성이 뛰어난 산화티타늄 분말 및 이를 함유하는 투명 산화티타늄 용액과 이를 이용한 광전소자와, 이들의 제조 방법에 관한 것으로서, (가) 산화티타늄 전구체 물질과 유기물질의 솔-젤 반응에 의해 유기 표면 처리된(organic surface treated) 산화티타늄 나노입자를 얻는 단계와; (나) 상기 (가) 단계를 거친 산화티타늄 나노입자를 유기용매에 분산 및 침전시켜 상기 유기 표면 처리된 산화티타늄 나노입자를 정제하는 단계와; (다) 상기 (나) 단계를 거친 산화티타늄 나노입자를 용매에 분산시켜 투명한 산화티타늄 용액을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 산화티타늄 용액의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a titanium oxide powder having excellent dispersibility in an organic solvent or an aqueous solution by treating a surface with an organic material, a transparent titanium oxide solution containing the same, an optoelectronic device using the same, and a method of manufacturing the same. Obtaining organic surface treated titanium oxide nanoparticles by a sol-gel reaction of a titanium precursor material and an organic material; (B) dispersing and precipitating the titanium oxide nanoparticles passed through the step (a) in an organic solvent to purify the organic surface treated titanium oxide nanoparticles; (C) providing a transparent titanium oxide solution comprising the step of (b) dispersing the titanium oxide nanoparticles in a solvent to obtain a transparent titanium oxide solution.
산화티타늄, 유기 표면 처리, 수열합성, 분산성, 결정성, 투명, 태양전지, 광전소자 Titanium Oxide, Organic Surface Treatment, Hydrothermal Synthesis, Dispersibility, Crystalline, Transparent, Solar Cell, Optoelectronic Device
Description
본 발명은 표면을 유기물질로 처리하여 유기용매 또는 수용액 내에서 분산성이 뛰어난 산화티타늄 분말 및 이를 함유하는 투명 산화티타늄 용액과, 이를 이용한 광전소자와, 이들의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a titanium oxide powder having excellent dispersibility in an organic solvent or an aqueous solution by treating the surface with an organic material, a transparent titanium oxide solution containing the same, an optoelectronic device using the same, and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 산화티타늄 입자는 광학적으로 매우 안정하며 활성이 우수하며, 가격이 저렴하여 다양한 광전소자에 활용되고 있는 대표적인 물질이다. 특히, 산화티타늄 입자와 같이 밴드갭 에너지가 큰 반도체 나노결정 (직경 15-20 nm) 산화물의 용액은 태양전지, 광촉매 등 다양한 형태의 광전소자에 사용되고 있다. In general, titanium oxide particles are optically very stable, excellent in activity, and inexpensive, and thus are representative materials used in various optoelectronic devices. In particular, a solution of a semiconductor nanocrystal (15-20 nm in diameter) oxide having a large band gap energy such as titanium oxide particles is used in various types of photoelectric devices such as solar cells and photocatalysts.
이러한 산화티타늄 입자의 크기, 형상, 결정성, 표면 상태, 용액의 제조법, 분산성 조절 등은 소자의 성능에 많은 영향을 미치는 것으로서, 이들을 조절하여 많은 양의 전자-홀 쌍을 생성시키면서 전자전달 속도를 조절하여 효율을 높이고자 하는 연구가 계속되고 있다. The size, shape, crystallinity, surface state, solution preparation method, and dispersibility of titanium oxide particles have a great influence on device performance, and control them to generate a large amount of electron-hole pairs, thereby generating electron transfer rates. Research to improve the efficiency by adjusting the amount of research is continuing.
그러나, 현재 상용화된 대부분의 산화티타늄 용액은 낮은 용해도 및 뭉침 현상으로 인해 벌크 매질에서 불규칙한 랜덤 구조를 형성하므로, 광전소자 내 산화티타늄 구조의 크기 및 분포를 조절하는 데에 많은 제한을 줄 뿐만 아니라, 일정한 두께의 박막을 형성하는 데에도 어려움이 있어 왔다. 특히, 대부분의 산화티타늄 용액의 색깔은 흰색을 띠고 있어, 지지체의 고유한 색상을 유지해야 하는 경우에는 그 적용에 많은 제한을 받고 있다. However, most of the currently commercially available titanium oxide solutions form irregular random structures in the bulk medium due to their low solubility and agglomeration phenomena, which not only impose many restrictions on controlling the size and distribution of the titanium oxide structures in the optoelectronic device. There has been a difficulty in forming a thin film of a constant thickness. In particular, most of the titanium oxide solution is white in color, and the application of the titanium oxide solution is very limited when it is necessary to maintain the unique color of the support.
본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 유기용매 또는 수용액 내에서 분산성이 뛰어난 산화티타늄 나노입자를 제공하고, 산화티타늄 나노입자의 결정성 및 크기를 조절하는 방법을 제공함으로써, 투명성이 우수한 산화티타늄 용액을 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve these conventional problems, an object of the present invention is to provide titanium oxide nanoparticles having excellent dispersibility in an organic solvent or an aqueous solution, and to control the crystallinity and size of the titanium oxide nanoparticles It is providing the titanium oxide solution excellent in transparency by providing the method of making it.
이러한 목적들은 다음의 본 발명의 구성에 의하여 달성될 수 있다.These objects can be achieved by the following configuration of the present invention.
(1) (가) 산화티타늄 전구체 물질과 유기물질의 솔-젤 반응에 의해 유기 표면 처리된(organic surface treated) 산화티타늄 나노입자를 얻는 단계와;(1) (a) obtaining organic surface treated titanium oxide nanoparticles by a sol-gel reaction of a titanium oxide precursor material with an organic material;
(나) 상기 (가) 단계를 거친 산화티타늄 나노입자를 유기용매에 분산 및 침전시켜 상기 유기 표면 처리된 산화티타늄 나노입자를 정제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화티타늄 분말의 제조 방법. (B) dispersing and precipitating the titanium oxide nanoparticles subjected to the step (a) in an organic solvent to purify the titanium oxide nanoparticles treated with the organic surface.
(2) 상기 (1)의 방법에 의해 제조된 산화티타늄 분말로서, 산화티타늄 나노입자 표면에 유기물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 산화티타늄 분말.(2) Titanium oxide powder produced by the method of (1) above, wherein the titanium oxide powder is coated with an organic material on the surface of the titanium oxide nanoparticles.
(3) 상기 (2)에 따른 산화티타늄 분말들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광전소자.(3) An optoelectronic device comprising titanium oxide powders according to (2) above.
(4) (가) 산화티타늄 전구체 물질과 유기물질의 솔-젤 반응에 의해 유기 표면 처리된(organic surface treated) 산화티타늄 나노입자를 얻는 단계와;(4) (a) obtaining organic surface treated titanium oxide nanoparticles by a sol-gel reaction of a titanium oxide precursor material with an organic material;
(나) 상기 (가) 단계를 거친 산화티타늄 나노입자를 유기용매에 분산 및 침 전시켜 상기 유기 표면 처리된 산화티타늄 나노입자를 정제하는 단계와;(B) purifying the titanium oxide nanoparticles treated with the organic surface by dispersing and precipitating the titanium oxide nanoparticles subjected to the step (a) in an organic solvent;
(다) 상기 (나) 단계를 거친 산화티타늄 나노입자를 용매에 분산시켜 투명한 산화티타늄 용액을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 산화티타늄 용액의 제조 방법. (C) a method of producing a transparent titanium oxide solution, comprising the step of (b) dispersing the titanium oxide nanoparticles in a solvent to obtain a transparent titanium oxide solution.
(5) 상기 (4)의 방법에 의해 제조된 투명 산화티타늄 용액으로서, 용매에, 산화티타늄 나노입자 표면에 유기물질이 코팅되어 있는 산화티타늄 분말이 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 산화티타늄 용액.(5) A transparent titanium oxide solution prepared by the method (4) above, wherein the titanium oxide powder coated with an organic material on the surface of the titanium oxide nanoparticles is uniformly dispersed in a solvent. solution.
본 발명에 의하면, 표면을 유기물질로 처리함으로써 분산성이 뛰어난 산화티타늄 나노입자를 얻을 수 있다. According to the present invention, titanium oxide nanoparticles having excellent dispersibility can be obtained by treating the surface with an organic material.
또한, 고온 고압 과정을 포함한 수열반응 (이하, '수열합성'과 혼용함)을 통하여 산화티타늄 나노입자의 결정성 및 크기를 조절할 수 있다. 이때, 합성 온도 및 압력 등을 조절해 주어 분포가 균일한 나노미터 수준의 크기와 우수한 결정성을 가지는 산화티타늄 나노입자를 제조할 수 있다.In addition, it is possible to control the crystallinity and size of the titanium oxide nanoparticles through a hydrothermal reaction (hereinafter, mixed with 'hydrothermal synthesis') including a high temperature and high pressure process. At this time, by adjusting the synthesis temperature and pressure, it is possible to produce a titanium oxide nanoparticles having a uniform nanometer size and excellent crystallinity distribution.
또한, 적절한 유기용매에 의한 정제 과정 (침전)을 거친 후, 물, 유기 용매 또는 고분자 매질에 분산시켜 투명한 산화티타늄 용액을 얻을 수 있다. In addition, after purification (precipitation) with an appropriate organic solvent, it is dispersed in water, an organic solvent or a polymer medium to obtain a transparent titanium oxide solution.
본 발명에 의해 제조된 산화티타늄 용액은 결정성이 높으면서 분산성이 뛰어나므로, 일정 두께의 고른 박막의 형성을 가능하게 하고 비표면적이 최대화된 광전소자의 제작을 가능하게 한다. 또한, 투명 박막 내지 투명 필름의 형성을 가능하게 하므로, 지지체 고유의 색상을 유지할 수 있게 하여 생활 및 산업용품 등에 대한 산화티타늄의 적용성을 확대시킨다. 예컨대, 본 발명에 따른 산화티타늄 분말 내지 산화티타늄 용액을 태양전지의 광전극이나 광 센서 등과 같은 광전소자에 응용할 경우, 우수한 코팅 공정성 및 투명 필름 형성으로 인해 매우 뛰어난 광전 특성을 가지므로, 소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 특히, 3차원 구조 (예컨대, 역 오팔 구조)를 갖는 다공성 광전극의 제조에 상기 투명한 산화티타늄 용액을 사용할 경우 산화티타늄 나노입자들이 균일하게 잘 분산되어 있는 광전극을 얻을 수 있다.Since the titanium oxide solution prepared by the present invention has high crystallinity and excellent dispersibility, it is possible to form an even thin film having a predetermined thickness and to manufacture an optoelectronic device having a specific surface area maximized. In addition, since it is possible to form a transparent thin film or a transparent film, it is possible to maintain the color inherent to the support to expand the applicability of titanium oxide to life and industrial products and the like. For example, when the titanium oxide powder or the titanium oxide solution according to the present invention is applied to a photoelectric device such as a photoelectrode or an optical sensor of a solar cell, it has very excellent photoelectric properties due to the excellent coating processability and the formation of a transparent film, and thus the efficiency of the device. Can greatly improve. In particular, when the transparent titanium oxide solution is used to prepare a porous photoelectrode having a three-dimensional structure (eg, an inverse opal structure), a photoelectrode in which titanium oxide nanoparticles are uniformly well dispersed can be obtained.
이러한 산화티타늄 나노입자의 제조 및 분산 제어 기술은 산화티타늄의 광전 특성을 향상시킬 수 있으며, 결과적으로 광전 효과를 이용하는 다양한 형태의 광전소자를 구성하는 데 있어 매우 중요한 핵심 기술이 된다.The manufacturing and dispersion control technology of the titanium oxide nanoparticles can improve the photoelectric properties of titanium oxide, and as a result, it becomes a very important core technology in the construction of various types of photoelectric devices using the photoelectric effect.
본 발명에 따른 산화티타늄 분말의 제조 방법은, 유기 표면 처리된(organic surface treated) 산화티타늄 나노입자를 얻는 단계와, 이렇게 얻은 산화티타늄 나노입자를 정제하는 단계를 포함한다.The method for producing titanium oxide powder according to the present invention includes the steps of obtaining organic surface treated titanium oxide nanoparticles, and purifying the titanium oxide nanoparticles thus obtained.
상기 유기 표면 처리된 산화티타늄 나노입자는 산화티타늄 전구체 물질과 유기물질의 솔-젤 반응에 의해 얻을 수 있다. 이와 같이, 산화티타늄 나노입자 표면을 유기화 처리함으로써 분산성이 매우 뛰어난 나노입자를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 산화티타늄 전구체 물질로는 티타늄 부톡사이드, 티타늄 이소프록포사이드 등과 같은 티타늄 알콕사이드계 물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 솔-젤 반응에 사용되는 상기 유기물질로는 아세틸아세톤과 같은 케톤계 유기물질을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 상기 산화티타늄 전구체 물질 및 상기 유기물질의 종류에 한 정되는 것은 아니다. 상기 산화티타늄 전구체 물질에 대한 상기 유기물질의 몰 비는 0.001∼10인 것이 바람직하다.The organic surface-treated titanium oxide nanoparticles may be obtained by a sol-gel reaction of a titanium oxide precursor material and an organic material. In this manner, nanoparticles having excellent dispersibility can be obtained by organically treating the surface of the titanium oxide nanoparticles. Here, the titanium oxide precursor material may be a titanium alkoxide-based material such as titanium butoxide, titanium isoproposide and the like. In addition, as the organic material used in the sol-gel reaction, a ketone-based organic material such as acetylacetone may be used. However, the present invention is not limited to the type of the titanium oxide precursor material and the organic material. The molar ratio of the organic material to the titanium oxide precursor material is preferably 0.001 to 10.
상기 정제 단계는 산화티타늄 용액의 투명도를 높이기 위해 실시되며, 상기 유기 표면 처리된 산화티타늄 나노입자를 유기용매에 분산 및 침전시켜 상기 나노입자를 정제한다. 여기서, 상기 정제 과정에서 사용되는 상기 유기용매로는 에테르계 용매 또는 톨루엔이 사용될 수 있다. 다만, 본 발명이 상기 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.The purification step is performed to increase the transparency of the titanium oxide solution, and the organic surface-treated titanium oxide nanoparticles are dispersed and precipitated in an organic solvent to purify the nanoparticles. Here, an ether solvent or toluene may be used as the organic solvent used in the purification process. However, the present invention is not limited to the kind of the organic solvent.
또한, 상기 나노입자의 결정성을 향상시키고 크기를 조절하기 위해, 본 발명은 상기 정제 단계 전에 상기 유기 표면 처리된 산화티타늄 나노입자를 수열합성(hydrothermal synthesization)하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 수열합성은 10~20 기압의 압력 및 100~300 ℃의 온도에서 1~10시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.In addition, in order to improve the crystallinity and size of the nanoparticles, the present invention may further comprise hydrothermal synthesization of the organic surface-treated titanium oxide nanoparticles prior to the purification step. In this case, the hydrothermal synthesis is preferably carried out for 1 to 10 hours at a pressure of 10 to 20 atm and a temperature of 100 to 300 ℃.
한편, 위와 같이 얻은 산화티타늄 분말을 물, 유기용매, 또는 고분자 매질과 같은 용매에 분산시키면 투명한 산화티타늄 용액을 얻을 수 있다. 여기서, 상기 유기용매로는 알코올계 유기용매, 케톤계 유기용매 등이 사용될 수 있고, 상기 고분자 매질로는 아크릴계 고분자, 나일론계 고분자 등이 사용될 수 있다. 다만, 본 발명이 상기 유기용매 및 고분자 매질의 종류에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, when the titanium oxide powder obtained as described above is dispersed in a solvent such as water, an organic solvent, or a polymer medium, a transparent titanium oxide solution can be obtained. Herein, an alcohol-based organic solvent, a ketone-based organic solvent, or the like may be used as the organic solvent, and an acrylic polymer, a nylon polymer, or the like may be used as the polymer medium. However, the present invention is not limited to the type of the organic solvent and the polymer medium.
이와 같이 하여 제조된 산화티타늄 용액은 산화티타늄 나노입자 표면에 유기물질이 코팅되어 있으므로 수용액 또는 유기용매 내에서 분산성이 매우 뛰어나다. 따라서, 이를 이용하면 일정 두께의 고른 박막을 형성할 수 있고, 특히 투명한 필 름을 형성할 수 있으므로, 태양전지의 광전극이나 광 센서 등과 같은 광전소자에 응용할 경우 매우 뛰어난 광전 특성으로 인해 소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 사용하는 "투명"이라는 단어의 의미는 소재의 광투과율이 100%인 경우뿐만 아니라, 광투과율이 높은 경우 (바람직하게는, 광투과율이 80% 이상, 더 바람직하게는 광투과율이 85% 이상인 경우)를 모두 포함한다.Since the titanium oxide solution prepared in this way is coated with an organic material on the surface of the titanium oxide nanoparticles, the titanium oxide solution has excellent dispersibility in an aqueous solution or an organic solvent. Therefore, by using this, it is possible to form an even thin film having a certain thickness, and in particular, a transparent film can be formed. Can greatly improve. The word "transparent" used in the present invention means not only when the light transmittance of the material is 100% but also when the light transmittance is high (preferably, the light transmittance is 80% or more, more preferably the light transmittance is 85 % Or more).
이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 정해질 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but these examples are only presented to more clearly understand the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be determined within the scope of the technical spirit of the claims.
실시예 1Example 1
둥근 바닥 플라스크에 48.33 g의 1-부탄올을 넣고 24.03 g의 아세틸아세톤을 추가로 주입한 후, 교반을 하면서 40.84 g의 타이타늄 n-부톡사이드를 일회용 주사기를 통해 주입하였다. 반응기 내용물을 15분간 교반하였다. 21.6 g의 탈이온수, 8.265 g의 p-톨루엔 술포닉 산으로 이루어진 혼합물을 반응기에 도입하고, 이들을 교반하면서 분산시켰다. 반응기를 24시간 동안 60 ℃로 유지하면서 교반하였다. 2 L의 톨루엔에 200 mL의 용액을 넣었더니 노란 침전물이 생겼다. 이 침전물을 모아 원심 분리기를 통해 용매를 제거한 다음, 진공 건조를 통해 남아있는 용매를 전부 제거하였다. 이를 수회 반복하여 표면을 유기화 처리하여, 분산력이 향상된 산화티 타늄 입자를 얻을 수 있었다 (도 1 참조). 48.33 g of 1-butanol was added to the round bottom flask, and 24.03 g of acetylacetone was further injected. Then, 40.84 g of titanium n-butoxide was injected through a disposable syringe while stirring. The reactor contents were stirred for 15 minutes. A mixture of 21.6 g of deionized water, 8.265 g of p-toluene sulfonic acid was introduced into the reactor and they were dispersed with stirring. The reactor was stirred while maintaining at 60 ° C. for 24 h. 200 mL of solution was added to 2 L of toluene and a yellow precipitate formed. This precipitate was collected to remove the solvent through a centrifuge, and then all remaining solvent was removed by vacuum drying. This was repeated several times to organically treat the surface, thereby obtaining titanium oxide particles having improved dispersibility (see FIG. 1).
분산액의 투명성을 향상시키기 위하여 디에틸에테르 유기용매를 이용하여 침전시켜 파우더 형태의 입자를 얻은 후, 물, 유기용매 또는 고분자 매질에 재분산 시켜 투명한 산화티타늄 용액을 제조하였다 (도 1 참조). In order to improve the transparency of the dispersion was precipitated using a diethyl ether organic solvent to obtain particles in the form of a powder, and then redispersed in water, an organic solvent or a polymer medium to prepare a transparent titanium oxide solution (see Fig. 1).
도 2은 실시예 1에 의해 제조된 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 투과전자현미경 사진으로서, 격자 사이의 간격이 3.55 Å인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 아나타제 결정구조로 이루어져 있음을 알 수 있다. 상기 합성된 산화티타늄은 타이타늄 n-부톡사이드와 아세틸아세톤의 몰 비에 따라 산화티타늄의 크기, 결정성 및 분산성을 조절할 수 있다. 입자의 크기 및 결정성은 그뒤 이어지는 수화 반응을 이용하여 조절할 수도 있다. 2 is a transmission electron micrograph of the organic surface-treated titanium oxide particles prepared in Example 1, it can be seen that the spacing between the lattice is 3.55 Å. Thus, it can be seen that the anatase crystal structure. The synthesized titanium oxide can control the size, crystallinity and dispersibility of titanium oxide according to the molar ratio of titanium n-butoxide and acetylacetone. The size and crystallinity of the particles can also be controlled using the subsequent hydration reaction.
도 3은 기존의 산화티타늄 입자(a)(Degussa P25)와, 본 발명에 의해 제조된 산화티타늄 입자(b)를 각각 함유한 n-부탄올 용액 (1 wt%)을 비교한 것으로, 기존의 산화티타늄 용액의 색깔은 불투명한 흰색을 나타내는 것에 비해, 본 발명에 의해 제조된 산화티타늄 용액은 매우 투명한 것을 확인할 수 있다. 약간의 노란 빛은 표면의 유기층인 아세틸아세톤에 의해 나타나는 것이다.3 is a comparison of conventional titanium oxide particles (a) (Degussa P25 ) and n-butanol solution (1 wt%) each containing titanium oxide particles (b) prepared according to the present invention. It can be seen that the titanium oxide solution prepared by the present invention is very transparent, whereas the color of the titanium solution exhibits an opaque white color. Some yellow light is caused by acetylacetone, the surface organic layer.
실시예 2Example 2
도 4는 본 실시예에 따른 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열합성 방법 및 정제 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a view schematically showing a hydrothermal synthesis method and a purification method of the organic surface-treated titanium oxide particles according to the present embodiment.
산화티타늄 용액을 5 wt% 용액으로 만들어 bomb reactor (PARR instruments) 에 넣고, 이를 항온조에 넣고 반응시켰다. 반응 시간과 온도 조건은 매 합성마다 다르게 하여 반응 조건에 따른 입자의 성질 변화를 알아보았다. 실시예 1에서와 마찬가지로, 분산액의 투명성을 향상시키기 위하여 디에틸에테르 유기용매를 이용하여 침전시켜 파우더 형태의 입자를 얻은 후, 물, 유기 용매 또는 고분자 매질에 분산시켜 투명한 산화티타늄 용액을 제조하였다. 본 발명에 의해 제조된 상기 산화티타늄 나노입자는 알코올계 유기용매 또는 물에 매우 뛰어난 분산성을 보였을 뿐 아니라 높은 투명성 및 결정성을 나타냈다.The titanium oxide solution was made into a 5 wt% solution and placed in a bomb reactor (PARR instruments), which was placed in a thermostat and reacted. The reaction time and temperature conditions were different for each synthesis to investigate the change of properties of the particles according to the reaction conditions. As in Example 1, in order to improve the transparency of the dispersion liquid precipitated using a diethyl ether organic solvent to obtain particles in the form of a powder, and then dispersed in water, an organic solvent or a polymer medium to prepare a transparent titanium oxide solution. The titanium oxide nanoparticles prepared by the present invention showed not only excellent dispersibility in alcohol-based organic solvents or water but also high transparency and crystallinity.
도 5는 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열반응 시간에 따른 산화티타늄 입자의 투과전자현미경 사진으로, 수열합성 시간이 길어질수록 입자의 크기가 커지는 것을 알 수 있었다. 5 is a transmission electron micrograph of the titanium oxide particles according to the hydrothermal reaction time of the titanium oxide particles treated with the organic surface, it can be seen that the larger the hydrothermal synthesis time, the larger the particle size.
도 6은 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열반응 후 결정성의 변화를 나타내는 X-선 회절 데이터로서, 수열합성 전에는 결정성이 매우 약하지만, 수열합성을 거친 후에는 산화티타늄 입자의 결정성이 높아졌다는 것을 알 수 있다. 또한, 수열합성 시간을 3시간과 5시간으로 다르게 반응시킨 샘플들의 차이를 뚜렷하게 볼 수는 없었다. FIG. 6 is X-ray diffraction data showing the change in crystallinity after hydrothermal reaction of organic oxide-treated titanium oxide particles. The crystallinity is very weak before hydrothermal synthesis, but the crystallinity of titanium oxide particles is increased after hydrothermal synthesis. It can be seen that. In addition, it was not possible to clearly see the difference between the samples reacted differently with hydrothermal synthesis time of 3 hours and 5 hours.
도 7은 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열반응 후 이 산화티타늄 입자를 함유한 n-부탄올 투명 코팅액을 나타내는 것이다. 5 wt% 용액으로 만들어 보았을 때, 180 ℃에서 3시간 동안 수열합성한 입자의 코팅액은 약하게 노란 빛을 띄는 투명한 액체가 되었으며, 180 ℃에서 5시간 동안 수열합성한 입자의 코팅액의 투명성은 약간 감소하였다. FIG. 7 shows an n-butanol transparent coating liquid containing titanium oxide particles after hydrothermal reaction of organic oxide-treated titanium oxide particles. When made into a 5 wt% solution, the coating solution of the hydrothermally synthesized particles at 180 ° C. for 3 hours became a slightly yellowish transparent liquid, and the transparency of the coating solution of the hydrothermally synthesized particles at 180 ° C. for 5 hours was slightly decreased. .
이상, 본 발명을 도시된 예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. In the above, the present invention has been described with reference to the illustrated examples, which are merely examples, and the present invention may be embodied in various modifications and other embodiments that are obvious to those skilled in the art. Understand that you can.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화티타늄 나노입자의 합성 방법 및 정제 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도.1 is a flow chart schematically showing a method for synthesizing and purifying titanium oxide nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
도 2는 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 투과전자현미경 사진.2 is a transmission electron microscope photograph of titanium oxide particles treated with an organic surface.
도 3은 기존의 산화티타늄 입자(a)(Degussa P25)와 본 발명에 의해 제조된 산화티타늄 입자(b)를 각각 함유한 n-부탄올 용액 사진 (1 wt%). Figure 3 is a photograph of n-butanol solution (1 wt%) each containing the conventional titanium oxide particles (a) (Degussa P25 ) and titanium oxide particles (b) prepared by the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열합성 방법을 개략적으로 도시한 도면.4 is a schematic view illustrating a hydrothermal synthesis method of titanium oxide particles having an organic surface treatment according to an embodiment of the present invention.
도 5는 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열반응 후 크기 변화를 나타내는 산화티타늄 입자의 투과전자현미경 사진. 5 is a transmission electron microscope photograph of titanium oxide particles showing the change in size after hydrothermal reaction of the organic surface-treated titanium oxide particles.
도 6은 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열반응 후 결정성의 변화를 나타내는 X-선 회절 데이타.6 is X-ray diffraction data showing the change of crystallinity after hydrothermal reaction of organic oxide-treated titanium oxide particles.
도 7은 유기 표면 처리된 산화티타늄 입자의 수열반응 후 이를 함유하는 n-부탄올 투명 코팅액 사진 (5 wt%).FIG. 7 is an n-butanol transparent coating solution photograph (5 wt%) containing hydrothermal reaction of organic oxide-treated titanium oxide particles.
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