KR101103590B1 - Method For Preparing Stable Nanoscale Zerovalent Iron with high reactivity for water treatment And The Stable Nanoscale Zerovalent Iron Thereof - Google Patents
Method For Preparing Stable Nanoscale Zerovalent Iron with high reactivity for water treatment And The Stable Nanoscale Zerovalent Iron Thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101103590B1 KR101103590B1 KR1020090016458A KR20090016458A KR101103590B1 KR 101103590 B1 KR101103590 B1 KR 101103590B1 KR 1020090016458 A KR1020090016458 A KR 1020090016458A KR 20090016458 A KR20090016458 A KR 20090016458A KR 101103590 B1 KR101103590 B1 KR 101103590B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- iron nanoparticles
- valent iron
- stable
- water treatment
- zero valent
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
본원발명은 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자(NZVI : Nanoscale Zerovalent Iron) 의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자에 관한 것이다. 상세하게는, 상기 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자의 제조방법은 FeCl3.6H2O 을 에탄올 수용액에 첨가하여 용액을 준비하는 단계, 상기 용액에 NaBH4을 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가하여 환원하는 단계, 상기 환원된 용액의 검은색 고체입자를 분리하여 에탄올로 세척하는 단계, 상기 세척된 고체입자를 냉동건조하는 단계 및 상기 냉동건조된 고체입자에 불활성기체를 퍼징(purging)하여 영가 철 나노입자를 얻는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing stable zero valent iron nanoparticles (NZVI: Nanoscale Zerovalent Iron) having high reactivity in water treatment, and a stable zero valent iron nanoparticles having high reactivity in water treatment produced by the method. Specifically, the method for preparing a stable and stable valent iron nanoparticles during the water treatment is prepared by adding FeCl 3 .6H 2 O to the ethanol aqueous solution, NaBH 4 6 ~ 8 ml / min rate in the solution Reducing by adding to the step, separating the black solid particles of the reduced solution and washing with ethanol, freeze-drying the washed solid particles and purging an inert gas to the freeze-dried solid particles Thereby obtaining the zero valent iron nanoparticles.
상기의 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자는 상용화된 영가 철 나노입자에 비하여 안정한 반면, 반응성은 향상된 것이다.The stable zero valent iron nanoparticles having high reactivity in water treatment are more stable than commercially available zero valent iron nanoparticles, whereas the reactivity is improved.
영가 철 나노입자, 안정, 반응성, FeCl3.6H2O, NaBH4, 불활성기체, 냉동건조 Young Ferrous Nanoparticles, Stable, Reactive, FeCl3.6H2O, NaBH4, Inert Gas, Lyophilized
Description
본원발명은 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 안정한 영가 철 나노입자에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing stable zero valent iron nanoparticles having high reactivity in water treatment, and to stable zero valent iron nanoparticles prepared by the method.
TCE(trichloroethlene), 크롬, 납, 비소, 브롬산 등의 독성 요소들을 포함하는 여러 오염물질에 의해 지하수의 오염이 매우 심각한 문제임에도 불구하고 지하수의 소비는 전세계적으로 빠르게 증가하고 있다. 따라서 지하수로부터 상기 오염물질들을 제거하기 위한 새로운 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 그러한 물질로서 영가 철 나노입자(NZVI : Nanoscale Zerovalent Iron)은 지하수의 오염물질을 제거하는데 매우 효과적이라고 알려져 있다. Although groundwater contamination is a very serious problem caused by various pollutants including toxic elements such as trichloroethlene (TCE), chromium, lead, arsenic, and bromic acid, groundwater consumption is rapidly increasing worldwide. Therefore, researches on new materials for removing the pollutants from groundwater are actively underway. In particular, as such a material, it is known that nanoscale zerovalent iron (NZVI) is very effective in removing contaminants from groundwater.
그런데 상기 영가 철 나노입자는 공기 중에서 산화되므로, 이를 산화되지 않 도록 영가 철 나노입자를 안정화할 필요성이 대두되고 있다. 이러한 필요성에 의해 일본 기업들(Toda, Kogyo Corp.)은 영가 철 나노입자의 산화를 감소시키기 위하여 기체 환원법(gas phase reduction method)을 이용하여 200 ~ 600℃에서 영가 철 나노입자를 제조하여 물에서 보관하는 방법을 고안해냈다. 그러나, 상기 방법은 제조된 영가 철 나노입자가 물에서 보관되는 동안, 다시 산화되는 문제점이 있다.However, since the noble iron nanoparticles are oxidized in the air, there is a need to stabilize the valent valent iron nanoparticles so as not to oxidize them. To meet this need, Japanese firms (Toda, Kogyo Corp.) have prepared zero valent iron nanoparticles at 200-600 ° C by using a gas phase reduction method to reduce oxidation of zero-valent iron nanoparticles. I devised a way to store it. However, this method has a problem in that the prepared valent iron nanoparticles are oxidized again while being stored in water.
상기 방법 뿐만 아니라, 액체 환원법(liquid phase reduction method)에 의해 제조된 영가 철 나노입자는 산소가 없는 챔버에서 보관하는 방법도 고안해냈는데, 상기 방법은 비용과 에너지가 많이 소모되는 문제점이 있다. In addition to the above method, the zero valent iron nanoparticles prepared by the liquid phase reduction method have been devised to be stored in a chamber free of oxygen.
또한, 영가 철 나노입자의 산화를 감소시키기 위한 방법으로, 영가 철 나노입자의 산화를 방지하기 위하여 계면활성제, 폴리머, 실리카 등과 같은 화합물로 영가 철 나노입자를 코팅하는 방법도 있다. 그러나, 상기 방법은 제조과정이 복잡할 뿐만 아니라, 비용이 많이 들며, 환경오염물질을 제거할 수 있는 응용분야가 제한되어 있다는 문제점도 야기한다.In addition, as a method for reducing oxidation of the zero valent iron nanoparticles, there is also a method of coating the zero valent iron nanoparticles with a compound such as a surfactant, a polymer, silica, etc. in order to prevent the oxidation of the zero valent iron nanoparticles. However, the method is not only complicated in manufacturing process, but also expensive, and causes a problem in that there are limited applications for removing environmental pollutants.
따라서, 공기 중에서는 산화가 잘 되지 않는 반면, 제조비용이 적게 들면서, 반응성은 좋은 영가 철 나노입자의 제조방법을 고안할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to devise a method for producing noble iron nanoparticles, which are poorly oxidized in air but have low reactivity and good reactivity.
본원발명은, 절감된 제조비용으로 영가 철 나노입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing zero valent iron nanoparticles at a reduced production cost.
또한 본원발명은, 안정하지만, 수처리시에 반응성은 향상된 영가 철 나노입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for producing valent iron nanoparticles which is stable but has improved reactivity in water treatment.
상기의 목적을 달성하기 위한 본원발명의 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자의 제조방법은 FeCl3.6H2O 을 에탄올 수용액에 첨가하여 용액을 준비하는 단계, 상기 용액에 NaBH4을 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가하여 환원하는 단계, 상기 환원된 용액의 검은색 고체입자를 분리하여 에탄올로 세척하는 단계, 상기 세척된 고체입자를 냉동건조하는 단계 및 상기 냉동건조된 고체입자에 불활성기체를 퍼징(purging)하여 영가 철 나노입자를 얻는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a method for preparing stable high valent iron nanoparticles having high reactivity in water treatment of the present invention is to prepare a solution by adding FeCl 3 .6H 2 O to an ethanol aqueous solution, NaBH 4 6 ~ Reducing by adding at a rate of 8 ml / min, separating black solid particles of the reduced solution, washing with ethanol, freeze-drying the washed solid particles, and inert gas in the freeze-dried solid particles Purging (purging) may include the step of obtaining the free-valent iron nanoparticles.
바람직하게는, 상기 에탄올 수용액은 70 % (v/v) 에탄올이 포함된 에탄올과 물의 혼합물인 것을 사용할 수 있다.Preferably, the aqueous ethanol solution may be used a mixture of ethanol and water containing 70% (v / v) ethanol.
바람직하게는, 상기 냉동건조는 -48 ~ -50℃의 온도와 0.07 ~ 0.09 mTorr의 압력에서 8 ~ 10 시간동안 실행할 수 있다.Preferably, the freeze drying may be performed for 8 to 10 hours at a temperature of -48 ~ -50 ℃ and a pressure of 0.07 ~ 0.09 mTorr.
바람직하게는, 상기 불활성 기체는 아르곤, 질소 및 이산화탄소로 구성된 그 룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.Preferably, the inert gas may use at least one selected from the group consisting of argon, nitrogen and carbon dioxide.
바람직하게는, 상기 퍼징은 무산소 분위기에서 실행할 수 있다.Preferably, the purging may be carried out in an oxygen free atmosphere.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본원발명의 안정한 영가 철 나노입자는 상기의 방법에 의해 제조될 수 있다.In addition, the stable valent iron nanoparticles of the present invention for achieving the above object can be prepared by the above method.
본원발명은, 계면활성제, 폴리머, 실리카 등과 같은 화합물로 코팅되지 않아도 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자의 제조방법을 제공하여, 제조비용을 절감할 수 있다.The present invention provides a method for preparing stable valent iron nanoparticles having high reactivity in water treatment even without coating with a compound such as a surfactant, a polymer, silica, etc., thereby reducing manufacturing costs.
또한 상기의 방법으로 제조된 영가 철 나노입자는 상용화된 영가 철 나노입자에 비해서 반응성이 좋으므로, 오염물질을 제거하는 능력이 훨씬 뛰어나다.In addition, the zero valent iron nanoparticles prepared by the above method is more responsive than the commercially available zero valent iron nanoparticles, and thus has a much better ability to remove contaminants.
본원발명은 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자(NZVI : Nanoscale Zerovalent Iron) 의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing stable zero valent iron nanoparticles (NZVI: Nanoscale Zerovalent Iron) having high reactivity in water treatment.
상기 수처리시 반응성이 높은 안정한 영가 철 나노입자의 제조방법은 FeCl3.6H2O 을 에탄올 수용액에 첨가하여 용액을 준비하는 단계, 상기 용액에 NaBH4을 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가하여 환원하는 단계, 상기 환원된 용액의 검은색 고체입자를 분리하여 에탄올로 세척하는 단계, 상기 세척된 고체입자를 냉동건조하는 단계 및 상기 냉동건조된 고체입자에 불활성기체를 퍼징(purging)하여 영가 철 나노입자를 얻는 단계를 포함할 수 있다.Method for preparing a stable high valent iron nanoparticles during the water treatment is to prepare a solution by adding FeCl 3 .6H 2 O to ethanol aqueous solution, NaBH 4 to the solution at a rate of 6 ~ 8 ml / min reduction The black solid particles of the reduced solution are separated, washed with ethanol, freeze-dried the washed solid particles, and purging the inert gas to the freeze-dried solid particles (zero-free iron nano) Obtaining the particles.
상기에서 건조된 영가 철 나노입자는 반응성이 좋기 때문에 즉각적인 연소 또는 산화 등의 반응이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위해서 불활성 기체를 퍼징하여 영가 철 나노입자를 안정화하는 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본원발명의 영가 철 나노입자는 불활성 기체에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 영가 철 나노입자가 공기 중의 산소 또는 수증기에 노출되거나, 이들과 반응하는데 걸리는 시간이 지연될 수 있다. 그 결과, 본원발명의 영가 철 나노입자는 안정화 되었다고 말할 수 있는 것이다.Since the dried valent iron nanoparticles are highly reactive, a reaction such as immediate combustion or oxidation may occur. In order to prevent this, the inert gas is purged to stabilize the zero valent iron nanoparticles. As shown in FIG. 1, since the valent iron nanoparticles of the present invention are surrounded by an inert gas, the time required for the valent iron nanoparticles to be exposed to or react with oxygen or water vapor in the air may be delayed. As a result, the zero valent iron nanoparticles of the present invention can be said to be stabilized.
상기 에탄올 수용액은 70 % (v/v) 에탄올이 포함된 에탄올과 물의 혼합물인 것을 사용할 수 있다. FeCl3.6H2O를 녹이는 용매로서, 물 대신 상기 에탄올을 사용함으로써, 제조된 영가 철 나노입자가 물에서 산화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에탄올은 물보다 극성이 작으므로, 상기 영가 철 나노입자를 안정화할 수 있다. 또한 상기 농도의 에탄올 수용액을 사용함으로써, 제조된 영가 철 나노입자는 오염물질과의 반응정도가 높아서, 오염물질의 제거효과를 향상시킬 수 있다.The ethanol aqueous solution may be a mixture of ethanol and water containing 70% (v / v) ethanol. By using the ethanol instead of water as a solvent for dissolving FeCl 3. 6H 2 O, it is possible to prevent the produced valent iron nanoparticles from being oxidized in water. In addition, ethanol has a smaller polarity than water, so that the noble iron nanoparticles can be stabilized. In addition, by using the ethanol aqueous solution of the concentration, the prepared valent iron nanoparticles have a high degree of reaction with contaminants, it is possible to improve the removal effect of contaminants.
또한 상기 NaBH4는 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가할 수 있다. 상기 속도 미만으로 NaBH4를 첨가할 경우, 영가 철 나노입자가 큰 사이즈로 제조되며, 상기 속도를 초과하여 NaBH4를 첨가할 경우, 제조된 영가 철 나노입자가 곧바로 산화될 수 있다. 따라서 NaBH4 는 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, the NaBH 4 may be added at a rate of 6 ~ 8 ml / min. When NaBH 4 is added below the rate, the valent iron nanoparticles are prepared in a large size, and when NaBH 4 is added above the rate, the prepared valent iron nanoparticles can be immediately oxidized. Therefore, NaBH 4 is preferably added at a rate of 6 to 8 ml / min.
상기 냉동건조는 -48 ~ -50℃의 온도와 0.07 ~ 0.09 mTorr의 압력에서 8 ~ 10 시간동안 실행할 수 있다.The freeze drying may be performed for 8 to 10 hours at a temperature of -48 ~ -50 ℃ and a pressure of 0.07 ~ 0.09 mTorr.
상기 불활성 기체는 아르곤, 질소 및 이산화탄소로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.The inert gas may use at least one selected from the group consisting of argon, nitrogen and carbon dioxide.
상기 퍼징은 무산소 분위기에서 실행할 수 있다.The purging can be performed in an oxygen free atmosphere.
이하에서, 본원발명의 바람직한 제조예, 실시예 및 비교예를 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 제조예, 실시예 및 비교예는 본원발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본원발명의 권리범위가 이러한 제조예, 실시예 및 비교예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, with reference to the preferred production examples, examples and comparative examples of the present invention will be described in detail. The following Preparation Examples, Examples and Comparative Examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to these preparation examples, examples and comparative examples.
<제조예 1> : 아르곤을 이용한 안정한 영가 철 나노입자의 제조Preparation Example 1 Preparation of Stable Zero Value Iron Nanoparticles Using Argon
4.8g 의 FeCl3.6H2O(iron salt)을 1L의 70%(v/v) 에탄올 수용액에 첨가하여 FeCl3.6H2O 용액을 준비하였다. 상기 iron salt가 용액 속의 물과 반응하는 것을 막기 위하여 상기 용액에 질소 가스를 연속적으로 퍼징(purging)하였다. 그 후, 상기 용액에 2.5g 의 NaBH4 을 6 ml/min의 속도로 80ml를 첨가하면서 교반하여 상기 용액을 환원하였다. 상기 교반은 약 500 rpm의 프로펠러(propeller)를 이용하여 강하게 교반함으로써, 제조과정에서 침전이 생기는 것을 막을 수 있다.4.8 g of FeCl 3 .6H 2 O (iron salt) was added to 1 L of 70% (v / v) ethanol aqueous solution to prepare a FeCl 3 .6H 2 O solution. Nitrogen gas was continuously purged into the solution to prevent the iron salt from reacting with the water in the solution. Thereafter, 2.5 g of NaBH 4 was added to the solution at a rate of 6 ml / min while stirring to reduce the solution. The stirring may be strongly stirred using a propeller of about 500 rpm, thereby preventing precipitation from occurring during the manufacturing process.
자석을 이용해서 환원된 용액으로부터 입자들을 모은 후, 상층액을 제거하였다. 모아진 입자들은 에탄올로 2 ~ 3회 세척하여 슬러리 형태의 입자들을 얻었다. 상기 슬러리 형태의 입자들을 원심분리하여 검은 색 고체 입자들을 분리했다. 상기 검은색의 고체 입자들을 8시간 동안 냉동건조하고, 무산소 조건에서 아르곤 가스를 퍼징하여, 본원발명의 안정한 영가 철 나노입자를 제조하였다. 상기 냉동건조는 -48 ~ -50℃의 온도와, 0.07 ~ 0.09 mTorr의 압력에서 실행한다. After the particles were collected from the reduced solution using a magnet, the supernatant was removed. The collected particles were washed 2-3 times with ethanol to obtain particles in the form of slurry. The particles in the slurry form were centrifuged to separate black solid particles. The black solid particles were lyophilized for 8 hours, and purged with argon gas under anoxic conditions to prepare stable zero valent iron nanoparticles of the present invention. The freeze drying is performed at a temperature of -48 to -50 ° C and a pressure of 0.07 to 0.09 mTorr.
<제조예 2> : 질소를 이용한 안정한 영가 철 나노입자의 제조Preparation Example 2 Preparation of Stable Zero Value Iron Nanoparticles Using Nitrogen
상기 제조예 1과 같은 방식으로 안정한 영가 철 나노입자를 제조하되, 마지막 단계에서, 아르곤 가스 대신, 질소 가스를 퍼징하여 본원발명의 안정한 영가철 나노입자를 제조하였다.In the same manner as in Preparation Example 1, but to prepare a stable young valent iron nanoparticles, in the last step, instead of argon gas, purging nitrogen gas, to prepare a stable young valent iron nanoparticles of the present invention.
<제조예 3> : 이산화탄소를 이용한 안정한 영가 철 나노입자의 제조Preparation Example 3 Preparation of Stable Zero Value Iron Nanoparticles Using Carbon Dioxide
상기 제조예 1과 같은 방식으로 안정한 영가 철 나노입자를 제조하되, 마지막 단계에서, 아르곤 가스 대신, 이산화탄소 가스를 퍼징하여 본원발명의 안정한 영가철 나노입자를 제조하였다.In the same manner as in Preparation Example 1 to prepare a stable zero valent iron nanoparticles, in the last step, instead of argon gas, the carbon dioxide gas is purged instead of the stable zero valent iron nanoparticles of the present invention.
<실시예 1> : 본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 형태Example 1 Morphology of Stabilized Zero Valuable Iron Nanoparticles of the Present Invention
본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 형태를 살펴보기 위하여, TEM을 이 용하였다. 도 2a 는 제조예 1의 안정화된 영가 철 나노입자의 TEM 사진(왼쪽부터 0일, 10일, 30일 경과한 것)이며, 도 2b 는 제조예 2의 안정화된 영가 철 나노입자의 TEM 사진(왼쪽부터 0일, 10일, 30일 경과한 것)이며, 도 2c 는 제조예 3의 안정화된 영가 철 나노입자의 TEM 사진(왼쪽부터 0일, 10일, 30일 경과한 것)이다. In order to examine the morphology of the stabilized zero valent iron nanoparticles of the present invention, TEM was used. Figure 2a is a TEM image of the stabilized zero valent iron nanoparticles of Preparation Example 1 (from
도 2a 내지 도 2c 에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제조된 본원발명의 영가 철 나노입자들은 불활성 기체(아르곤, 질소, 이산화탄소)에 의해 둘러싸여 있어서 매우 안정한 형태임을 알 수 있다.As can be seen in Figures 2a to 2c, the prepared valent iron nanoparticles of the present invention is surrounded by an inert gas (argon, nitrogen, carbon dioxide) it can be seen that a very stable form.
<실시예 2> : 본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 구조Example 2 Structure of Stabilized Zero Valuable Iron Nanoparticles of the Present Invention
본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 구조를 살펴보기 위하여, XRD 결과를 얻었다. 도 3a 는 제조예 1의 안정화된 영가 철 나노입자의 XRD 결과(0일, 10일, 30일 경과한 것)이며, 도 3b 는 제조예 2의 안정화된 영가 철 나노입자의 XRD 결과(0일, 10일, 30일 경과한 것)이며, 도 3c 는 제조예 3의 안정화된 영가 철 나노입자의 XRD 결과(0일, 10일, 30일 경과한 것)이다. In order to examine the structure of the stabilized zero valent iron nanoparticles of the present invention, XRD results were obtained. Figure 3a is the XRD results of the stabilized zero valent iron nanoparticles of Preparation Example 1 (
도 3a 내지 도 3c 를 보면, 40 내지 50의 2θ 범위에서 피크를 보이는데, 이는 제조된 본원발명의 영가 철 나노입자들이 산화되지 않고, FeO 상태로 안정하게 존재하고 있음을 보여주는 것이다. 3A to 3C, the peaks are shown in the 2θ range of 40 to 50, which shows that the prepared valent iron nanoparticles of the present invention are not oxidized and are stably present in the Fe O state.
<실시예 3> : 본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 안정성Example 3 Stability of Stabilized Zero Valuable Iron Nanoparticles of the Present Invention
본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 반응성을 살펴보기 위하여, XPS 분석을 구하였다. In order to examine the reactivity of the stabilized zero valent iron nanoparticles of the present invention, XPS analysis was obtained.
도 4는 제조예 1(NZVI stabilized by argon), 제조예 2(NZVI stabilized by nitrogen), 제조예 3(NZVI stabilized by carbon dioxide)의 안정화된 영가 철 나노입자의 XPS 분석결과를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the XPS analysis of the stabilized zero valent iron nanoparticles of Preparation Example 1 (NZVI stabilized by argon), Preparation Example 2 (NZVI stabilized by nitrogen), Preparation Example 3 (NZVI stabilized by carbon dioxide).
상기 도 4에 나타난 바와 같이, Fe0 의 양(content)이 일정하게 유지된 점으로부터, 본원발명의 영가 철 나노입자가 안정한 상태로 유지된다는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the zero valent iron nanoparticles of the present invention are maintained in a stable state from the constant content of Fe 0 .
<실시예 4> : NaBH4의 첨가속도에 따른 효과Example 4 Effect of Addition Rate of NaBH 4
본원발명의 영가 철 나노입자의 제조과정에서 NaBH4는 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가하여야만 반응성이 좋은 영가 철 나노입자를 제조할 수 있다. 이를 확인 하기 위하여, 각각 5 ml/min, 6 ~ 8 ml/min, 10 ml/min 의 속도로 NaBH4를 첨가하는 과정을 포함하여 본원발명의 영가 철 나노입자를 제조하였다.In the process of preparing the valent iron nanoparticles of the present invention, NaBH 4 should be added at a rate of 6 to 8 ml / min to prepare a good reactive valent iron nanoparticles. In order to confirm this, the valent iron nanoparticles of the present invention were prepared, including adding NaBH 4 at a rate of 5 ml / min, 6 to 8 ml / min, and 10 ml / min, respectively.
각각의 제조된 영가철 나노입자를 브롬산염과 반응시켜서, 브롬산염의 환원률을 구하여 도 5에 나타냈다. 본원발명의 제조방법에 따라 6 ~ 8 ml/min의 속도로 NaBH4를 첨가한 경우, 브롬산염의 환원률은 약 99%에 달하였다. 이에 비해, 5 ml/min의 속도로 NaBH4를 첨가한 경우에는, 브롬산염과 반응하기 전에 용액속의 물 과 반응하는 영가 철 나노입자가 많아서, 브롬산염의 환원률을 약 80%에 그쳤다. 또한, 10 ml/min의 속도로 NaBH4를 첨가한 경우에는, 영가 철 나노입자가 큰 사이즈로 제조되어서 반응성이 좋지 않으므로 브롬산염의 환원률이 약 80%에 그쳤다.Each of the prepared ferric iron nanoparticles was reacted with bromate, and the reduction rate of bromate was determined and shown in FIG. 5. When NaBH 4 was added at a rate of 6 to 8 ml / min according to the preparation method of the present invention, the reduction rate of bromate reached about 99%. In contrast, when NaBH 4 was added at a rate of 5 ml / min, many of the valent iron nanoparticles reacted with water in the solution before reacting with the bromate, resulting in a reduction rate of about 80%. In addition, when NaBH 4 was added at a rate of 10 ml / min, the reduction ratio of bromate was only about 80% because the zero valent iron nanoparticles were prepared in a large size and poor in reactivity.
상기와 같은 실험 결과는, NaBH4 를 6 ~ 8 ml/min 속도로 첨가하는 공정을 거치는 경우에만 안정하고 반응성이 좋은 영가 철 나노입자를 제조할 수 있다는 것을 보여주는 것이다.The above experimental results show that stable and responsive zero valence iron nanoparticles can be prepared only by the step of adding NaBH 4 at a rate of 6 to 8 ml / min.
<비교예 1> : 본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 반응성Comparative Example 1 Reactivity of Stabilized Zero-Ferrous Iron Nanoparticles of the Present Invention
본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자의 반응성을 살펴보기 위하여, 브롬산(bromate)의 환원정도를 살펴보았다. 대조군으로 상용화된 영가 철 나노입자(Commercial NZVI, Toda社 제품)을 사용하였다.In order to examine the reactivity of the stabilized zero valent iron nanoparticles of the present invention, the degree of reduction of bromic acid (bromate) was examined. Commercially available zero valent iron nanoparticles (Commercial NZVI, manufactured by Toda) were used as a control.
도 6 에서, 대조군, 제조예 1 내지 제조예 3의 안정화된 영가 철 나노입자(0일 경과, 즉 제조한 날로부터 24시간이 경과되지 않은 것)와 브롬산염을 반응시켜서, 상기 브론산염의 환원률(bromate reduction efficiency)을 나타냈다.In Figure 6, the reduced rate of the bromate is reacted by reacting the brominated salts with the stabilized zero valent iron nanoparticles of the control group, Preparation Examples 1 to 3 (that is, 0 days, that is, not 24 hours from the date of manufacture) (bromate reduction efficiency).
도 6 에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제조된 본원발명의 0일째 된 영가 철 나노입자는 반응성이 매우 좋아서, 브롬산을 약 99%까지 환원 시켰다. 이는 대조군인 상용화된 영가 철 나노입자의 환원력에 비하면 약 200% 뛰어난 것이다.As can be seen in Figure 6, the prepared zero-valent iron nanoparticles of the present invention of the present invention is very reactive, reducing the bromic acid to about 99%. This is about 200% superior to the reducing power of the commercially available zero valent iron nanoparticles as a control.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.The present invention has been described above in connection with specific embodiments of the present invention, but this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and such changes or modifications are within the scope of the present invention. In addition, the materials of each component described herein can be easily selected and replaced by a variety of materials known to those skilled in the art. Those skilled in the art can also omit some of the components described herein without degrading the performance or add the components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein depending on the process environment or equipment. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.
도 1은 본원발명의 영가 철 나노입자가 불활성 기체에 의해 안정화된 형태를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows a form in which the valent iron nanoparticles of the present invention are stabilized by an inert gas.
도 2a 내지 도 2c 는 제조예 1 내지 제조예 3의 안정화된 영가 철 나노입자의 TEM 사진(왼쪽부터 0일, 10일, 30일 경과한 것)이다.2A to 2C are TEM photographs of the stabilized zero valent iron nanoparticles of Preparation Examples 1 to 3 (0 days, 10 days, 30 days from the left).
도 3a 내지 도 3c 는 제조예 1 내지 제조예 3의 안정화된 영가 철 나노입자의 XRD 사진(아래쪽 그래프부터 0일, 10일, 30일 경과한 것)이다.3A to 3C are XRD photographs of the stabilized zero valent iron nanoparticles of Preparation Examples 1 to 3 (0, 10, and 30 days passed from the graph below).
도 4 는 제조예 1(NZVI stabilized by argon), 제조예 2(NZVI stabilized by nitrogen), 제조예 3(NZVI stabilized by carbon dioxide)의 안정화된 영가 철 나노입자의 XPS 분석결과를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the XPS analysis of the stabilized zero valent iron nanoparticles of Preparation Example 1 (NZVI stabilized by argon), Preparation Example 2 (NZVI stabilized by nitrogen), Preparation Example 3 (NZVI stabilized by carbon dioxide).
도 5 는 각각 5 ml/min, 6 ~ 8 ml/min, 10 ml/min 의 속도로 NaBH4를 첨가하여 제조한 본원발명의 영가 철 나노입자를 브롬산염과 반응시켜서, 브롬산염의 환원률을 나타낸 것이다.Figure 5 shows the reduction rate of bromate by reacting the valent iron nanoparticles of the present invention prepared by adding NaBH 4 at the rate of 5 ml / min, 6 ~ 8 ml / min, 10 ml / min with bromate, respectively .
도 6 은 대조군과 본원발명의 안정화된 영가 철 나노입자가 브롬산염을 환원하는 환원률(bromate reduction efficiency)을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the reduction rate (bromate reduction efficiency) of the control and stabilized valent iron nanoparticles of the present invention reduce bromate.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090016458A KR101103590B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | Method For Preparing Stable Nanoscale Zerovalent Iron with high reactivity for water treatment And The Stable Nanoscale Zerovalent Iron Thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090016458A KR101103590B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | Method For Preparing Stable Nanoscale Zerovalent Iron with high reactivity for water treatment And The Stable Nanoscale Zerovalent Iron Thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100097490A KR20100097490A (en) | 2010-09-03 |
| KR101103590B1 true KR101103590B1 (en) | 2012-01-09 |
Family
ID=43004699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090016458A KR101103590B1 (en) | 2009-02-26 | 2009-02-26 | Method For Preparing Stable Nanoscale Zerovalent Iron with high reactivity for water treatment And The Stable Nanoscale Zerovalent Iron Thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101103590B1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101945818B1 (en) * | 2011-10-04 | 2019-02-08 | 성균관대학교산학협력단 | Composite containing metal component supported on graphene, preparing method of the same, and uses of the same |
| KR101190287B1 (en) * | 2012-03-08 | 2012-10-12 | 포항공과대학교 산학협력단 | Synthesis of nano-ferrous iron coated with iron sulfide sediment on the surface by hydrogen sulfide ion and method for purifying polluted soil and groundwater environmental pollutants |
| US10011503B2 (en) | 2014-07-22 | 2018-07-03 | Corning Incorporated | Method for making activated carbon-supported transition metal-based nanoparticles |
| CN117800479A (en) * | 2024-03-02 | 2024-04-02 | 中国海洋大学三亚海洋研究院 | Method for removing antibiotic resistance genes in mariculture wastewater by using nano zero-valent iron biochar composite material and application of nano zero-valent iron biochar composite material |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060083924A1 (en) * | 2003-05-29 | 2006-04-20 | Crc For Waste Management And Pollution Control Limited | Process for producing a nanoscale zero-valent metal |
| US20070022839A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Changzai Chi | Syntheses and applications of nano-sized iron particles |
-
2009
- 2009-02-26 KR KR1020090016458A patent/KR101103590B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060083924A1 (en) * | 2003-05-29 | 2006-04-20 | Crc For Waste Management And Pollution Control Limited | Process for producing a nanoscale zero-valent metal |
| US20070022839A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Changzai Chi | Syntheses and applications of nano-sized iron particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100097490A (en) | 2010-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ni et al. | Honeycomb-like Ni@ C composite nanostructures: synthesis, properties and applications in the detection of glucose and the removal of heavy-metal ions | |
| US11713253B2 (en) | Magnesium-aluminum hydrotalcite-loaded nano zero-valent iron composite material, method for preparing same and use thereof | |
| WO2021013235A1 (en) | Lanthanum oxide/graphitic carbon composite material, composite purifying agent, and application thereof | |
| KR101724979B1 (en) | Carbon bodies and ferromagnetic carbon bodies | |
| Zhao et al. | MOFs-derived MnOx@ C nanosheets for peroxymonosulfate activation: Synergistic effect and mechanism | |
| KR101103590B1 (en) | Method For Preparing Stable Nanoscale Zerovalent Iron with high reactivity for water treatment And The Stable Nanoscale Zerovalent Iron Thereof | |
| CN112547105B (en) | Copper (I) -doped graphitized carbon nitride nanosheet catalyst and preparation method and application thereof | |
| CN111348676A (en) | Porous metal oxide nanosheet and preparation method and application thereof | |
| CN107512738B (en) | Porous MnFe2O4Nano material and preparation method thereof | |
| CN112551590A (en) | Synthesis of porous manganese dioxide and desulfurization application thereof | |
| Liao et al. | Rational assembly of GO-based heterocyclic sulfur-and nitrogen-containing aerogels and their adsorption properties toward rare earth elementals | |
| CN109967041B (en) | Bimetal modified magnetic biomass active carbon adsorbent, preparation method thereof and application thereof in wastewater treatment | |
| KR101910403B1 (en) | Method for preparing hto lithium ion adsorbent and lithium ion recovery uses thereof | |
| CN113351218B (en) | Cu 2 O/BiFeO 3 Composite material and preparation method and application thereof | |
| CN108201883B (en) | Magnetic nano material for degrading hexavalent chromium ions in water and preparation method thereof | |
| CN112607785B (en) | MnFe 2 O 4 C nano composite microsphere and preparation method thereof | |
| KR101522939B1 (en) | Alumina nanosheet using graphene oxide template and method for preparing the same | |
| JP2015054299A (en) | Sea urchin-shaped iron oxide photocatalyst and method for producing the same | |
| JP2020070209A (en) | Method for producing carbon-metal composite | |
| CN114602446A (en) | Catalyst for UV/persulfate process and preparation method and application thereof | |
| Sharma et al. | Removal of toxic metals using iron sulfide particles: A brief overview of modifications and mechanisms | |
| CN110193347B (en) | Nano carbon-coated cobaltous oxide and preparation method and application thereof | |
| KR101135446B1 (en) | Manufacturing method of hollow spheral iron oxide particles | |
| CN109201002B (en) | Carbon-coated transition metal carbide composite material, preparation method and adsorption application thereof | |
| CN110302838B (en) | Magnetic Fe with PNH surface modified2O3Nano-beads and their use in water treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141223 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151230 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161221 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171227 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190102 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200102 Year of fee payment: 9 |