KR101138220B1 - Method for preparing nanoparticles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초분기 고분자를 환원제로 사용하여 졸-겔 공정에 따라 금속 나노입자와 무기산화물 나노입자의 복합체를 제조함으로써, 상기 복합체는 별도의 환원제 또는 안정제가 필요 없고, 상온, 상압에서 제조될 수 있으며, 상기 나노입자의 크기와 형태를 원하는 대로 제어할 수 있으며, 장기간 분산 안정성, 작은 크기, 좁은 크기 분포 등의 우수한 특징을 갖는 복합체를 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing nanoparticles, and more particularly, by preparing a composite of metal nanoparticles and inorganic oxide nanoparticles according to a sol-gel process by using a branched polymer as a reducing agent, the complex is a separate reducing agent. Or do not need a stabilizer, can be prepared at room temperature, atmospheric pressure, can control the size and shape of the nanoparticles as desired, to provide a composite having excellent characteristics such as long-term dispersion stability, small size, narrow size distribution, etc. Can be.

초분기 고분자, 금 나노입자, 자기조립, 주형 합성, 무기산화물 Ultrabranched polymers, gold nanoparticles, self-assembly, template synthesis, inorganic oxides

Description

나노입자의 제조방법{Method for preparing nanoparticles}Method for preparing nanoparticles {Method for preparing nanoparticles}

본 발명은 나노입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초분기 고분자를 환원제로 사용하여 졸-겔 공정에 따라 금속 나노입자와 무기산화물 나노입자의 복합체를 제조함으로써, 상기 복합체는 별도의 환원제 또는 안정제가 필요 없고, 상온, 상압에서 제조될 수 있으며, 상기 나노입자의 크기와 형태를 원하는 대로 제어할 수 있으며, 장기간 분산 안정성, 작은 크기, 좁은 크기 분포 등의 우수한 특징을 갖는 나노입자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing nanoparticles, and more particularly, by preparing a composite of metal nanoparticles and inorganic oxide nanoparticles according to a sol-gel process by using a branched polymer as a reducing agent, the complex is a separate reducing agent. Or do not need a stabilizer, can be prepared at room temperature, atmospheric pressure, can control the size and shape of the nanoparticles as desired, the production of nanoparticles having excellent characteristics such as long-term dispersion stability, small size, narrow size distribution It is about a method.

제어된 형태를 갖는 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide, titania)는 광전 변환 공학 및 광촉매로부터 광-전기변색 및 센서에 이르기까지 여러 분야에서 널리 적용되어 왔기 때문에 최근 수십 년간 큰 관심을 끌어왔다. 이들 기능성 소재들의 작동 메커니즘은 계면 공정에 의해 좌우된다. 따라서, 입자 형태에 대한 미세조정이 어느 정도 달성된다면 티타니아의 과학기술적 잠재력이 현저하게 확대될 것으로 기대된다. 다양한 형태를 갖는 티타니아 나노구조를 얻기 위해 많은 노력들이 있어왔다. 현재 개발된 방법들은 주로 졸, 수열, 용매열, 산화, 화학기상증착 및 졸-겔 주형 방법을 포함하고 있다. 마지막 방법을 제외하고, 다른 방법들은 보통 고온에서 실시한다. 상대적으로 낮은 반응 온도는 긴 반응 시간을 필요로 하거나, 계면활성제가 추가로 필요하다. 대조적으로, 졸-겔 주형 루트는 쉽고 다재다능하며, 여기서, 졸-겔 화학과 함께 주형 제제로서 작은 계면활성제 분자들이나, 양친매성 블록 공중합체 집합으로부터 생성된 미셀이 사용된다. 그러나, 이들 미셀은 동력학적으로 안정하므로 미셀의 모양을 제어하기 위해서는 용매, 온도, pH, 또는 농도 등의 다양한 조건과 밀접하게 연관되어 있다.Titanium dioxide (titania) in a controlled form has been of great interest in recent decades because of its wide application in photoelectric conversion engineering and photocatalysts to photo-electrochromic and sensors. The operating mechanism of these functional materials depends on the interfacial process. Thus, some degree of fine tuning of the particle morphology is expected to significantly extend the scientific and technological potential of titania. Many efforts have been made to obtain titania nanostructures of various shapes. Currently developed methods mainly include sol, hydrothermal, solvent heat, oxidation, chemical vapor deposition and sol-gel molding methods. Except for the last method, other methods are usually carried out at high temperatures. Relatively low reaction temperatures require long reaction times or additional surfactants. In contrast, the sol-gel template route is easy and versatile, where, along with sol-gel chemistry, small surfactant molecules or micelles generated from a set of amphiphilic block copolymers are used as template formulations. However, since these micelles are kinetically stable, they are closely related to various conditions such as solvent, temperature, pH, or concentration in order to control the micelle shape.

한편, 초분기 폴리글리시돌(hyperbranched polyglycidol, HBP) 거대분자는 도 1에 도시된 바와 같이 많은 하이드록시 그룹과 폴리에스테르 세그먼트로 이루어져 구형 모양과 완전히 분지된 구조를 제공한다. 인접한 하이드록시 그룹과 에테르 세그먼트로부터 유래한 산소 원자들은 배위결합을 통해 무기산화물을 위한 보호제(capping agent)로 제공할 수 있어, 졸-겔 공정에 의한 무기산화물 나노입자 제조를 위한 주형이 될 수 있을 것으로 사료된다. Hyperbranched polyglycidol (HBP) macromolecules, on the other hand, consist of many hydroxy groups and polyester segments as shown in FIG. 1 to provide a spherical shape and a fully branched structure. Oxygen atoms derived from adjacent hydroxy groups and ether segments can serve as capping agents for inorganic oxides through coordination bonds, which can be a template for preparing inorganic oxide nanoparticles by sol-gel processes. It is considered to be.

그러나, 지금까지 초분기 고분자에 의해 매개된 무기산화물 나노구조에 관한 연구는 보고된 바 없다.However, no studies on inorganic oxide nanostructures mediated by supramolecular polymers have been reported.

본 발명의 목적은 나노입자 제조를 위한 주형으로 초분기 고분자를 사용하여 상온, 상압에서 제조가능하고, 금속 또는 그 산화물 전구체와 상기 초분기 고분자의 혼합 방식을 제어하여 효과적이고 손쉽게 입자 크기 또는 구조가 제어된 나노입자의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention can be prepared at room temperature, atmospheric pressure using the ultra-branched polymer as a template for the production of nanoparticles, and effective and easy particle size or structure by controlling the mixing method of the metal or its oxide precursor and the ultra-branched polymer It is to provide a method for producing a controlled nanoparticle.

본 발명의 다른 목적은 나노입자 제조를 위한 주형으로 초분기 고분자를 사용하여 무기산화물 나노입자 또는 금속 나노입자가 인 시츄(in situ) 자기조립을 통해 제조되는 나노입자의 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a composite of nanoparticles and a method for preparing the same, wherein inorganic oxide nanoparticles or metal nanoparticles are prepared through in situ self-assembly using supramolecular polymer as a template for preparing nanoparticles. It is.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 하나 이상의 금속 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a metal or oxide nanoparticles thereof comprising the step of reacting at least one metal precursor in a hyperbranched polymer solution.

본 발명은 또한 본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법에 따라 제조되며, 무정형, 솔리드 구형, 속이 빈 구형, 솔리드 막대형, 또는 양 끝이 열린 형태의 튜브 구조를 갖되, 공극이 있거나 없는 금속 또는 그 산화물 나노입자를 제공한다.The invention is also prepared according to the process for producing the metal or oxide nanoparticles of the invention and has a tube structure of amorphous, solid sphere, hollow sphere, solid rod, or open ends, with or without voids. Provided are metals or oxide nanoparticles thereof.

본 발명은 또한 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 무기산화물 나노입자 및 금속 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 나노입자 복합체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a nanoparticle composite comprising reacting an inorganic oxide nanoparticle and a metal precursor in a hyperbranched polymer solution.

본 발명은 또한 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 금속 나노입자 및 무기산화물 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 나노입자 복합체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a nanoparticle composite comprising reacting a metal nanoparticle and an inorganic oxide precursor in a hyperbranched polymer solution.

본 발명은 또한 본 발명의 나노입자의 제조방법에 의해 제조된 나노입자 복합체를 제공한다. The present invention also provides a nanoparticle composite prepared by the method for producing a nanoparticle of the present invention.

본 발명은 또한 본 발명의 나노입자 복합체를 포함하는 촉매를 제공한다. The present invention also provides a catalyst comprising the nanoparticle composite of the present invention.

본 발명은 초분기 고분자를 사용함으로써 별도의 환원제 및 안정제 첨가 없이 상온, 상압에서 졸-겔 공정을 통해 무기산화물/금속 나노입자 복합체를 제조할 수 있으며, 상기 금속 나노입자는 장기간 분산 안정성, 작은 크기 및 좁은 크기 분포 등의 우수한 특징을 가지며, 다른 금속 전구체를 차례로 첨가하거나, 다른 금속 전구체들의 환원능에 따라 이종 금속 나노입자가 자동적으로 제조될 수 있고, 무기산화물 나노입자 제조 시 초분기 고분자와의 혼합방식을 제어함으로써 나노입자의 크기 또는 구조를 효과적으로 제어할 수 있다.The present invention can be used to prepare the inorganic oxide / metal nanoparticles composites by sol-gel process at room temperature, atmospheric pressure without the addition of a separate reducing agent and stabilizer by using the ultrabranched polymer, the metal nanoparticles are long-term dispersion stability, small size And it has excellent features such as narrow size distribution, heterogeneous metal nanoparticles can be automatically prepared according to the addition of other metal precursors, or according to the reducing ability of the other metal precursors, mixing with the supramolecular polymer when preparing inorganic oxide nanoparticles By controlling the method, it is possible to effectively control the size or structure of the nanoparticles.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated concretely.

본 발명은 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 하나 이상의 금속 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a metal or oxide nanoparticles thereof comprising reacting at least one metal precursor in a hyperbranched polymer solution.

본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법은 졸-겔 공정을 통해 나노입자를 제조함에 있어서 계면활성제 대신 초분기 고분자를 사용하고, 금속 또는 그 산화물 전구체를 초분기 고분자 용액에 첨가하는 방식을 제어함으로써 나노입자의 크기 또는 구조를 제어하는 것을 특징으로 한다.In the method of preparing the metal or oxide nanoparticles of the present invention, in preparing the nanoparticles through a sol-gel process, a superbranched polymer is used instead of a surfactant, and a metal or an oxide precursor is added to the hyperbranched polymer solution. It is characterized by controlling the size or structure of the nanoparticles by controlling.

본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법은 단일 또는 이종의 금속 나노입자를 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, Method for producing a metal or oxide nanoparticles of the present invention can produce a single or heterogeneous metal nanoparticles. More specifically,

단일 금속 나노입자의 경우, 초분기 고분자 용액 내에서 1종의 금속 전구체를 첨가하여 제조할 수 있다.In the case of a single metal nanoparticle, it can be prepared by adding one metal precursor in the supramolecular polymer solution.

이종 금속 나노입자의 경우, 이종의 금속 전구체 혼합용액과 초분기 고분자 용액을 반응시켜 이종 나노입자를 제조하거나, 일종의 금속 전구체와 초분기 고분자 용액을 반응시켜 금속 나노입자를 제조하고, 순차적으로 다른 금속 전구체를 첨가하여 다른 금속 전구체의 환원능에 의존하여 이종 금속 나노입자를 제조할 수 있다.In the case of dissimilar metal nanoparticles, heterogeneous nanoparticles are prepared by reacting a heterogeneous metal precursor mixed solution with a supramolecular polymer solution, or metal nanoparticles are prepared by reacting a kind of metal precursor with a supramolecular polymer solution, and the other metal is sequentially The precursor can be added to produce dissimilar metal nanoparticles depending on the reducing ability of other metal precursors.

또한, 상기 초분기 고분자는 하기 화학식 1 내지 3의 구조 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다:In addition, the supramolecular polymer may include one or more selected from the structures of Formulas 1 to 3 below:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112009071504684-pat00001
Figure 112009071504684-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112009071504684-pat00002
Figure 112009071504684-pat00002

[화학식 3](3)

Figure 112009071504684-pat00003
Figure 112009071504684-pat00003

보다 구체적으로, 상기 초분기 고분자의 예로, 폴리글리시돌(hyperbranched polyglycidol, HBP)은 도면 1에서 나타난 바와 같이, 많은 하이드록시 그룹과 폴리에테르 세그먼트로 구성되어 있어 구형 형태 및 완전히 분지된 구조를 나타내는 고분자로서, 인접한 하이드록시 그룹과 에테르 세그먼트의 산소 원자들이 배위결합을 통해 무기산화물의 보호제로 작용할 수 있다. 또한, 하이드록시 그룹은 졸-겔 공정 을 위한 응축 모이에티로 제공할 수 있다.More specifically, as an example of the supramolecular polymer, hyperbranched polyglycidol (HBP) is composed of many hydroxy groups and polyether segments, as shown in FIG. 1, showing a spherical shape and a fully branched structure. As polymers, oxygen atoms of adjacent hydroxy groups and ether segments can act as protective agents of inorganic oxides through coordination bonds. In addition, hydroxy groups can serve as condensation moieties for sol-gel processes.

상기 초분기 고분자는 수평균 분자량이 90 내지 150,000인 것을 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.The supramolecular polymer may have a number average molecular weight of 90 to 150,000, but is not particularly limited thereto.

또한, 상기 금속 전구체로 3족 내지 15족의 금속, 란탄족 및 악티늄족 금속으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 금속의 금속 니트레이트 계열의 화합물, 금속 설페이트 계열의 화합물, 금속 아세토아세테이트 계열의 화합물, 금속 할라이드 계열의 화합물, 금속 퍼클로로레이트 계열의 화합물, 금속 썰파메이트 계열의 화합물, 금속 스티어레이트 계열의 화합물, 또는 금속 알콕사이드 계열의 화합물 등을 사용할 수 있다.Further, the metal precursor is a metal nitrate-based compound, a metal sulfate-based compound, a metal acetoacetate-based compound, a metal halide-based compound of a metal selected from the group consisting of Group 3 to Group 15 metals, lanthanides and actinium metals , A compound of a metal perchloroate series, a metal sulfamate series compound, a metal styrate series compound, a metal alkoxide series compound and the like can be used.

상기 금속 니트레이트 계열의 화합물로 철(II) 니트레이트, 철(III) 니트레이트, 망간 니트레이트, 코발트 니트레이트, 아연 니트레이트, 니켈 니트레이트, 또는 구리 니트레이트 등을 사용할 수 있다.Iron (II) nitrate, iron (III) nitrate, manganese nitrate, cobalt nitrate, zinc nitrate, nickel nitrate or the like can be used as the metal nitrate-based compound.

상기 금속 설페이트 계열의 화합물로 철 설페이트(II), 철 설페이트(III), 망간 설페이트, 코발트 설페이트, 니켈 설페이트, 구리 설페이트, 또는 아연 설페이트 등을 사용할 수 있다.Iron sulfate (II), iron sulfate (III), manganese sulfate, cobalt sulfate, nickel sulfate, copper sulfate, or zinc sulfate may be used as the metal sulfate-based compound.

상기 금속 아세토아세테이트 계열의 화합물로 철 트리플루오르아세토아세테이트, 코발트 헥사플루오르아세토아세테이트, 망간 헥사플루오르아세토아세테이트, 니켈 헥사플루오르아세토아세테이트, 구리 헥사플루오르아세토아세테이트, 아연 헥 사플루오르아세토아세테이트, 철 아세틸아세토네이트 (Fe(acac)3), 코발트 아세틸아세토네이트 (Co(acac)3), 바륨 아세틸아세토네이트(Ba(acac)2)와 스트론튬 아세틸아세토네이트(Sr(acac)2), 백금 아세틸아세토네이트(Pt(acac)2), 또는 팔라듐 아세틸아세토네이트(Pd(acac)2) 등을 사용할 수 있다.Examples of the metal acetoacetate-based compound include iron trifluoroacetoacetate, cobalt hexafluoroacetoacetate, manganese hexafluoroacetoacetate, nickel hexafluoroacetoacetate, copper hexafluoroacetoacetate, and zinc hexafluoroacetate (iron acetylacetate). Fe (acac) 3 ), cobalt acetylacetonate (Co (acac) 3 ), barium acetylacetonate (Ba (acac) 2 ) and strontium acetylacetonate (Sr (acac) 2 ), platinum acetylacetonate (Pt ( acac) 2 ), or palladium acetylacetonate (Pd (acac) 2 ) and the like.

상기 금속 할라이드 계열의 화합물로 철(II) 클로라이드, 철(III) 클로라이드, 코발트 클로라이드, 니켈 클로라이드, 구리 클로라이드, 아연 클로라이드, 게돌리늄 클로라이드, 철(II) 브로마이드, 철(III) 브로마이드, 코발트 브로마이드, 니켈 브로마이드, 구리 브로마이드, 아연 브로마이드, 철(II) 아이오다이드, 철(III) 아이오다이드, 망간 아이오다이드, 니켈 아이오다이드, 구리 아이오다이드, 아연 아이오다이드, 코발트 아이오다이드, 타이타늄 테트라클로라이드, 지르코늄 테트라클로라이드, 탄탈늄 펜타클로라이드, 주석 테트라클로라이드, 텅스텐 클로라이드, 몰리브데늄 테트라클로라이드, 망간 클로라이드, 타이타늄 테트라브로마이드, 지르코늄 테트라브로마이드, 탄탈늄 펜타브로마이드, 주석 테트라브로마이드, 또는 망간 브로마이드 등을 사용할 수 있다.Examples of the metal halide-based compound include iron (II) chloride, iron (III) chloride, cobalt chloride, nickel chloride, copper chloride, zinc chloride, gadolinium chloride, iron (II) bromide, iron (III) bromide, and cobalt bromide , Nickel bromide, copper bromide, zinc bromide, iron (II) iodide, iron (III) iodide, manganese iodide, nickel iodide, copper iodide, zinc iodide, cobalt iodide , Titanium tetrachloride, zirconium tetrachloride, tantalum pentachloride, tin tetrachloride, tungsten chloride, molybdenum tetrachloride, manganese chloride, titanium tetrabromide, zirconium tetrabromide, tantalum pentabromide, tin tetrabromide, or manganese bromide Use etc Can.

상기 금속 퍼클로로레이트 계열의 화합물로 철(III) 퍼클로로레이트, 코발트 퍼클로로레이트, 망간 퍼클로로레이트, 니켈 퍼클로로레이트, 구리 퍼클로로레이트, 또는 아연 퍼클로로레이트 등을 사용할 수 있다.Iron (III) perchlororate, cobalt perchlororate, manganese perchlororate, nickel perchlororate, copper perchlororate, or zinc perchlororate may be used as the metal perchloroate-based compound.

상기 금속 썰파메이트 계열의 화합물로 철 썰파메이트, 망간 썰파메이트, 니켈 썰파메이트, 코발트 썰파메이트, 구리 썰파메이트, 또는 아연 썰파메이트 등을 사용할 수 있다.As the metal sulfamate-based compound, iron sulfamate, manganese sulfamate, nickel sulfamate, cobalt sulfamate, copper sulfamate, or zinc sulfamate may be used.

상기 금속 스티어레이트 계열의 화합물로 철 스티어레이트, 망간 스티어레이트, 니켈 스티어레이트, 구리 스티어레이트, 코발트 스티어레이트, 또는 아연 스티어레이트 등을 사용할 수 있다.Iron styrate, manganese styrate, nickel styrene, copper styrene, cobalt styrene, or zinc styrate may be used as the metal styrate-based compound.

상기 금속 알콕사이드 계열의 화합물로 티탄 테트라이소프록폭사이드(Ti(O-i-C3H7)4), 또는 지르코늄 테트라부톡사이드 (Zr(O-C4H9)4 등을 사용할 수 있다.Titanium tetraisopropoxide (Ti (OiC 3 H 7 ) 4 ), zirconium tetrabutoxide (Zr (OC 4 H 9 ) 4, etc.) may be used as the metal alkoxide-based compound.

또한, 본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법은 상기 초분기 고분자 용액에 금속 전구체의 첨가 속도를 제어하여 반응시킴으로써 나노입자의 크기 또는 구조를 제어할 수 있는데, 보다 구체적으로, 금속 전구체를 한번에 첨가할 경우(one-pot), 솔리드 구형의 나노입자가 제조될 수 있다. 상기 솔리드 구형의 나노입자는 평균 직경이 10 nm 내지 2000 nm의 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 나노입자의 표면은 매끄러운 형태를 가질 수 있다.In addition, the method of manufacturing the metal or oxide nanoparticles of the present invention can control the size or structure of the nanoparticles by controlling the addition rate of the metal precursor to the supramolecular polymer solution, more specifically, the metal precursor When added in one-pot, solid spherical nanoparticles can be prepared. The solid spherical nanoparticles may have an average diameter of 10 nm to 2000 nm in size. In addition, the surface of the nanoparticles may have a smooth shape.

상기 솔리드 구형의 나노입자는 금속 전구체의 함량에 대해 농도 의존적으로 제어될 수 있다. 즉, 금속 전구체의 농도가 증가할수록 나노입자의 크기가 커질 수 있다.The solid spherical nanoparticles can be controlled in a concentration dependent manner with respect to the content of the metal precursor. That is, as the concentration of the metal precursor increases, the size of the nanoparticles may increase.

또한, 상기 금속 전구체를 첨가 속도를 분당 10㎕ 내지 100mL로 첨가할 경우, 속이 빈 구형의 나노입자를 제조할 수 있다. 상기 속이 빈 구형(또는 캡슐 형태)의 나노입자의 경우, 내경은 1 nm 내지 100 nm, 외경은 10 내지 500 nm의 크기를 가질 수 있다. In addition, when the addition rate of the metal precursor is added in 10μl to 100mL per minute, it is possible to prepare hollow spherical nanoparticles. In the case of the hollow spherical (or capsule) nanoparticles, the inner diameter may have a size of 1 nm to 100 nm, the outer diameter of 10 to 500 nm.

상기 속이 빈 구형의 나노입자 역시 금속 전구체의 함량에 대해 농도 의존적으로 제어될 수 있다. 즉, 금속 전구체의 농도가 증가할수록 나노입자의 내경 및 외경의 크기가 커질 수 있다.The hollow spherical nanoparticles can also be controlled in concentration depending on the content of the metal precursor. That is, as the concentration of the metal precursor increases, the sizes of the inner and outer diameters of the nanoparticles may increase.

또한, 상기 초분기 고분자 용액은 알코올, 물, 또는 유전상수(dielectric constant)가 3 이상인 유기용매 등의 용매에 초분기 고분자를 녹여 제조할 수 있다.In addition, the hyperbranched polymer solution may be prepared by dissolving the hyperbranched polymer in a solvent such as alcohol, water, or an organic solvent having a dielectric constant of 3 or more.

바람직하게는, 상기 용매는 알코올 및 물의 혼합용액인 것이 좋다.Preferably, the solvent is a mixed solution of alcohol and water.

이는 금속 전구체가 수분에 민감하므로 졸-겔 공정에서 물을 포함할 경우 금속 전구체의 가수분해율을 향상시킬 수 있기 때문이다. This is because the metal precursor is sensitive to moisture, and thus the hydrolysis rate of the metal precursor may be improved when water is included in the sol-gel process.

초분기 고분자 용액 100 중량부에 대하여 90.0 내지 99.99 중량부의 물을 포함할 경우, 나노입자는 양 끝이 열린 형태의 튜브 구조를 나타낼 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 금속산화물 전구체의 반응 조절이 어려울 수 있다.When it contains 90.0 to 99.99 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the first branch polymer solution, the nanoparticles may exhibit a tube structure in which both ends are open. If it is out of the above range, it may be difficult to control the reaction of the metal oxide precursor.

상기 양 끝이 열린 형태의 튜브 구조의 나노입자의 길이, 직경 및 내경은 각각 10 내지 5000 nm, 10 내지 500 nm, 1 내지 100 nm일 수 있다.The length, diameter, and inner diameter of the nanoparticles of the tube structure of the open shape at both ends may be 10 to 5000 nm, 10 to 500 nm, 1 to 100 nm, respectively.

상기 초분기 고분자 용액 내에서 하나 이상의 금속 전구체의 자기 조립 과정은 10 내지 50℃에서, 0.5 내지 2기압 하에서 실시할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다.The self-assembly process of at least one metal precursor in the supramolecular polymer solution may be performed at 10 to 50 ° C. under 0.5 to 2 atmospheres, but is not particularly limited thereto.

또한, 본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법은 초분기 고분자를 환원제로 사용하므로 별도의 산화제 또는 환원제를 첨가하지 않은 상태에서 하나 이상의 금속 전구체의 자기 조립이 일어날 수 있다.In addition, since the method of manufacturing the metal or the oxide nanoparticles of the present invention uses the ultrabranched polymer as a reducing agent, self-assembly of one or more metal precursors may occur in a state in which a separate oxidizing agent or reducing agent is not added.

상기 초분기 고분자를 이용한 금속 산화물 나노입자의 크기 또는 구조 제어 메커니즘을 하기 도면 12를 들어 설명하면 다음과 같다.The mechanism of controlling the size or structure of the metal oxide nanoparticles using the supramolecular polymer is described below with reference to FIG. 12.

전형적인 졸-겔 공정에서 HBP는 핵형성 중심체(nucleation centre)로 제공되는데, 소량의 물이 있는 경우 금속 산화물 단량체의 인-시츄 가수분해를 완성하고, 이어서 동시-응축(co-condensation) 과정을 통해 Ti-O-Ti 네트워크를 형성하며, 결과적으로, 다수의 티타니아/HBP 복합체 핵(nuclei)을 형성한다. 이들 핵은 가교 및 중합 과정을 통해 빠르게 응집하여 이후 동시-응축 과정에서 구형의 응집체를 형성한다. 적당한 함량의 금속 산화물 전구체를 한번에 모두 첨가할 경우, 고농도의 금속 산화물 전구체는 다량의 금속 산화물 응집체의 빠른 형성을 유도한다. 고농도의 이들 응집체는 빠르게 응집하고 자기조립하여 솔리드 구를 형성하려는 경향이 있으며, 임계 크기에 도달할 때까지 계속 성숙할 수 있다. 금속 산화물 전구체의 사용량을 줄이면, 상대적으로 낮은 함량의 금속 산화물 응집체가 형성된다. 상기 함량은 자발적으로 솔리드 구로 응집할 수 있을 정도로 충분하나 더 작은 크기의 입자가 형성된다(도 12a). In a typical sol-gel process, HBP serves as a nucleation center. In the presence of a small amount of water, the in-situ hydrolysis of the metal oxide monomer is completed, followed by a co-condensation process to form a Ti-O-Ti network, resulting in a large number of titania / HBP complexes. Form a nuclei. These nuclei rapidly aggregate through crosslinking and polymerization processes to form spherical aggregates in subsequent co-condensation. When a suitable amount of metal oxide precursor is added all at once, the high concentration of metal oxide precursor leads to the rapid formation of large amounts of metal oxide aggregates. High concentrations of these aggregates tend to rapidly agglomerate and self-assemble to form solid spheres and can continue to mature until a critical size is reached. Reducing the amount of metal oxide precursor used produces relatively low amounts of metal oxide aggregates. The content is spontaneously solid sphere Enough to aggregate but smaller sized particles are formed (FIG. 12A).

금속 산화물 전구체를 제어된 방식으로 첨가할 때, 반응 시스템에서 초기에 형성된 응집체들은 상당히 낮은 농도 상태에 있어 제어된 방식에서 속이 빈 구조로 자기조립할 수 있다(도 12b).When the metal oxide precursor is added in a controlled manner, the aggregates initially formed in the reaction system can self-assemble into a hollow structure in a controlled manner in a significantly lower concentration state (FIG. 12B).

물 함량이 증가할 경우, 금속 산화물 전구체의 가수분해율을 촉진시키고, 이로 인해 상기 응집체들의 이방성 성장을 위한 조건을 만족시키게 되고, 결과적으로 금속 산화물 나노튜브가 형성될 수 있다(도 12c). When the water content is increased, it promotes the hydrolysis rate of the metal oxide precursor, thereby satisfying the conditions for the anisotropic growth of the aggregates, as a result can form metal oxide nanotubes (Fig. 12c).

본 발명은 또한 본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법에 따라 제조되며, 무정형, 솔리드 구형, 속이 빈 구형, 솔리드 막대형 또는 양 끝이 열린 형태의 튜브 구조를 갖되, 공극이 있거나 없는 금속 또는 그 산화물 나노입자에 관한 것이다.The present invention is also prepared according to the method of producing the metal or oxide nanoparticles of the present invention, and has a tube structure of amorphous, solid spherical shape, hollow spherical shape, solid bar shape or open ends, with or without voids Or it relates to the oxide nanoparticles.

본 발명의 나노입자는 금속 또는 그 산화물 전구체의 첨가량, 첨가방식, 용매 내 물의 포함 유무에 따라 다양한 크기와 구조를 가질 수 있으며, 상기 제어방식은 초분기 분자의 환원성과 안정제 역할을 이용하여 다양한 형태의 나노구조체를 일시에 제조할 수 있도록 한다.The nanoparticles of the present invention may have various sizes and structures depending on the amount of metal or its oxide precursor added, the method of addition, and the presence or absence of water in the solvent. It is possible to prepare a nanostructure of at a time.

본 발명의 금속 또는 그 산화물 나노입자의 제조방법에 따라 제조되는 나노입자는 무정형, 솔리드 구형, 속이 빈 구형, 솔리드 막대형, 또는 양 끝이 열린 형태의 튜브 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 나노입자는 공극이 있거나 없는 구조일 수 있다.Nanoparticles prepared according to the method for producing a metal or oxide nanoparticles of the present invention may have a tube structure of an amorphous, solid sphere, hollow sphere, solid rod, or both ends open. In addition, the nanoparticles may have a structure with or without voids.

본 발명은 또한 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 무기산화물 나노입자 및 금속 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 나노입자 복합체의 제조방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a method for producing a nanoparticle composite comprising reacting an inorganic oxide nanoparticle and a metal precursor in a hyperbranched polymer solution.

본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법은 무기산화물 나노입자를 제조하는 단계와 상기 나노입자 상에서 금속 나노입자를 인 시츄(in situ) 방식으로 성장시켜 복합체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.The method for preparing a nanoparticle composite of the present invention may include preparing an inorganic oxide nanoparticle and growing a metal nanoparticle in situ on the nanoparticle to prepare a composite.

또한, 본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법은 초분기 고분자가 금속 전구체를 환원시켜 금속 나노입자를 제조하므로 별도의 환원제 또는 산화제를 사용하지 않고 상온, 상압에서 수용액 하에서 제조될 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for producing a nanoparticle composite of the present invention is characterized in that the ultra-branched polymer can be prepared under an aqueous solution at room temperature and atmospheric pressure without using a separate reducing agent or oxidizing agent to prepare metal nanoparticles by reducing the metal precursor. .

본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of manufacturing the nanoparticle composite of the present invention in detail as follows.

제1단계는 초분기 고분자 용액 내에서 무기산화물 나노입자를 제조하는 단계이다.The first step is to prepare inorganic oxide nanoparticles in the first branch polymer solution.

무기산화물 나노입자는 초분기 고분자 용액에 무기산화물 전구체를 한번(one-pot)에 첨가하여 솔리드 구 형태로 제조될 수 있다. Inorganic oxide nanoparticles can be prepared in the form of a solid sphere by adding an inorganic oxide precursor to the supramolecular polymer solution at one-pot.

상기 무기산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다:The inorganic oxide may be a compound represented by the following formula (4):

[화학식 4][Formula 4]

MxOy M x O y

상기 식에서, Where

M은 1족 내지 14족의 금속이고, M is a metal of Groups 1 to 14,

x는 1 내지 5의 정수이고, x is an integer from 1 to 5,

y는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.y represents the integer of 1-10.

상기 화학식 4의 화합물은 보다 구체적으로, SiO2, TiO2, 또는 GeO2 등일 수 있다. More specifically, the compound of Formula 4 may be SiO 2 , TiO 2 , GeO 2 , or the like.

상기 무기산화물 전구체로 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, 메틸 트리에톡시실란, 페닐 트리에톡시실란, 디메틸 디메톡시 실란, 에틸 트리에톡시실란, 티타니아 테트라이소프로폭사이드, 테트라에틸 게르마늄, 또는 이들의 혼합물 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다. Tetraethyl orthosilicate, tetramethyl orthosilicate, methyl triethoxysilane, phenyl triethoxysilane, dimethyl dimethoxy silane, ethyl triethoxysilane, titania tetraisopropoxide, tetraethyl germanium, or These mixtures may be used alone or in combination of two or more, but is not particularly limited thereto.

본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법에 있어서, 제2단계는 무기산화물 나노입자에 금속 전구체를 첨가하여 금속 나노입자로 자기조립시켜 무기산화물 나노입자상에 금속 나노입자가 침착된 형태의 복합체를 제조하는 단계이다.In the method for producing a nanoparticle composite of the present invention, the second step is to add a metal precursor to the inorganic oxide nanoparticles to self-assemble the metal nanoparticles to prepare a composite in which the metal nanoparticles are deposited on the inorganic oxide nanoparticles Step.

상기 금속 나노입자는 상온, 상압에서 초분기 고분자를 주형으로 하여 폴리올 공정에 따라 성장할 수 있다. The metal nanoparticles may be grown according to a polyol process using a branched polymer as a template at room temperature and atmospheric pressure.

상기 금속 전구체의 종류는 전술한 바와 같다. The type of the metal precursor is as described above.

본 발명은 또한 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 금속 나노입자 및 무기산화물 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 나노입자 복합체의 제조방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a method for producing a nanoparticle composite comprising reacting a metal nanoparticle and an inorganic oxide precursor in a hyperbranched polymer solution.

본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법은 초분기 고분자를 주형으로 하여 단일 또는 이종 금속 나노입자를 제조하는 단계와 상기 나노입자 및 무기산화물 전구체를 반응시켜 금속 나노입자가 무기산화물 나노입자 매트릭스 상에 분산된 형태의 나노입자 복합체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.In the method for preparing a nanoparticle composite of the present invention, a single or dissimilar metal nanoparticle is prepared by using a branched polymer as a template, and the nanoparticle and the inorganic oxide precursor are reacted to disperse the metal nanoparticles onto the inorganic oxide nanoparticle matrix. It may comprise the step of preparing a nanoparticle composite in the form.

본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the method of manufacturing the nanoparticle composite of the present invention in detail as follows.

제1단계는 초분기 고분자 용액 내에서 하나 이상의 금속 전구체를 반응시켜 단일 또는 이종 금속 나노입자를 제조하는 단계이다. The first step is to prepare single or dissimilar metal nanoparticles by reacting one or more metal precursors in the hyperbranched polymer solution.

상기 금속 나노입자는 상온, 상압에서 초분기 고분자를 주형으로 하여 폴리올 공정에 따라 제조될 수 있다.The metal nanoparticles may be prepared according to a polyol process using a branched polymer as a template at room temperature and atmospheric pressure.

단일 금속 나노입자의 경우, 초분기 고분자 용액 내에서 1종의 금속 전구체를 첨가하여 제조할 수 있다.In the case of a single metal nanoparticle, it can be prepared by adding one metal precursor in the supramolecular polymer solution.

이종 금속 나노입자의 경우, 이종의 금속 전구체의 혼합용액과 초분기 고분자 용액을 반응시켜 이종 금속 나노입자를 제조하거나, 일종의 금속 전구체와 초분기 고분자 용액을 반응시켜 금속 나노입자를 제조하고, 순차적으로 다른 금속 전구체를 첨가하여 다른 금속 전구체의 환원능에 의존하여 이종 금속 나노입자를 제조할 수 있다.In the case of dissimilar metal nanoparticles, dissimilar metal nanoparticles may be prepared by reacting a mixed solution of dissimilar metal precursors with a supramolecular polymer solution, or metal nanoparticles may be prepared by reacting a kind of metal precursor with a hyperbranched polymer solution, and sequentially Other metal precursors can be added to produce dissimilar metal nanoparticles depending on the reducing ability of the other metal precursor.

상기 금속은 3족 내지 15족의 금속, 란탄족, 또는 악티늄족 금속일 수 있다. 보다 구체적으로는, Au, Ag, Pt, Pd, Co 등의 전이금속, 또는 이들의 합금일 수 있다.The metal may be a metal of Groups 3 to 15, a lanthanide group, or an actinium group metal. More specifically, it may be a transition metal such as Au, Ag, Pt, Pd, Co, or an alloy thereof.

상기 금속 전구체의 종류는 전술한 바와 같다.The type of the metal precursor is as described above.

본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법에 있어서, 제2단계는 금속 나노입자 용액에 무기산화물 전구체를 한번에 첨가하여(one-pot) 무기산화물 나노입자 매트릭스 상에 금속 나노입자가 분산되어 있는 형태의 복합체를 제조하는 단계이다.In the method of preparing a nanoparticle composite of the present invention, the second step is a composite in which metal nanoparticles are dispersed on an inorganic oxide nanoparticle matrix by adding an inorganic oxide precursor to a metal nanoparticle solution at one time. To prepare a step.

상기 무기산화물은 상기 화학식 4의 화합물을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로, SiO2, TiO2, 또는 GeO2 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있으나, 이에 특별히 제한하는 것은 아니다. The inorganic oxide may use the compound of Formula 4, and more specifically, SiO 2 , TiO 2 , or GeO 2 may be used alone or two or more, but is not particularly limited thereto.

상기 무기산화물 전구체의 종류는 전술한 바와 같다.The type of the inorganic oxide precursor is as described above.

본 발명은 또한 본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법에 의해 제조된 나노입자 복합체에 관한 것이다. The present invention also relates to a nanoparticle composite produced by the method for producing a nanoparticle composite of the present invention.

상기 나노입자 복합체는 본 발명의 나노입자 복합체의 제조방법에 따라 제조되며, 무기산화물 나노입자상에 금속 나노입자가 침착된 형태의 구조를 가지거나, 무기산화물 나노입자 매트릭스 상에 금속 나노입자가 분산되어 있는 형태의 구조를 가지며, 상기 나노입자들은 초분기 고분자를 주형으로 인 시츄(in situ)에서 제조된 것임을 특징으로 한다.The nanoparticle composite is prepared according to the method for preparing a nanoparticle composite of the present invention, and has a structure in which metal nanoparticles are deposited on inorganic oxide nanoparticles, or metal nanoparticles are dispersed on an inorganic oxide nanoparticle matrix. It has a structure of the form, the nanoparticles are characterized in that produced in situ ( in situ ) as a template for the hyperbranched polymer.

상기 나노입자 복합체는 장기간 분산 안정성, 작은 크기, 좁은 크기 분포 등의 우수한 특징을 가질 수 있다.The nanoparticle composite may have excellent characteristics such as long-term dispersion stability, small size, narrow size distribution.

본 발명은 또한 본 발명의 나노입자 복합체를 포함하는 촉매에 관한 것이다.The invention also relates to a catalyst comprising the nanoparticle composite of the invention.

본 발명의 나노입자 복합체, 예컨대 티타니아/금 나노입자 복합체는 4-니트로페놀의 환원에 대한 우수한 촉매 반응성을 나타내므로 촉매로 사용할 수 있다.Nanoparticle complexes of the present invention, such as titania / gold nanoparticle complexes, can be used as catalysts because they exhibit excellent catalytic reactivity to the reduction of 4-nitrophenol.

이하, 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples according to the present invention and comparative examples not according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the examples given below.

<제조예 1> 초분기 폴리글리시돌의 합성Preparation Example 1 Synthesis of Hyperbranched Polyglycidol

HBP는 음이온 개환 다분지 중합과정을 통해 합성하였다. 상기 중합은 질소 대기 하에서 기계적 교반기 및 도징펌프가 장착된 반응기에서 실시하였다. 95℃에서 12시간 이상 동안, 소듐 메틸레이트 용액(3.7M in methanol, Aldrich)에 의해 부분적으로 양성자가 제거된(10%) 트리메티롤프로판을 포함하는 반응기에 글리시돌(Aldrich) 앨리쿼트 50mL을 천천히 첨가하였다. 반응이 완성된 후(과량의 에폭사이드가 없는 상태), 메탄올로 반응물을 용해시키고, 양이온 교환 수지에서의 여과를 통해 중화시켰다. 상기 고분자는 메탄올 용액에서부터 아세톤으로 3회 침전시킨 후, 80℃에서 20시간 동안 진공 건조하였다. HBP was synthesized through anionic ring-opening multibranched polymerization. The polymerization was carried out in a reactor equipped with a mechanical stirrer and a dosing pump under a nitrogen atmosphere. 50 mL of glycidol (Aldrich) aliquots in a reactor containing trimetholpropane, partially deprotonated (10%) by sodium methylate solution (3.7 M in methanol, Aldrich) for at least 12 hours at 95 ° C. Was added slowly. After the reaction was complete (without excess epoxide), the reaction was dissolved in methanol and neutralized by filtration in cation exchange resin. The polymer was precipitated three times with acetone from methanol solution, and then vacuum dried at 80 ℃ for 20 hours.

13C-NMR 스펙트럼 분석 결과, 최종 HBP는 3400g/mol의 수평균 분자량을 가지고 있었다. As a result of 13 C-NMR spectral analysis, the final HBP had a number average molecular weight of 3400 g / mol.

<실시예 1> 솔리드 구형의 티타니아 나노입자의 제조Example 1 Preparation of Solid Spherical Titania Nanoparticles

모든 반응들은 상온에서 순수 에탄올 용액(200 proof)에서 실시하였다. 크기 제어가 가능한 티타니아 고체 입자를 제조하기 위해, 마그네틱 교반 하에서 5mL의 HBP 용액(0.05g/mL)을 포함하는 10mL의 도관에 TTIP를 함량 별로(0.25, 0.20 및 0.15mL) 한번에 모두 주입하였다. 상기 용액이 서서히 혼탁해지면 교반을 멈추었다. 10분 동안 정치한 후, 3회 원심분리하여 티타니아 구를 세척하고, 에탄올로 재분산하였다.All reactions were carried out in pure ethanol solution (200 proof) at room temperature. To prepare titania solid particles with size control, TTIP was injected all at once by content (0.25, 0.20 and 0.15 mL) into a 10 mL conduit containing 5 mL of HBP solution (0.05 g / mL) under magnetic stirring. Stirring was stopped when the solution became turbid. After standing for 10 minutes, the titania spheres were washed by centrifugation three times and redispersed with ethanol.

<실시예 2> 속이 빈 구형의 티타니아 나노입자의 제조Example 2 Preparation of Hollow Spherical Titania Nanoparticles

시린지 펌프(Harvard Apparatus Model 11)를 이용하여 TTIP를 함량 별로(0.25, 0.30 및 0.35mL) 도관에 서서히 첨가함으로써(0.1mL/min), 크기 제어가 가능한 속이 빈 티타니아 입자를 얻었다. By using a syringe pump (Harvard Apparatus Model 11) TTIP was added slowly (0.15 / min) to the conduit by content (0.25, 0.30 and 0.35 mL) to obtain hollow titania particles with size control.

<실시예 3> 튜브형 티타니아 나노입자의 제조Example 3 Preparation of Tubular Titania Nanoparticles

물을 함량 별로(2.5, 5.0 및 10.0㎕) HBP 용액(0.05g/mL)과 미리 혼합하고, 0.25mL의 TTIP를 반응기에 서서히 첨가하여(0.1mL/min), 속이 빈 구조에서 튜브에 이르기 까지 다양한 형태를 갖는 최종 티타니아 입자를 제조하였다.Water is premixed by content (2.5, 5.0 and 10.0 μl) with HBP solution (0.05 g / mL) and 0.25 mL of TTIP is added slowly to the reactor (0.1 mL / min), from hollow structure to tube Final titania particles having various shapes were prepared.

<실시예 4> 단일 금속 나노입자의 제조Example 4 Preparation of Single Metal Nanoparticles

단일 금속 나노입자를 제조하기 위해, 초분기 고분자 용액에 한번에 첨가하여 졸-겔 공정을 통해 나노입자를 제조하였다(one-pot reaction).In order to prepare single metal nanoparticles, nanoparticles were prepared through a sol-gel process by adding them to the first branch polymer solution at a time (one-pot reaction).

상기 단일 금속 나노입자는 상온 상압 하에서 제조하였다. 구체적으로, 0.1mL의 금속 전구체(HAuCl4, AgNO3, K2PtCl4, Na2PdCl4, RuCl2)를 각각 1mL의 HBP 수용액(5mg/mL)에 마그네틱 교반을 하면서 주입하였다. 교반 후, 최종 금속 나노입자를 투석 처리를 통해 정제하였다. The single metal nanoparticles were prepared at room temperature and atmospheric pressure. Specifically, 0.1 mL of metal precursors (HAuCl 4 , AgNO 3 , K 2 PtCl 4 , Na 2 PdCl 4 , RuCl 2 ) were injected into 1 mL of HBP aqueous solution (5 mg / mL) with magnetic stirring. After stirring, the final metal nanoparticles were purified via dialysis treatment.

<실시예 5> 이종 금속 나노입자의 제조Example 5 Preparation of Dissimilar Metal Nanoparticles

이종 금속 나노입자를 제조하기 위해, 0.01mL의 금속 전구체 혼합 수용액(HAuCl4:K2PtCl4=1:1; HAuCl4:Na2PdCl4=1:1, HAuCl4:RuCl2=1:1)을 격렬히 교반하면서 1mL의 HBP 수용액(5mg/mL)에 주입하여 나노입자를 제조하였다. To prepare dissimilar metal nanoparticles, 0.01 mL of a metal precursor mixed aqueous solution (HAuCl 4 : K 2 PtCl 4 = 1: 1; HAuCl 4 : Na 2 PdCl 4 = 1: 1, HAuCl 4 : RuCl 2 = 1: 1 ) Was injected into 1 mL of HBP aqueous solution (5 mg / mL) with vigorous stirring to prepare nanoparticles.

<실시예 6> 이종 금속 나노입자의 제조Example 6 Preparation of Dissimilar Metal Nanoparticles

이종 금속 나노입자를 제조하기 위해, 0.05mL의 AgNO3, K2PtCl4 및 Na2PdCl4 용액(0.01M)을 각각 격렬히 교반하면서 1mL의 HBP 수용액(5mg/mL)에 주입하여 Ag, Pt 및 Pd 나노입자를 제조하였다. 다음으로, 0.05mL의 HAuCl4 용액을 금속 나노입자를 포함하는 최종 혼합물에 각각 주입하였다. 30분 동안 격렬히 교반한 후, Au가 표면에 다량 침착되어 있는 이종 나노입자를 얻었다.To prepare dissimilar metal nanoparticles, 0.05 mL of AgNO 3 , K 2 PtCl 4 and Na 2 PdCl 4 solutions (0.01 M) were injected into 1 mL of HBP aqueous solution (5 mg / mL) with vigorous stirring, respectively, to Ag, Pt and Pd nanoparticles were prepared. Next, 0.05 mL of HAuCl 4 solution was injected into the final mixture containing the metal nanoparticles, respectively. After vigorous stirring for 30 minutes, heterogeneous nanoparticles in which Au was deposited on the surface were obtained.

<실시예 7> 티타니아/금 나노입자 복합체의 제조Example 7 Preparation of Titania / Gold Nanoparticle Composite

상기 실시예 1에 따라 제조된 티타니아 솔리드 구는 원심분리하여 수집하고, 최종적으로 3mL의 탈이온수로 재현탁하였다. 최종 콜로이드 용액을 바이알로 옮긴 후, HAuCl4 수용액(0.01M) 1mL을 첨가하고 상온에서 격렬하게 교반하였다. 추가로 5시간 동안 교반한 후, 최종 콜로이드에 대해 3회 원심분리하고, 에탄올로 재분산시켰다. 티타니아/금 나노입자 복합체를 최종적으로 수집하고 40℃에서 6시간 동안 진공 건조하였다.Titania solid spheres prepared according to Example 1 were collected by centrifugation and finally resuspended in 3 mL of deionized water. After the final colloidal solution was transferred to a vial, 1 mL of an aqueous solution of HAuCl 4 (0.01 M) was added and stirred vigorously at room temperature. After stirring for an additional 5 hours, it was centrifuged three times for the final colloid and redispersed with ethanol. The titania / gold nanoparticle composite was finally collected and vacuum dried at 40 ° C. for 6 hours.

<실시예 8> 무기산화물/이종 금속 나노입자 복합체의 제조Example 8 Preparation of Inorganic Oxide / Different Metal Nanoparticle Composite

SiO2/Au/Pt, TiO2/Au/Pt 및 GeO2/Au/Pt 복합체를 각각 제조하였다. 구체적으로, SiO2/Au/Pt 복합체를 제조하기 위해, 0.5mL의 Au/Pt 이종 금 나노입자 용액을 순수 에탄올 1mL을 포함하는 바이알에 첨가하였다. 다음으로, 0.1mL의 암모니아수(28 wt%) 및 20㎕의 테트라에틸 옥시실란(TEOS)을 격렬히 교반하면서 차례로 주입하였다. 2시간 동안 교반한 후, 최종 SiO2/Au/Pt 복합체를 수집하고 3회 원심분리하여 세척하고 에탄올로 재분산시켰다.SiO 2 / Au / Pt, TiO 2 / Au / Pt and GeO 2 / Au / Pt composites were prepared, respectively. Specifically, to prepare a SiO 2 / Au / Pt composite, 0.5 mL of Au / Pt heterogeneous gold nanoparticle solution was added to a vial containing 1 mL of pure ethanol. Next, 0.1 mL of ammonia water (28 wt%) and 20 μl of tetraethyl oxysilane (TEOS) were injected sequentially with vigorous stirring. After stirring for 2 hours, the final SiO 2 / Au / Pt complex was collected, washed by centrifugation three times and redispersed with ethanol.

GeO2/Au/Pt 복합체를 제조하기 위해, 20㎕의 테트라에틸 게르마늄(TEOG)을 0.5mL의 Au/Pt 이종 나노입자 용액 및 0.5mL의 순수 에탄올을 포함하는 바이알에 첨가하였다. 상기 용액들이 약간 혼탁해질 때까지 계속 교반하였다. 10분 동안 정치한 후, 게르마늄 구는 3회 원심분리하여 세척하고, 순수 에탄올로 재분산시켰다.To prepare the GeO 2 / Au / Pt complex, 20 μl of tetraethyl germanium (TEOG) was added to a vial containing 0.5 mL of Au / Pt heterogeneous nanoparticle solution and 0.5 mL of pure ethanol. Stirring was continued until the solutions became slightly cloudy. After standing for 10 minutes, the germanium spheres were washed by centrifugation three times and redispersed with pure ethanol.

TiO2/Au/Pt 복합체를 제조하기 위해, 0.5mL의 Au/Pt 이종 나노입자 용액을 진공 하에서 건조하고 1mL의 순수 에탄올에서 재분산하였다. 20㎕의 티타니아 테트라이소프로폭사이드(TTIP)를 격렬히 교반하면서 상기 용액에 직접 주입하였다. 상기 용액이 약간 혼탁해질 때까지 계속 교반하였다. 10분간 정치한 후 TiO2/Au/Pt 복합체를 3회 원심분리하여 세척하고 순수 에탄올로 재분산시켰다.To prepare the TiO 2 / Au / Pt complex, 0.5 mL of Au / Pt heterogeneous nanoparticle solution was dried under vacuum and redispersed in 1 mL of pure ethanol. 20 μl of titania tetraisopropoxide (TTIP) was injected directly into the solution with vigorous stirring. Stirring was continued until the solution became slightly cloudy. After standing for 10 minutes, the TiO 2 / Au / Pt complex was washed by centrifugation three times and redispersed with pure ethanol.

(특징 규명)(Characteristic identification)

투과전자현미경(TEM)을 위한 샘플을 탄소가 피복된 구리 전자 현미경 그리드에 놓고 공기 중에서 건조하였다. 120 keV에서 JEOL 1200 EX를 이용하여 TEM 분석을 실시하였다. Samples for transmission electron microscopy (TEM) were placed on a carbon coated copper electron microscope grid and dried in air. TEM analysis was performed using JEOL 1200 EX at 120 keV.

주사전자현미경(SEM)을 위한 시료를 실리콘 플레이트에 놓고 공기 중에서 건조한 후, 10kV 전압을 가속하여 JSM-6700F 현미경을 이용하여 SEM 분석을 실시하였다. Samples for scanning electron microscopy (SEM) were placed on a silicon plate and dried in air, and then subjected to SEM analysis using a JSM-6700F microscope by accelerating a 10 kV voltage.

Fourier Transform Infrared(FTIR) 스펙트럼은 4000 및 400 cm-1 사이에서 Bruker FT-IR 스펙트로포토미터를 이용하여 1cm-1의 레졸루션에서 얻었다. 분말 시료의 IR 측정은 KBr 펠렛의 형태로 실시하였다. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectra were obtained at 1 cm −1 resolution using a Bruker FT-IR spectrophotometer between 4000 and 400 cm −1 . IR measurement of the powder sample was carried out in the form of KBr pellets.

에너지 분산 X-선 분광기(EDS) 분석은 SEM에 부착된 OXFORD ISIS 시스템을 이용하여 실시하였다. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis was performed using the OXFORD ISIS system attached to the SEM.

열중량 분석(TGA) 데이터는 TA 인스트루먼트 Q500을 이용하여 기록하였다. 시료들은 10℃ 가열속도를 이용하여 20 내지 600℃ 범위에서 시험하였다. 상기 용 광로는 50mL/min의 유속에서 초고순수 질소를 이용하여 깨끗이 하였다. 최종 산물의 구조는 nickel-filtered CuKa radiation을 이용하여 자동 필립스 분말 회절계에 의한 X-선 회절(XRD)에 의해 시험되었다. 상기 회절 패턴은 0.02°단계에서 2θ 범위 15-90°에서 수집하였고, 2s/step 간격으로 카운팅하였다. Thermogravimetric analysis (TGA) data was recorded using a TA instrument Q500. Samples were tested in the range of 20-600 ° C. using a 10 ° C. heating rate. The furnace was cleaned with ultrapure nitrogen at a flow rate of 50 mL / min. The structure of the final product was tested by X-ray diffraction (XRD) with an automated Philips powder diffractometer using nickel-filtered CuKa radiation. The diffraction pattern was collected in a 2θ range of 15-90 ° in 0.02 ° steps and counted at 2 s / step intervals.

티타니아/금 나노입자 복합체에서 금 나노입자의 정확한 농도는 Jarrell Ash 955 inductively coupled plasma system이 장착된 원자 방출 스펙트로포토미터를 이용하여 분석하였다. Accurate concentrations of gold nanoparticles in titania / gold nanoparticle composites were analyzed using an atomic emission spectrophotometer equipped with a Jarrell Ash 955 inductively coupled plasma system.

상기 시료들의 모든 UV-vis 흡수 스펙트럼은 UV-1650PC 장치(SHIMADZU)에서 상온 하에서 기록하였다.All UV-vis absorption spectra of the samples were recorded at room temperature on a UV-1650PC device (SHIMADZU).

도 2에 도시된 바와 같이, 초분기 고분자 용액 내에서 Au, Ag, Pt, Pd, 및 Ru 전구체를 이용하여 단일 금속 나노입자를 제조한 결과, 각각 구형의 단일 나노입자가 형성됨을 확인하였다(TEM 사진도).As shown in FIG. 2, as a result of preparing single metal nanoparticles using Au, Ag, Pt, Pd, and Ru precursors in the hyperbranched polymer solution, it was confirmed that spherical single nanoparticles were formed (TEM). Pictures).

상기 단일 나노입자의 형성은 UV-vis 스펙트럼을 통해서도 입증된다(도 3).The formation of single nanoparticles is also demonstrated through the UV-vis spectrum (FIG. 3).

다음으로, 초분기 고분자 용액 내에서 다른 금속 전구체의 혼합 용액(Au/Pt, Au/Pd, Au/Ru)을 첨가하여 이종 금속 나노입자를 제조한 결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 구형의 나노입자가 형성됨을 확인하였고, 이는 도 5의 UV-vis 스펙트럼을 통해서 입증된다.Next, dissimilar metal nanoparticles were prepared by adding a mixed solution of different metal precursors (Au / Pt, Au / Pd, Au / Ru) in the hyperbranched polymer solution, as shown in FIG. It was confirmed that nanoparticles were formed, which is demonstrated by the UV-vis spectrum of FIG. 5.

또한, 초분기 고분자 용액 내에서 각각의 금속 전구체를 반응시켜 금속 나노입자를 제조한 후, 금 전구체를 첨가하여 Au/Pt, Au/Pd, Au/Ru 이종 금속 나노입자 를 제조한 결과, 도 6에 도시된 바와 같이, 구형의 나노입자가 형성됨을 확인하였고, 이는 도 7의 UV-vis 스펙트럼을 통해서 입증된다.In addition, the metal nanoparticles were prepared by reacting the respective metal precursors in the hyperbranched polymer solution, and Au / Pt, Au / Pd, and Au / Ru dissimilar metal nanoparticles were prepared by adding gold precursors. As shown in Figure 3, it was confirmed that spherical nanoparticles were formed, which is demonstrated by the UV-vis spectrum of FIG.

다음으로, 초분기 고분자 용액 내에서 무기산화물 전구체를 반응시켜 나노입자를 제조하거나, 단일 또는 이종 금속 나노입자와 무기산화물 전구체를 반응시켜 복합체를 제조한 결과, 도 8에 도시된 바와 같이 솔리드 구형의 무기산화물 나노입자가 형성될 뿐만 아니라, 무기산화물 나노입자 매트릭스 상에 금속 나노입자가 분산되어 있는 형태의 복합체가 형성됨을 확인하였다. Next, nanoparticles are prepared by reacting an inorganic oxide precursor in a hyperbranched polymer solution, or a composite is prepared by reacting single or dissimilar metal nanoparticles with an inorganic oxide precursor, as shown in FIG. 8. In addition to the formation of inorganic oxide nanoparticles, it was confirmed that a complex in a form in which metal nanoparticles are dispersed on the inorganic oxide nanoparticle matrix was formed.

<실험예 1> 무기산화물을 한번에 또는 속도를 제어하여 주입하는 방식에 따른 나노입자의 크기 또는 구조 조사<Experiment 1> Investigation of the size or structure of the nanoparticles according to the method of injecting the inorganic oxide at a time or by controlling the speed

TTIP 0.25mL을 HBP(0.05g/mL)를 포함하는 5mL의 순수 에탄올 용액에 한꺼번에 모두 주입하였을 때, 졸-겔 공정 후 티타니아 솔리드 구를 얻었으며, TEM 분석을 통해 입증하였다. When 0.25 mL of TTIP was injected all at once into 5 mL of pure ethanol solution containing HBP (0.05 g / mL), titania solid spheres were obtained after the sol-gel process and verified by TEM analysis.

도 9a에 나타난 바와 같이, 최종적으로 일정한 형태의 티타니아 입자들을 분리하였으며, 평균 직경이 420nm인 거의 구형을 나타냈다. 대표적인 SEM 사진에서 상기 티타니아 구는 꽤 매끄러운 표면 형태를 가지고 있었다(도 9b). As shown in FIG. 9A, finally, titania particles of a certain form were separated and exhibited almost spherical shapes having an average diameter of 420 nm. In a representative SEM image, the titania spheres had a fairly smooth surface morphology (FIG. 9B).

또한, 도 9c 및 9d에 도시된 TEM 사진도에서 나타난 바와 같이, TTIP의 첨가량이 0.20 및 0.15mL로 감소한 경우, 해당 티타니아 구의 평균 직경은 각각 220 및 55nm로 감소하였다. 그리고, 최종 입자들은 순수 에탄올 용액에서 잘 분산되어 있었다. 이는 TTIP를 한꺼번에 주입하는 방법으로부터 얻은 티타니아 입자들은 모두 솔리드 구 형태를 나타냄을 뜻하는 것이다. 또한, 상기 결과로부터 티타니아 입자의 크기는 TTIP의 첨가량을 줄이면 감소함을 알 수 있었다.In addition, as shown in the TEM photographs shown in FIGS. 9C and 9D, when the addition amount of TTIP decreased to 0.20 and 0.15 mL, the average diameter of the titania spheres decreased to 220 and 55 nm, respectively. The final particles were well dispersed in pure ethanol solution. This means that all the titania particles from the TTIP injection method are solid spheres. In addition, it can be seen from the above results that the size of titania particles decreases when the amount of TTIP added is reduced.

흥미롭게도, TTIP 0.25mL을 시린지 펌프를 이용하여 반응 도관에 서서히 첨가하면(0.1mL/min), 속이 빈 티타니아 나노입자들이 생성되었으며, TEM 및 SEM 사진도를 통해 입증하였다(도 10a 및 10b). 최종 입자들은 일정하고, 속이 빈 구형을 나타내었다. TEM 관찰에 의해 측정된 바와 같이, 상기 입자들의 평균 외경 및 내경은 각각 115nm 및 38nm였다. 특히, TTIP의 첨가량이 0.30mL 및 0.35mL로 증가하면, 최종 티타니아 입자들 역시 속이 빈 구조를 나타냈다(도 10c 및 10d). 상기 TEM 관찰을 통해 TTIP 첨가량을 0.30mL 및 0.35mL으로 증가할 경우, 티타니아 입자들의 평균 외경은 각각 128nm 및 140nm로 증가하였다. 또한, 속이 빈 구의 평균 내경 역시 55nm 및 80nm로 증가하였다. 이들 결과들은 상기 티타니아 속이 빈 구의 평균 내경 및 외경 둘 다 반응 시스템에서 사용된 TTIP의 농도를 단순히 제어함으로써 조정할 수 있음을 뜻하는 것이다. Interestingly, slow addition of 0.25 mL TTIP to the reaction conduit using a syringe pump (0.1 mL / min) produced hollow titania nanoparticles, as demonstrated by TEM and SEM micrographs (FIGS. 10A and 10B). The final particles showed a constant, hollow sphere. As measured by TEM observation, the mean outer and inner diameters of the particles were 115 nm and 38 nm, respectively. In particular, when the amounts of TTIP added increased to 0.30 mL and 0.35 mL, the final titania particles also showed a hollow structure (FIGS. 10C and 10D). When the TTIP addition amount was increased to 0.30 mL and 0.35 mL through the TEM observation, the average outer diameter of titania particles increased to 128 nm and 140 nm, respectively. In addition, the average inner diameter of the hollow spheres also increased to 55 nm and 80 nm. These results mean that both the mean inner and outer diameters of the hollow titania sphere can be adjusted by simply controlling the concentration of TTIP used in the reaction system.

상기 티타니아 속이 빈 구의 성장 과정을 시험하기 위해, 반응 동안 얻은 샘플에 대해 TEM 분석을 실시하였다. To test the growth process of the hollow titania spheres, TEM analysis was performed on the samples obtained during the reaction.

도 10e 및 10f에 나타난 바와 같이, 상기 샘플들은 자유로운 나노입자, 분리되어 있는 속이 빈 구 및 속인 빈 구/나노입자 응집체로 이루어져 있으며, 여기서 속이 빈 구들은 소수의 미형성 나노입자들에 의해 둘러싸여 있다. 속이 빈 구/나노입자 응집체들에서 속이 빈 구의 외경은 70nm 이하로, 반응 완성 후 얻은 최종 샘플의 것(평균 외경이 140nm임, 도 10d)보다 작다. 이 결과는 속이 빈 구의 성장은 형성중인 작은 나노입자들이 형성중인 속이 빈 구의 표면에 계속해서 침착되어 일어남을 나타내는 것이다. As shown in FIGS. 10E and 10F, the samples consist of free nanoparticles, isolated hollow spheres and hollow hollow spheres / nanoparticle aggregates, wherein the hollow spheres are surrounded by a few unformed nanoparticles. . The hollow sphere in the hollow sphere / nanoparticle aggregates is less than 70 nm, smaller than that of the final sample obtained after completion of the reaction (average outer diameter is 140 nm, FIG. 10D). The results indicate that the growth of hollow spheres occurs as small nanoparticles forming continue to deposit on the surface of the hollow sphere being formed.

<실험예 2> 물 첨가에 따른 티타니아 나노입자의 크기 또는 구조 조사Experimental Example 2 Investigation of Size or Structure of Titania Nanoparticles According to Water Addition

TTIP는 수분에 민감하기 때문에(공기 중에 노출되면 백색 침전물이 즉시 형성됨), 졸-겔 공정에서 물을 포함할 경우 TTIP의 가수분해율을 극적으로 향상시키는 경향이 있다. 티타니아 입자들의 형태에 대한 물 함량의 효과를 조사하기 위해, 순수 에탄올 및 HBP(0.05g/mL)를 포함하는 반응 혼합물에 물을 함량 별로 첨가하고, TTIP를 서서히 첨가하였다(0.1mL/min). Since TTIP is sensitive to moisture (white precipitates form immediately upon exposure to air), the inclusion of water in the sol-gel process tends to dramatically improve the hydrolysis rate of TTIP. To investigate the effect of water content on the morphology of titania particles, water was added to the reaction mixture containing pure ethanol and HBP (0.05 g / mL) by content, and TTIP was added slowly (0.1 mL / min).

도 11a에 나타난 바와 같이, 2.5㎕의 물을 사용할 경우, 최종 티타니아 입자들은 평균 외경 및 내경이 125nm 및 42nm로 잘 규정된 속이 빈 구조를 나타냈다. 5㎕의 물을 첨가할 경우, 대부분의 최종 티타니아 입자들(평균 외경 및 내경이 130nm 및 45nm임)은 2.5㎕의 물을 사용한 경우와 유사한 형태를 나타냈다. 다만 다소 튜브 비슷한 입자들이 생성되었다(도 11b). 그러나, 물 함량이 10㎕로 증가할 경우, 최종 티타니아 나노입자들은 튜브 형태를 나타냈다(도 11c). 도 11d 및 11e에 나타난 바와 같이, 상기 티타니아의 평균 길이 및 직경은 각각 250nm 및 48nm였다. 그리고, 평균 내경은 약 10nm였다. 또한 최종 튜브들은 도 11e에 나타난 바와 같이, 화살표로 표시한 바와 같이 양 끝이 열려있음을 발견하였다. 이러한 흥미로운 현상은 속이 빈 구에서 튜브에 이르는 상기 티타니아 나노입자들의 진화가 HBP 주형 하에서 물 함량을 제어함으로써 얻을 수 있음을 뜻하는 것이다. As shown in FIG. 11A, when 2.5 μl of water was used, the final titania particles exhibited a well defined hollow structure with 125 nm and 42 nm mean outer and inner diameters. When 5 μl of water was added, most of the final titania particles (average outer and inner diameters of 130 nm and 45 nm) showed a similar morphology as using 2.5 μl of water. Only slightly tube-like particles were produced (FIG. 11B). However, when the water content increased to 10 μl, the final titania nanoparticles showed a tube form (FIG. 11C). As shown in FIGS. 11D and 11E, the average length and diameter of the titania were 250 nm and 48 nm, respectively. The average inner diameter was about 10 nm. The final tubes were also found to be open at both ends as indicated by the arrows, as shown in FIG. 11E. This interesting phenomenon means that the evolution of the titania nanoparticles from hollow spheres to tubes can be obtained by controlling the water content under the HBP template.

대부분의 종래의 졸-겔 제조법에서, 가수분해 및 응축이 매우 빠르고 즉시 진행되기 때문에 양친매성 티타니아의 침전은 일반적으로 Ti-O-Ti 네트워크의 제어되지 않은 분지화에 의해 일어난다. 용액과 유사한 조건 하에서 상기 티타니아 구조 및 형태의 진화를 제어하기 위해, 가수분해 및 응축 단계를 분리할 필요가 있다. 가능성이 있는 대안 용액으로 졸-겔 공정에서 가수분해에 저항성을 갖는 보호제를 포함할 수 있다. HBP 분자는 많은 하이드록시 그룹과 에테르 그룹으로 이루어져 있어 주형을 제공할 수 있다. 이들 인접한 하이드록시 그룹과 에테르 그룹은 배위결합을 통해 TTIP 단량체를 보호할 수 있다. 또한, 하이드록시 그룹은 졸-겔 공정을 위한 응축 모이에티를 제공한다. 상기 실험 결과에 근거하여, 상기 티타니아 솔리드 입자, 속이 빈 구 및 나노튜브의 형성 및 성장 메커니즘을 추론할 수 있으며 이를 도 12에 도시하였다.In most conventional sol-gel preparations, precipitation of amphiphilic titania is generally caused by uncontrolled branching of the Ti-O-Ti network because hydrolysis and condensation proceed very quickly and immediately. In order to control the evolution of the titania structure and form under conditions similar to the solution, it is necessary to separate the hydrolysis and condensation steps. Potential alternative solutions may include protecting agents that are resistant to hydrolysis in the sol-gel process. HBP molecules can be made up of many hydroxy and ether groups to provide a template. These adjacent hydroxy groups and ether groups can protect the TTIP monomer through coordination bonds. In addition, hydroxy groups provide condensation moieties for the sol-gel process. Based on the experimental results, the formation and growth mechanisms of the titania solid particles, hollow spheres and nanotubes can be inferred and are shown in FIG. 12.

전형적인 졸-겔 공정에서 HBP는 소량의 물 존재 하에서 그 자리에서 가수분해하는 TTIP 단량체를 보호하기 위한 핵심생성 중심으로 제공하며, 차후 Ti-O-Ti 네트워크를 형성하기 위한 동시-응축을 제공하여 수많은 티타니아/HBP 복합체 핵을 형성할 수 있다. 이들 핵은 이후 동시-응축 과정에서 구 응집체를 형성하기 위해 교차 및 중합을 통해 재빨리 모일 수 있다. 적당량의 TTIP를 한번에 모두 첨가할 경우, 고농도의 TTIP는 다량의 티타니아 응집체의 빠른 형성을 유도한다. 고농도의 이들 응집체는 빠르게 응집하고 자기조립하여 솔리드 구를 형성하려는 경향이 있으 며, 임계 크기에 도달할 때까지 계속 성숙할 수 있다(도 12a). TTIP 사용량을 줄이면 상대적으로 저농도를 갖는 티타니아 응집체들이 형성될지라도, 상기 농도는 자발적으로 솔리드 구로 응집할 만큼 충분히 높지만 더 작은 크기의 입자들을 형성한다. 따라서, 크기 제어는 TTIP 첨가량에 달려있음을 뜻하는 것이다.In a typical sol-gel process, HBP serves as a key generation center for protecting in situ hydrolysing TTIP monomers and provides co-condensation to form subsequent Ti-O-Ti networks. Titania / HBP complex nuclei can be formed. These nuclei can then quickly gather through crossover and polymerization to form sphere aggregates in the co-condensation process. When all of the appropriate amounts of TTIP are added at once, high concentrations of TTIP lead to rapid formation of large amounts of titania aggregates. High concentrations of these aggregates tend to rapidly agglomerate and self-assemble to form solid spheres, and can continue to mature until a critical size is reached (FIG. 12A). Although reducing TTIP usage produces titania aggregates with relatively low concentrations, the concentrations are high enough to spontaneously aggregate into solid spheres but form smaller size particles. Therefore, size control means that it depends on the amount of TTIP added.

TTIP를 제어된 방식으로 첨가할 때, 반응 시스템에서 초기에 형성된 응집체들은 꽤 낮은 농도 상태에 있어 제어된 방식에서 속이 빈 구조로 자기조립할 수 있다(도 12b).When TTIP is added in a controlled manner, aggregates initially formed in the reaction system can be self-assembled into a hollow structure in a controlled manner at a fairly low concentration (FIG. 12B).

TTIP를 연속적으로 첨가할 때, 새로이 형성된 응집체들은 제조중인 속이 빈 구의 표면에 계속적으로 침착되어 속이 빈 구의 성장을 유도한다. 이 사실은 진행중인 반응 시스템에서 얻은 샘플에서 성장하는 입자에 대한 TEM 관찰을 통해 직접 입증하였다(도 10e 및 10f). TTIP 첨가량의 증가에 따라 티타니아 속이 빈 구의 내경이 38nm에서 80nm로 증가하는 것은 오스왈드 성숙 과정(Ostwald ripening process)에 의해 설명할 수 있다. 이 과정 동안 보다 높은 표면 에너지를 갖는 속이 빈 구의 내부 쉘 상에 있는 티타니아 핵이 용해되고 바깥으로 전달되어 속이 빈 구 내부 공간을 넓게 할 것이다.When TTIP is added continuously, newly formed aggregates are continuously deposited on the surface of the hollow spheres being manufactured to induce growth of the hollow spheres. This fact was directly demonstrated by TEM observations of particles growing in the samples obtained in the ongoing reaction system (FIGS. 10E and 10F). The increase in the internal diameter of the titania hollow sphere from 38 nm to 80 nm with increasing TTIP can be explained by the Ostwald ripening process. During this process, the titania nucleus on the inner shell of the hollow sphere with higher surface energy will dissolve and transfer outwards to widen the hollow sphere interior space.

티타니아 튜브 나노구조를 얻기 위해서는 더 작은 응집체의 이방성 성장이 필요하다. 졸-겔 공정에서 소량의 물을 포함함으로써 TTIP의 빠른 가수분해를 유도할 수 있고, 티타니아 나노입자의 일방향 성장을 두드러지게 할 수 있다. 반응 시스템이 소량의 물(2.5㎕)을 포함할 경우, TTIP의 가수분해율은 티타니아 나노입자의 일방향 성장이 우호적인 상태에서 임계적 수치에 도달할 만큼 충분하지 않다. 그러므로, 티타니아는 여전히 잘 규정된 속이 빈 구로 응집한다. 물 함량이 더 많이 사용되면(5㎕), 상대적으로 가수분해율이 더 빨라지고, 소수의 불규칙적인 튜브 형태의 구조들이 생성된다. 추가로 물 함량을 10㎕로 증가시키면, 촉진된 가수분해는 상기 응집체들의 이방성 성장을 위한 조건을 만족시키게 되고, 결과적으로 티타니아 나노튜브가 형성된다(도 12c). 결론적으로, 사용한 물의 양에 의존한 속이 빈 구에서 튜브로의 형태적 진화는 TTIP의 가수분해율을 촉진시켜 얻을 수 있는 것이다. Obtaining titania tube nanostructures requires anisotropic growth of smaller aggregates. The inclusion of a small amount of water in the sol-gel process can lead to fast hydrolysis of TTIP and can make unidirectional growth of titania nanoparticles. If the reaction system contains a small amount of water (2.5 μl), the hydrolysis rate of TTIP is not sufficient to reach critical values with unidirectional growth of titania nanoparticles. Thus, titania still aggregates into well-defined hollow spheres. If more water content is used (5 μl), the hydrolysis rate is relatively faster and a few irregular tube-like structures are produced. Further increasing the water content to 10 μl, the accelerated hydrolysis satisfies the conditions for the anisotropic growth of the aggregates, resulting in titania nanotubes (FIG. 12C). In conclusion, morphological evolution from hollow spheres to tubes, depending on the amount of water used, can be achieved by promoting the rate of hydrolysis of TTIP.

<실험예 3> 티타니아 나노구조의 성분 분석Experimental Example 3 Component Analysis of Titania Nanostructures

상기에서 설명한 바와 같이, 티나티아 입자들은 HBP/티타니아 응집체들의 높은 함량에 의한 것일 수 있다. 이 사실을 확인하기 위해, 평균 직경이 460nm인 티타니아 솔리드 구를 다량 포함하는 전형적인 샘플의 화학적 조성 및 구조를 구체적으로 조사하였다(도 9a 및 9b). As described above, Tinatia particles may be due to the high content of HBP / titania aggregates. To confirm this fact, the chemical composition and structure of a typical sample containing a large amount of titania solid spheres with an average diameter of 460 nm was specifically examined (FIGS. 9A and 9B).

도 13a는 티타니아 샘플의 에너지-분산 X-선 스펙트럼(EDS)을 나타낸 것으로, 상기 입자의 표면 상에서 C, O 및 Ti 요소들의 존재를 나타낸다. C, O 및 Ti 시그널은 HBP 및 티타니아에서 유래하는 반면, 강한 은 시그널은 SEM 관찰 전 은 코팅으로부터 생긴 것이다. C, O 및 Ti의 원자 퍼센트는 각각 41.5, 47.7 및 10.8% 였다(도 13a 내부의 표). 이는 티타니아 입자의 표면은 HBP(C:O=3:2) 및 티타니아(Ti:O=1:2)로 이루어져 있음을 뜻하는 것이다. FIG. 13A shows the energy-dispersive X-ray spectrum (EDS) of the titania sample, showing the presence of C, O and Ti elements on the surface of the particle. The C, O and Ti signals are from HBP and titania, while the strong silver signal is from the silver coating before SEM observation. The atomic percentages of C, O and Ti were 41.5, 47.7 and 10.8%, respectively (table inside FIG. 13A). This means that the surface of titania particles is composed of HBP (C: O = 3: 2) and titania (Ti: O = 1: 2).

티타니아 입자의 표면 상에서 티타니아의 중량백분율은 48.5%인데, 열중량 분석에 의해 측정된 티타니아 입자보다 낮다(55.8%, 도 13b). 이는 최종 티타니아 미세구는 상대적으로 많은 양의 HBP가 표면에 침착되어 있음을 제안하는 것으로, 이는 응집으로부터 최종 입자를 보호하기 위한 장점일 수 있다. The weight percentage of titania on the surface of the titania particles is 48.5%, which is lower than the titania particles measured by thermogravimetric analysis (55.8%, FIG. 13B). This suggests that the final titania microspheres have a relatively large amount of HBP deposited on the surface, which may be an advantage for protecting the final particles from aggregation.

또한, 도 13b에 나타난 바와 같이, 200에서 250℃까지 및 250℃ 이상에서 무게 상실은 표면 결합된 HBP 및 티타니아 매트릭스 내 HBP의 점차적인 침착에서 기인한 것일 것이다. In addition, as shown in FIG. 13B, weight loss from 200 to 250 ° C. and above 250 ° C. will be due to the gradual deposition of HBP in the surface bound HBP and titania matrix.

티타니아 구의 조성 및 구조에 대한 또 다른 증거는 FTIR에 의해 얻었다. 도 13c에 나타난 바와 같이, 2925 및 2868cm-1에서 C-H 스크레치 진동 및 1620cm-1에서 에테르 그룹(C-O-C)의 스크레치 진동과 같은 어떤 특징적인 밴드는 HBP 분자의 존재를 뜻하는 것이다. 1127cm-1에서 상기 밴드들은 HBP에 연결되어 있는 티타니아의 특징인 C-O-Ti에 해당할 수 있다. 800cm-1 아래쪽 브로드 밴드는 Ti-O-Ti 밴드의 존재를 입증하는 것이다. 이들 증거들은 최종 티타니아 입자들이 다량의 HBP/티타니아 응집체로 이루어져 있고, 동시-응축 및 중합과정을 통해서 서로 교차결합되어 HBP/티타니아 네트워크를 형성한다는 결론을 도출할 수 있게 한다. Another evidence of the composition and structure of titania spheres was obtained by FTIR. As shown in FIG. 13C, certain characteristic bands such as CH scratch vibrations at 2925 and 2868 cm −1 and scratch vibrations of ether groups (COC) at 1620 cm −1 indicate the presence of HBP molecules. At 1127 cm −1 , the bands may correspond to CO-Ti, which is a characteristic of titania connected to HBP. The 800 cm -1 lower broadband is evidence of the existence of the Ti-O-Ti band. These evidences lead to the conclusion that the final titania particles consist of large amounts of HBP / titania aggregates and are crosslinked with each other through co-condensation and polymerization processes to form HBP / titania networks.

상기 티타니아 구의 추가적인 구조 정보는 X-선 회절 분석에 의해 얻었다. 제조중인 티타니아 입자들은 특징적인 회절 피크를 나타내지 않았다. 이는 양친매성 구조를 제안하는 것이며, HBP/티타니아 응집체의 넌-오더 팩킹(non-ordered packing)에 의해 일어날 수 있다. 티타니아 샘플을 600℃에서 3시간 동안 어닐링하여 HBP 성분을 제거하면 남아있는 티타니아는 결정형으로 전환될 수 있다. Additional structural information of the titania sphere was obtained by X-ray diffraction analysis. The titania particles under preparation did not exhibit characteristic diffraction peaks. This suggests an amphipathic structure and can occur by non-ordered packing of HBP / titania aggregates. The titania sample is annealed at 600 ° C. for 3 hours to remove the HBP component and the remaining titania can be converted to crystalline form.

<실험예 4> 무기산화물/금 나노입자 복합체의 성분 분석Experimental Example 4 Component Analysis of the Inorganic Oxide / Gold Nanoparticle Composite

본 발명에서 도시된 합성 전략은 반응이 상온에서 실시되고, 별도의 계면활성제가 사용되지 않는다는 데에 특징이 있다. 손쉬운 방식으로 다양한 형태를 갖는 티타니아 나노구조를 제조한 예는 전혀 없다. 또한, 본 발명자들은 환원능과 광전자 기능을 갖는 기능성 티타니아를 기반으로 한 복합체를 인 시츄에서 제조하기 위한 효과적인 대안을 제공할 수 있는 최종 티타니아 나노구조에 포함된 HBP 분자의 환원능에 관심을 기울였다. HBP 분자는 그들 내에 다량의 하이드록시 그룹을 가지고 있어 소위 유사한 폴리올 공정에 의한 다양한 호스트 금속 나노입자에 대한 자기환원 및 자기안정화제로 작용할 수 있다. 전형적인 예시에서와 같이, 금 나노입자들은 제조 시 티타니아 미세 구(평균 직경이 55nm) 내에서 흡착된 HBP 분자에 의해 성공적으로 매개되어 인 시츄에서 제조되어, 결과적으로 티타니아/금 나노입자 복합체를 형성한다.The synthetic strategy shown in the present invention is characterized in that the reaction is carried out at room temperature, and no separate surfactant is used. There is no example of making titania nanostructures of various shapes in an easy manner. In addition, the inventors have paid attention to the reducing ability of HBP molecules contained in the final titania nanostructures, which can provide an effective alternative for in situ preparation of functional titania-based complexes with reducing and optoelectronic functions. HBP molecules have large amounts of hydroxy groups in them and can act as self-reducing and self-stabilizing agents for various host metal nanoparticles by so-called similar polyol processes. As in a typical example, gold nanoparticles are successfully mediated by HBP molecules adsorbed within titania microspheres (average diameter of 55 nm) at the time of manufacture, resulting in in situ, resulting in titania / gold nanoparticle complexes. .

도 14a에 나타난 바와 같이, 인 시츄에서 형성된 평균 직경이 5nm 이하인 금 나노입자는 티타니아 나노입자상에 침착되어 있다(화살표로 표시됨). As shown in FIG. 14A, gold nanoparticles having an average diameter of 5 nm or less formed in situ are deposited on titania nanoparticles (indicated by arrows).

금 나노입자의 형성에 대한 또 다른 증거는 UV-vis(도 14b) 및 EDS(도 14c) 분석을 통해 얻을 수 있었으며, 550nm에서 각각 특징적인 금 나노입자 및 강한 금 원자 시그널을 나타냈다. ICP 분석에 의해 측정된 바와 같이, 금 나노입자의 함량은 2.5 중량%였다.Further evidence for the formation of gold nanoparticles was obtained through UV-vis (FIG. 14B) and EDS (FIG. 14C) analysis, showing characteristic gold nanoparticles and strong gold atomic signals, respectively, at 550 nm. As measured by ICP analysis, the content of gold nanoparticles was 2.5% by weight.

<실험예 5> 나노입자의 환원능 조사Experimental Example 5 Investigation of Reduction Capacity of Nanoparticles

금속 나노입자의 중요한 적용 중 하나는 실시하기 어려운 어떤 반응들을 활성화하고 촉매한다는 것이다. 이 때문에 위험하고 독성이 있는 오염원인 수용성 4-니트로페놀의 환원 시 최종 티타니아/금 나노입자 복합체의 촉매적 기능을 조사하였다.One important application of metal nanoparticles is to activate and catalyze certain reactions that are difficult to carry out. For this reason, the catalytic function of the final titania / gold nanoparticle complex in the reduction of water-soluble 4-nitrophenol, a dangerous and toxic source of contamination, was investigated.

4-니트로페놀의 촉매적 환원은 표준 쿼츠 셀(길이: 1cm, 부피는 약3mL임)에서 실시하였다. 전형적인 반응 과정에서, NaBH4 수용액(0.15M) 1mL을 1.7mL의 4-니트로페놀 수용액(0.20mM)을 포함한 쿼츠 셀에 첨가하면 즉시 밝은 노란색이 황록색으로 바뀐다. 재빨리 티타니아/금 나노입자 복합체 콜로이드(4.8mg을 0.3mL 증류수에 녹임)를 첨가한 후, 상온에서 3분 간격으로 UV-vis 스펙트럼을 기록하였다. Catalytic reduction of 4-nitrophenol was carried out in a standard quartz cell (length: 1 cm, volume is about 3 mL). In a typical reaction, 1 mL of an aqueous NaBH 4 solution (0.15M) is added to a quartz cell containing 1.7 mL of 4-nitrophenol solution (0.20 mM), which immediately turns the light yellow to yellowish green. The titania / gold nanoparticle composite colloid (4.8 mg dissolved in 0.3 mL distilled water) was added quickly, and then UV-vis spectra were recorded at room temperature at 3 minute intervals.

4-니트로페놀의 흡수 피크는 NaBH4의 첨가 시 317nm에서 400nm로 즉시 붉은색으로 이동한다. 이는 4-니트로페놀레이트 이온이 형성되었음을 뜻하는 것이다. 이에 일치하게도, 상기 용액의 색깔은 밝은 노란색에서 황록색으로 유의하게 변하였다(도 15 내부). 촉매가 없는 경우, 4-니트로페놀레이트 이온은 강한 환원제인 NaBH4 하에서도 환원되지 않는다. 더욱 놀라운 것은, 반응 시스템에 티타니아/금 나노입자를 첨가하면, 4-니트로페놀의 황록색이 점차 바래지다가 극적으로 무색으로 변하였다(도 15 내부). 이는 환원 반응이 일어났음을 지적하는 것이다. 상기 탈색은 UV-vis 현미경을 이용하여 정량적으로 모니터링할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 400nm에서 피크 강도의 연속적인 감소가 관찰되었다(도 15). 한편, 300nm에서 새로운 부수적인 피크가 나타났으며, 4-아미노페놀의 형성으로 인한 것이다. 다른 금속 나노입자들(Ag, Pd, Pt 등) 역시 유사한 공정에 의해 이미 형성된 티타니아 나노구조에 침착될 수 있다. 이로부터 포괄적인 적용을 목적으로 하는 다양한 기능성 복합체의 제조가 가능하다. The absorption peak of 4-nitrophenol immediately shifts to red from 317 nm to 400 nm with the addition of NaBH 4 . This means that 4-nitrophenolate ions were formed. Correspondingly, the color of the solution changed significantly from bright yellow to yellow green (inside FIG. 15). In the absence of a catalyst, 4-nitrophenolate ions are not reduced even under the strong reducing agent NaBH 4 . Even more surprisingly, the addition of titania / gold nanoparticles to the reaction system gradually faded the yellow-green color of 4-nitrophenol to become dramatically colorless (inside FIG. 15). This indicates that a reduction reaction occurred. The bleaching can be quantitatively monitored using a UV-vis microscope, and over time a continuous decrease in peak intensity was observed at 400 nm (FIG. 15). On the other hand, a new incident peak appeared at 300 nm, due to the formation of 4-aminophenol. Other metal nanoparticles (Ag, Pd, Pt, etc.) can also be deposited on titania nanostructures already formed by similar processes. From this it is possible to produce various functional complexes for the purpose of comprehensive application.

결론적으로, 본 발명은 초분기 고분자 용액 내에서 금속 전구체 또는 무기산화물 전구체를 반응시켜 나노입자를 제조함으로써 별도의 산화제 또는 환원제가 필요 없이 상온, 상압 하에서 실시될 수 있다.In conclusion, the present invention can be carried out at room temperature and atmospheric pressure without the need for a separate oxidizing agent or reducing agent by preparing a nanoparticle by reacting a metal precursor or an inorganic oxide precursor in the supramolecular polymer solution.

또한, 상기 나노입자는 금속 전구체 또는 무기산화물 전구체를 초분기 고분자 용액에 첨가하는 방식, 첨가량, 용매 내 물의 함유 여부를 단순히 제어하여 제조함으로써 나노입자의 형태 또는 구조를 자유자재로 제어할 수 있다. In addition, the nanoparticles can be freely controlled in the form or structure of the nanoparticles by simply controlling the method of adding a metal precursor or an inorganic oxide precursor to the supramolecular polymer solution, the amount of addition, the presence of water in the solvent.

또한, 본 발명은 이종 금속 나노입자를 제조함에 있어서, 금속 전구체를 순차적으로 첨가하여 제조하거나, 금속 나노입자에 다른 금속 전구체를 첨가하는 방식으로 간단하고 손쉽게 제조할 수 있다.In addition, the present invention can be prepared simply by adding a metal precursor sequentially, or by adding another metal precursor to the metal nanoparticles in the production of dissimilar metal nanoparticles.

아울러, 본 발명은 금속 나노입자/무기산화물 나노입자의 복합체를 제조함에 있어 초분기 고분자 용액 내에서 금속 나노입자와 무기산화물 전구체를 반응시켜 무기산화물 나노입자 매트릭스 상에 금속 나노입자가 분산된 형태의 구형 복합체를 제조하거나, 무기산화물 나노입자와 금속 전구체를 반응시키는 방식을 통해 인 시츄에서 나노입자의 자기조립에 의해 제조되어 무기산화물 나노입자상에 금속 나노입자가 침착되어 있는 형태의 구형 복합체를 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is to prepare a composite of metal nanoparticles / inorganic oxide nanoparticles in the form of the metal nanoparticles dispersed on the inorganic oxide nanoparticle matrix by reacting the metal nanoparticles and the inorganic oxide precursor in the first branch polymer solution The spherical composite may be prepared by self-assembly of nanoparticles in-situ through a method of reacting inorganic oxide nanoparticles with a metal precursor to prepare spherical composites in which metal nanoparticles are deposited on inorganic oxide nanoparticles. Characterized in that it can.

또한, 본 발명의 금속 나노입자/무기산화물 나노입자의 복합체, 예컨대 티타니아/금 나노입자 복합체는 4-니트로페놀의 환원에 대해 우수한 촉매 기능을 나타냄을 특징으로 한다.In addition, the composites of metal nanoparticles / inorganic oxide nanoparticles of the present invention, such as titania / gold nanoparticle composites, are characterized by excellent catalytic function for the reduction of 4-nitrophenol.

도 1은 초분기 폴리글리시돌의 개략적인 구조(a) 및 HyperChemTM(release 8.0.3 for Windows)을 이용하여 얻은 Polak-Ribiere 컨쥬게이트 그래디언트 알고리즘에 따른 이의 최적화된 기하학적 모델(b)을 도시한 것이다. FIG. 1 shows a schematic structure of hyperbranched polyglycidol (a) and its optimized geometric model (b) according to the Polak-Ribiere conjugate gradient algorithm obtained using HyperChem (release 8.0.3 for Windows) It is.

도 2는 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 제조된 단일 금속 나노입자의 TEM 사진도이다.2 is a TEM photograph of single metal nanoparticles prepared in the supramolecular polymer solution of the present invention.

도 3은 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 제조된 단일 금속 나노입자의 UV-vis 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the UV-vis spectrum results of the single metal nanoparticles prepared in the supramolecular polymer solution of the present invention.

도 4는 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 제조된 이종 금속 나노입자의 TEM 사진도이다.4 is a TEM photograph of dissimilar metal nanoparticles prepared in the supramolecular polymer solution of the present invention.

도 5는 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 제조된 이종 금속 나노입자의 UV-vis 스펙트럼(a) 및 XRD 패턴(b)을 나타낸 것이다.Figure 5 shows the UV-vis spectrum (a) and XRD pattern (b) of the dissimilar metal nanoparticles prepared in the first branch polymer solution of the present invention.

도 6은 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 제조된 이종 금속 나노입자의 TEM 사진도이다.6 is a TEM photograph of dissimilar metal nanoparticles prepared in the supramolecular polymer solution of the present invention.

도 7은 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 제조된 이종 금속 나노입자의 UV-vis 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the UV-vis spectrum results of the dissimilar metal nanoparticles prepared in the first branch polymer solution of the present invention.

도 8은 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 무기산화물 나노입자 및 무기산화물 나노입자/금속 나노입자의 복합체의 TEM 사진도이다.8 is a TEM photograph of a composite of inorganic oxide nanoparticles and inorganic oxide nanoparticles / metal nanoparticles in the supramolecular polymer solution of the present invention.

도 9는 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 TTIP 0.25mL을 한꺼번에 첨가 하여 얻은 티타니아 입자들의 TEM(a) 및 SEM(b) 사진도를 나타낸 것이고, 티타니아 구의 TEM 사진도는 TTIP 0.20mL(c) 및 0.15mL(d)를 이용하여 제조한 것이다.FIG. 9 shows TEM (a) and SEM (b) photographs of titania particles obtained by adding 0.25 mL of TTIP at a time in the first branch polymer solution of the present invention, and TEM photographs of titania spheres show TTIP 0.20 mL (c). And 0.15 mL (d).

도 10은 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 TTIP 0.25mL을 서서히 첨가하여(0.1mL/min) 제조한 티타니아 속이 빈 구의 TEM(a) 및 SEM(b) 사진도, TTIP 0.30mL(c) 및 0.35mL(d) 첨가로부터 얻은 티타니아 속이 빈 구의 TEM 사진도, 반응 중 얻은 성장하는 티타니아 속이 빈 구의 TEM 사진도(e 및 f)를 나타낸 것이다.FIG. 10 is a TEM (a) and SEM (b) photograph of a titania hollow sphere prepared by slowly adding 0.25 mL of TTIP (0.1 mL / min) in the first branch polymer solution of the present invention, and TTIP 0.30 mL (c) and TEM photographs of the hollow titania spheres obtained from the addition of 0.35 mL (d) are also shown, and TEM photographs (e and f) of the growing titania hollow spheres obtained during the reaction.

도 11은 본 발명의 초분기 고분자 용액 내에서 2.5(a), 5.0(b) 및 10.0㎕(c)의 물을 첨가한 후 TTIP 0.25mL을 서서히 첨가하여(0.1mL/min) 제조한 티타니아 입자들의 TEM 사진도와 (d) 및 (e)는 (c)의 TEM 사진도를 확대한 것을 나타낸 것이다.11 shows titania particles prepared by adding 2.5 mL of water (a), 5.0 (b), and 10.0 μl (c) in the first branch polymer solution of the present invention, and then slowly adding 0.25 mL of TTIP (0.1 mL / min). TEM photographs of the (d) and (e) shows the enlarged TEM photographs of (c).

도 12는 졸-겔 공정에서 다양한 형태를 갖는 티타니아 입자들의 형성 메커니즘의 도식도를 나타낸 것으로, a)는 TTIP를 한번에 주입하여 얻은 솔리드 구이고, b)는 TTIP를 서서히 첨가하여 얻은 속이 빈 구이고, c)는 물을 첨가하여 TTIP를 서서히 첨가하여 얻은 나노튜브를 나타낸다.12 is a schematic diagram of the formation mechanism of titania particles having various shapes in a sol-gel process, a) is a solid sphere obtained by injecting TTIP at a time, and b) is a hollow sphere obtained by slowly adding TTIP. , c) represents nanotubes obtained by slowly adding TTIP by adding water.

도 13은 본 발명의 평균 직경이 460nm인 솔리드 구로 이루어진 티타니아 샘플의 EDS(a) 및 TGA 스펙트럼(b)과, 600℃에서 3시간 소성하기 전(아래쪽, 실선), 후(위쪽, 점선) 당해 티타니아 샘플의 FTIR 스펙트럼(c) 및 XRD 패턴(d)을 나타낸 것이다.FIG. 13 shows EDS (a) and TGA spectra (b) of titania samples of solid spheres having an average diameter of 460 nm of the present invention and before (bottom, solid) and after (top, dashed) firing at 600 ° C. for 3 hours. The FTIR spectrum (c) and XRD pattern (d) of the titania sample are shown.

도 14는 본 발명의 티타티아 구(평균 직경이 55nm임) 내 인 시츄에서 형성된 TiO2/금 복합체의 TEM 사진도(a), UV-vis 스펙트럼(b) 및 EDS 스펙트럼(c)을 나타낸 것이다.FIG. 14 shows a TEM photograph (a), UV-vis spectrum (b) and EDS spectrum (c) of a TiO 2 / gold composite formed in situ in a titiatia sphere (average diameter of 55 nm) of the present invention. .

도 15는 촉매로서 TiO2/금 복합체(48mg)을 이용하여 NaBH4(0.15M) 존재 하에서 4-니트로페놀(0.2mM)의 환원의 연속 UV-vis 스펙트럼 결과를 나타낸 것이다.FIG. 15 shows continuous UV-vis spectral results of reduction of 4-nitrophenol (0.2 mM) in the presence of NaBH 4 (0.15M) using TiO 2 / gold complex (48 mg) as catalyst.

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Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 무기산화물 나노입자 및 금속 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 나노입자 복합체의 제조방법.A method for producing a nanoparticle composite comprising reacting an inorganic oxide nanoparticle and a metal precursor in a hyperbranched polymer solution. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 무기산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 나노입자 복합체의 제조방법:Inorganic oxide is a method for producing a nanoparticle composite which is a compound represented by the formula (4): [화학식 4][Formula 4] MxOy M x O y 상기 식에서, Where M은 1족 내지 14족의 금속이고, M is a metal of Groups 1 to 14, x는 1 내지 5의 정수이고, x is an integer from 1 to 5, y는 1 내지 10의 정수를 나타낸다.y represents the integer of 1-10. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 무기산화물 나노입자는 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 무기산화물 전구체를 반응시켜 제조된 나노입자 복합체의 제조방법. Inorganic oxide nanoparticles is a method for producing a nanoparticle composite prepared by reacting an inorganic oxide precursor in a hyperbranched polymer solution. 초분기(hyperbranched) 고분자 용액 내에서 금속 나노입자 및 무기산화물 전구체를 반응시키는 단계를 포함하는 나노입자 복합체의 제조방법.A method for producing a nanoparticle composite comprising reacting a metal nanoparticle and an inorganic oxide precursor in a hyperbranched polymer solution. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 금속은 전이금속 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 나노입자 복합체의 제조방법.Metal is at least one selected from the group consisting of transition metals and alloys thereof. 제17항 또는 제18항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 나노입자 복합체. 19. A nanoparticle composite prepared by the method of any one of claims 17 or 18. 삭제delete
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