KR101153558B1 - 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말 및 그 제조 방법 - Google Patents

황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특정 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 미세 분말을 포함하는 미세 입자 합성물을 제공한다. 미세 입자 합성물은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 미세 분말을 포함하는 미세 입자 합성물을 제조하는 방법에 의해 얻어진다. 이러한 방법은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 레늄(Re) 및 유황(S) 중에서 선택되는 원소를 포함하는 1종 이상의 화합물로부터 용매 혼합물을 준비하는 단계와, 용매 혼합물을 수열 또는 용매열 반응시키는 단계를 포함한다. 결과로 얻은 미세 입자 합성물은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 미세 입자를 포함한다.

Description

황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말 및 그 제조 방법 {SINGLE-CRYSTAL FINE POWDER OF SULFIDE OR SULFIDE COMPLEX AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
수열(hydrothermal) 반응 또는 용매열(solvothermal) 반응이 화합물을 합성하는 수단으로서 주목받고 있다. 예를 들어, 일본특허공보(공개) 제2005-36214A호에는 입자 성장의 공정 동안 150℃ 내지 370℃에서 물을 반응 용매로 사용하는 유황 이온과 아연 이온의 수열 반응을 통해 다중 쌍정 구조(multiply twinned structures) 및 5㎚ 내지 20㎛의 평균 입자 직경을 갖는 황화 아연 입자를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
각종 칼코게나이드(chalcogenide)계 화합물은, 종래의 고가인 백금 촉매의 대체물로서 주목받고 있다.
본 발명은 특정 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말을 제공한다.
본 발명자들은 상기 목적이 수열 반응 또는 용매열 반응을 통해 달성될 수 있다는 것을 발견하였고 본 발명에 도달하였다.
구체적으로, 본 발명의 제1 태양은 특정 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말에 관한 것이며, 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 포함한다.
본 발명의 단결정 미세 분말은 다양한 형상일 수 있고, 대략 구형 형상이 특히 바람직하다.
황화물이 본 발명의 단결정 미세 분말인 예는 황화 몰리브덴(Mo2S2, MoS2, Mo2S3, MoS3 또는 MoS4), 황화 로듐(Rh17S15, Rh9S8, Rh3S4, Rh2S3 또는 Rh2S5), 황화 루테늄(RuS2) 및 황화 레늄(ReS2 또는 Re2S7) 중에서 선택되는 2원계 화합물을 포함한다. 바람직한 복합 황화물의 예는 Rh-X-S 또는 Ru-X-S로 표시되는 3원계 화합물이고, 여기서 X는 바람직하게는 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 셀레늄(Se), 실리콘(Si), 탄탈(Ta), 텔루륨(Te), 토륨(Th), 바나듐(V), 아연(Zn), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 안티몬(Sb) 및 텅스텐(W) 중에서 선택된 1종 이상의 원소이다. 이들 중, 3원계 화합물, 즉 Rh-Mo-S 및 Ru-Mo-S가 가장 바람직한 예이다.
본 발명의 단결정 미세 분말의 평균 입자 직경은 반드시 한정되지는 않지만, 1㎚ 내지 100㎚의 평균 입자 직경을 갖는 분말이 바람직하다.
본 발명의 제2 태양은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로, 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re) 중에서 선택된 원소를 포함하는 1종 이상의 화합물과, 유황(S) 함유 화합물로부터 용매 혼합물을 준비하는 단계와, 용매 혼합물을 초임계 상태 또는 아임계 상태의 물 또는 용매로 변환하는 압력 및 온도에서 수열 또는 용매열 반응시키는 단계를 포함한다. 용매열 반응을 위해 사용되는 용매는 제한되지 않고, 이러한 용매의 예는 크실렌, 아세톤 및 클로로포름을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명에서, 수열 또는 용매열 반응은 200℃ 내지 600℃에서 수행된다.
또한, 수열 또는 용매열 반응의 단계에 후속하는 300℃ 내지 800℃의 불활성 가스 분위기에서의 열 처리가 결정성을 향상시켜서, 그에 의해서 카르보닐기와 같은 출발 물질의 잔사를 비산시킬 수 있다.
본 발명은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명은 미세한 구형 단결정을 제공할 수 있다. 특정 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 이러한 단결정 미세 분말은 공지된 용도에 사용될 수 있고, 이의 특성을 이용함으로써 더 다양한 용도가 기대될 수 있다. 예를 들면, 이러한 분말은 현존하는 백금 촉매에 대한 비용 효율적인 대체물로서 작용하면서 연료 전지용 촉매용으로 사용될 수 있다. 또한, 윤활유로서 공지된 MoS2는 미세한 구형 단결정이고 따라서 우수한 윤활유로서 사용될 수 있다. 또한, 분말에 도프될 도펀트 원소를 적절하게 선택함으로써 다양한 물리적인 성질이 발휘될 수 있다.
도 1은 본 발명의 수열 또는 용매열 반응에 의한 합성 방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 2는 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 3은 MoCl5로부터 합성된 MoS2 분말의 SEM 사진(400℃에서 5시간 동안 예비 소결)을 도시한다.
도 4는 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 5는 싸이오요소(thiourea)로부터 합성된 MoS2 분말의 SEM 사진(400℃에서 5시간 동안 예비 소결)을 도시한다.
도 6은 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2(a) 및 그 예비 소결물(b, c)의 XRD 패턴을 도시한다.
도 7은 S:Mo비를 변화시키면서 Mo(CO)6 및 S로부터 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2 생성물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 8은 400℃에서 5시간 동안의 MoS2의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 이러한 예비 소결물은 S:Mo비를 변화시키면서 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 Mo(CO)6과 S로부터 합성되었다.
도 9의 A는 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 주사형 전자 현미경 사진을 도시하고, 도 9의 B는 400℃에서 5시간 동안의 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 10은 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 400℃에서 5시간 동안의 예비 소결물의 투과형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 11은 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 12의 A 및 도 12의 B는 각각 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 13은 암모니아를 첨가하여 220℃에서 10시간 동안 수열 합성한 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 14는 암모니아를 첨가하여 수열 합성한 MoS2의 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 15의 A 및 도 15의 B는 암모니아를 첨가하여 220℃에서 10시간 동안 수열 합성한 MoS2(2.2:1의 S:Mo비)의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 16은 2.2:1의 S:Mo비에서 수산화나트륨을 첨가하여 220℃에서 10시간 동안 수열 합성한 MoS2 및 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안 예비 소결한 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 17은 0.6M NaOH 수용액 중에서 220℃에서 10시간 동안 수열 합성한 MoS2의 주사형 전자 현미경 사진(2.2:1의 S:Mo비)을 도시한다.
도 18은 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물과 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 19의 A 및 도 19의 B는 각각 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물과 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 20은 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물과 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다.
도 21은 (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물과 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 22의 A 및 도 22의 B는 각각 (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물과 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 23은 (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물과 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다.
도 24는 S:Ru비를 변화시키면서 220℃에서 10시간 동안 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 25는 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 26의 A, 도 26의 B 및 도 26의 C는 각각 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 27의 A, 도 27의 B, 도 27의 C 및 도 27의 D는 각각 RuS2의 예비 소결물의 투과형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 28은 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2(4:1의 S:Ru비)와 400℃에서의 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다.
도 29는 220℃에서 10시간 동안의 수열 반응에 의해 합성된 RuS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 30은 220℃에서 10시간 동안의 수열 반응을 통해 합성된 RuS2의 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 31의 A 및 도 31의 B는 각각 RuS2 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 32는 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 Rh2S3의 XRD 패턴을 도시한다.
도 33은 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 Rh2S3의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 34는 5.0:1의 S:Rh비에서 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 Rh2S3과 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안 및 750℃에서 5시간 동안의 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 35의 A, 도 35의 B, 도 35의 C 및 도 35의 D는 각각 용매열 반응으로부터 얻은 Rh2S3과 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 36은 수열 반응으로부터 얻은 Rh2S3과 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 37의 A 및 도 37의 B는 각각 수열 반응으로부터 얻은 Rh2S3과 그 예비 소결물의 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 38의 A 및 도 38의 B는 각각 수열 반응(3.0:1의 S:Rh비)으로부터 얻은 Rh2S3의 전자 현미경 사진 및 전자선 회절 다이어그램을 도시한다.
도 39의 A 및 도 39의 B는 각각 400℃에서의 수열 반응(3.0:1의 S:Rh비)으로부터 얻은 Rh2S3의 소성물의 전자 현미경 사진과 전자선 회절 다이어그램을 도시한다.
도 40은 수열 합성된 Rh2S3(3:1의 S:Rh비) 및 400℃에서의 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다.
도 41은 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 ReS2의 XRD 패턴을 도시한다.
도 42는 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응을 통해 합성된 ReS2의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 43은 4:1의 S:Re비에서 얻어진 ReS2 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 44는 9:1의 S:Re비에서 얻어진 ReS2 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 45의 A, 도 45의 B, 도 45의 C 및 도 45의 D는 각각 용매열 반응으로부터 얻은 ReS2 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 46의 A 및 도 46의 B는 각각 9.0:1의 S:Rh비에서 용매열 반응으로부터 얻은 ReS2 및 750℃에서의 그 소성물의 전자 현미경 사진 및 전자선 회절 다이어그램을 도시한다.
도 47은 용매열 생성물(4:1의 S:Rh비) 및 400℃에서의 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다.
도 48은 220℃에서 10시간 동안의 수열 반응에 의해 합성된 ReS2 및 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다.
도 49의 A, 도 49의 B, 도 49의 C 및 도 49의 D는 각각 수열 반응으로부터 얻은 ReS2 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 50은 본 발명의 황화물 또는 복합 황화물의 산소 환원 촉매로서의 성능을 검사한 결과를 나타낸다.
본 발명은 수열 반응 또는 용매열 반응에 의해 MoS2, RuS2, Rh2S3 또는 ReS2를 합성할 가능성을 찾기 위한 것이고, 또한 2원계 또는 3원계의 황화물 고용체를 합성하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 수열 또는 용매열 반응에 의한 합성의 방법을 설명하는 플로우차트를 도시한다. 저온 반응을 위해 테프론 라이닝 오토클레이브가 사용되었고, 고온 반응을 위해 하스텔로이 C 라이닝 오토클레이브가 사용되었다. 반응은 모두 제 자리에서 수행되었다. 합성을 위한 특정한 조건은 이하에 기재된다.
조건은 도 1에 나타낸 바와 같다.
(1) 출발 물질(Mo, Ru, Rh, Re 및 S)이 오토클레이브 내로 도입되었다. 출발 물질의 종류와 양 비가 결정된다.
(2) 용매가 오토클레이브 내로 도입된다. 용매의 종류와 양이 결정된다.
(3) 수열 또는 용매열 반응이 수행된다.
(4) 고체 생성물이 세정되고, 원심 분리기의 사용으로 회수되고, 그런 후 진공 건조된다.
(5) 예비 소결이 Ar과 같은 불활성 가스 분위기 중에서 수행된다. 온도 및 시간이 결정된다.
(6) 특성이 SEM, HRTEM, EDX, FTIR, XRD 등에 의해서 평가된다.
[제1 실시예 : MoS2의 합성]
Mo를 위한 출발 물질로서 Mo(CO)6, MoCl5, (NH4)6Mo7O24?4H2O 및 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O가 사용되고, S를 위한 출발 물질로서 S(고체 유황), 싸이오요소((NH2)2CS)가 사용되고, 용매로서 크실렌 또는 증류수가 사용되었다. 용매열 또는 수열 반응이 220℃ 또는 350℃에서 10시간 동안 수행되었다. 그런 후, 예비 소결이 Ar 분위기 중에서 350℃ 내지 750℃에서 5시간 동안 수행되었다.
1.1 : 용매열 반응에 의한 MoS2의 합성
용매열 반응에 대한 출발 물질로서 Mo(CO)6과 S가 사용된 때, 잘 분산된 MoS2 분말이 얻어졌다. 220℃의 저온에서 10시간 동안 합성된 MoS2 분말은, 결정성이 아르곤 분위기 중에서 350℃에서의 예비 소결을 통해 개선되었지만, 낮은 결정성을 가졌다. 높은 온도(350℃)에서 10시간 동안 분말을 합성함으로써, 저온에서 합성된 분말과 비교할 때, 결과로 얻어진 분말의 결정성이 향상되었다.
1.1.1 : Mo를 위한 출발 물질에 의한 영향
Mo를 위한 출발 물질로서 Mo(CO)6 또는 MoCl5를 사용하여 220℃에서 10시간 동안 합성 실험이 수행되었다. 출발 물질로서 MoCl5을 사용한 때, 결과로 얻은 MoS2 분말은 다소 높은 결정성을 가졌지만, 입자는 더욱 강하게 응집되었다. 따라서, Mo(CO)6가 Mo를 위한 출발 물질로서 사용되었다.
도 2는, 용매가 크실렌이고 온도가 220℃이고 그리고 기간이 10시간인 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 MoCl5+S을 나타내고, "b"는 Mo(CO)6+S를 나타낸다.
도 3은 MoCl5로부터 합성된 MoS2 분말의 SEM 사진(400℃에서 5시간 동안 예비 소결됨)을 도시한다.
1.1.2 : S를 위한 출발 물질에 의한 영향
S 또는 싸이오요소를 유황을 위한 출발 물질로 사용하여 220℃에서 10시간 동안 합성 실험이 수행되었다. 결과로 얻은 MoS2 분말은 S로부터 합성된 때 상대적으로 더 높은 결정성을 가졌다. 반대로, 싸이오요소가 출발 물질로서 사용된 때 생성물은 강하게 응집되었다. 따라서, S가 유황원으로 사용되었다.
도 4는 용매가 크실렌이고, 온도가 220℃이고 그리고 기간이 10시간인 용매열 반응을 통해 합성된 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 Mo(CO)6+싸이오요소를 나타내고, "b"는 Mo(CO)6+S를 나타낸다.
도 5는 싸이오요소로부터 합성된 MoS2 분말의 SEM 사진(400℃에서 5시간 동안 예비 소결됨)을 도시한다.
1.1.3: 예비 소결의 효과
Mo(CO)6과 S로부터 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2가 Ar 기류 중에서 예비 소결되었다. 도 6은 용매열 반응에 의해 합성된 MoS2(a)와 그 예비 소결물(b, c)의 XRD 패턴을 도시한다. 여기서, "b"는 350℃에서 2시간 동안을 나타내고, "c"는 600℃에서 2시간 동안을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 350℃에서의 예비 소결에 의해 결정성이 증가되었고, 600℃에서의 예비 소결에 의해 얻어진 결정성은 350℃에서 얻어진 것과 아주 다르지 않았다. 따라서, 후속 실험에서 예비 소결은 400℃ 이상에서 5시간 동안 수행되는 것으로 결정되었다.
1.1.4: S:Mo비에 의한 영향
220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 Mo(CO)6 및 S로부터 MoS2를 합성할 때, 출발 물질의 S:Mo비가 변경되었다. 도 7은 S:Mo비를 변경하면서 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 Mo(CO)6 및 S로부터 합성된 MoS2 생성물의 XRD 패턴을 도시한다. 또한, 도 8은 S:Mo비를 변경하면서 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 Mo(CO)6 및 S로부터 합성된, 400℃에서 5시간 동안의 MoS2의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 이들 도면에서, "a"는 1.6:1의 S:Mo비를 나타내고, "b"는 2.0:1의 비를 나타내고, "c"는 2.4:1의 비를 나타내고, "d"는 3.0:1의 비를 나타낸다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 결과로 얻은 생성물은, S:Mo비가 1.6:1에서 3.0:1로 변한 때에도, MoS2의 단일층 구조를 가졌다. S:Mo비가 2.0:1 이상이면, MoS2의 결정성은 다소 증가되었다. 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안 예비 소결된 생성물의 결정성에는 차이가 관찰되지 않았다.
1.1.5 : MoS2의 현미경 관찰
2.4:1의 S:Mo비에서 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응을 통해 Mo(CO)6 및 S로부터 합성된 MoS2 및 400℃에서 5시간 동안의 그 예비 소결물이 전자 현미경 하에서 관찰되었다. 도 9의 A는 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 주사형 전자 현미경 사진을 도시하고, 도 9의 B는 400℃에서 5시간 동안의 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도 10은 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의, 400℃ 5시간 동안의 예비 소결물의 투과형 전자 현미경 사진을 도시한다. 결과로 얻은 MoS2는 도 3의 A, 도 3의 B, 도 5의 A 및 도 5의 B에 도시된 다른 Mo 출발 물질로부터 합성된 MoS2와는 현저히 다른 약 100㎚의 잘 분산된 미세 입자로 구성된다는 것이 발견되었다. 특히, 예비 소결로 인한 향상된 응집은 관찰되지 않았다.
투과형 전자 현미경 관찰의 결과로서, 생성물이 섬유의 다중층의 미세 구조를 갖는 것이 발견되었다. 생성물의 XRD 패턴은 이러한 구조 때문에 회절 강도 면에서 JCPDS에 기재된 것과 다를 수도 있다.
1.1.6 : 고온에서의 합성
350℃의 고온에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 Mo(CO)6 및 S로부터의 MoS2의 합성이 S:Mo비를 변경하면서 시도되었다. 도 11은 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다. 또한, 도 12의 A 및 도 12의 B는 각각 용매열 반응으로부터 얻은 MoS2의 전자 현미경 사진을 도시한다.
반응 온도를 상승시킴으로써, 생성물 MoS2의 결정성은 예비 소결에 의해 얻은 것과 동등한 수준까지 향상되었다. S:Mo비가 특히 높을 때, (002)의 회절 강도가 증가되었다.
주사형 전자 현미경 관찰의 결과로서, 생성물의 형상은 저온 반응으로부터 얻은 형상과 동일하다는 것이 발견되었고, 미세 입자로 이루어진다는 것이 발견되었다. 투과형 전자 현미경 관찰의 결과로서, 2개의 성분, 즉 강한 콘트라스트(contrast)를 갖는 섬유 형상의 층과 비교적 높은 결정성을 갖는 격자 층이 관찰되었다. 격자 간격은 MoS2의 <002> 및 <100>에 대응하는 것으로 생각되는 6.2Å 및 2.7Å인 것이 발견되었다.
따라서, 높은 결정성과 우수한 분산성을 갖는 MoS2가 출발 물질로서 Mo(CO)6 및 S를 사용하여 3:1의 S:Mo비에서 350℃, 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성될 있다는 것이 증명되었다.
1.2: 수열 반응에 의한 MoS2의 합성
Mo를 위한 출발 물질로서 MoCl5, (NH4)6Mo7O24?4H2O 및 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와, S를 위한 출발 물질로서 싸이오요소((NH2)2CS)를 사용하여 수열 반응에 의해 MoS2의 합성이 시도되었다. 그 결과, 용매열 반응에 의해 얻어진 결정성과 비교하여, 더 높은 결정성을 갖는 MoS2가 얻어졌다. MoCl5에 수산화나트륨이 첨가되었을 때, 출발 물질로서 (NH4)6Mo7O24?4H2O 또는 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O의 사용으로, 비교적 높은 분산성을 갖는 미세 입자로 구성된 MoS2가 얻어졌다.
1.2.1 : 암모니아의 첨가 시의 MoCl5와 싸이오요소 사이의 반응
출발 물질로서 MoCl5와 싸이오요소를 사용하여 그 양 비를 변경하고 첨가되는 암모니아의 양을 변경하면서 220℃, 10시간 동안의 MoS2의 합성이 시도되었다. 도 13은 암모니아를 첨가하여 220℃에서 10시간 동안 수열 합성된 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도 14는 암모니아를 첨가하여 수열 합성된 MoS2의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 이들 도면에서, "a"는 2.2:1의 S:Mo비 및 암모니아 무첨가를 나타내고, "b"는 50체적％의 암모니아의 존재에서 2.2:1의 S:Mo비를 나타내고, "c"는 50체적％의 암모니아의 존재에서 3.0:1의 S:Mo비를 나타내고, "d"는 50체적％의 암모니아의 존재에서 4.0:1의 S:Mo비를 나타낸다. 또한, 도 15의 A 및 도 15의 B는 각각 암모니아를 첨가하여 220℃에서 10시간 동안 수열 합성된 MoS2(2.2:1의 S:Mo비)의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다.
S:Mo비가 30:1인 때, 암모니아의 존재 또는 부재와 관계없이 어긋난 회절 선 (002)을 나타내는 생성물이 얻어졌다. 이 생성물이 400℃에서 예비 소결된 때, 종래의 MoS2의 것과 동일한 회절 패턴이 얻어졌다. S:Mo비가 30:1인 때, 일부 종류의 물질이 층들 사이의 사이트 내로 도입될 수도 있었다. 예비 소결은 결정성을 향상시켰다. 일반적으로, 생성물은 강하게 응집되었다.
1.2.2 : 수산화나트륨을 첨가한 MoCl5와 싸이오요소 사이의 반응
도 16은 2.2:1의 S:Mo비에서 수산화나트륨을 첨가하여 220℃에서 10시간 동안 수열 합성된 MoS2 및 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안 예비 소결된 MoS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 0.6M NaOH 수용액을 나타내고, "b"는 0.9M NaOH 수용액을 나타내고, "c"는 1.2M NaOH 수용액을 나타내고, "d"는 1.8M NaOH 수용액을 나타낸다. 도 17은 0.6M NaOH 수용액에서 220℃, 10시간 동안 수열 합성된 MoS2의 주사형 전자 현미경 사진(2.2:1의 S:Mo비)을 도시한다.
수산화나트륨을 첨가하여 합성된 MoS2는 비교적 높은 결정성을 갖고 잘 분산된 미세 구형 입자로 구성되었다.
1.2.3 : (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소 사이의 반응
도 18은 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 생성물 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도 19의 A 및 도 19의 B는 각각 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 결과물과 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도 20은 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 결과물 및 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다. 이들 도면에서, "a"는 220℃에서 10시간 동안 수열 합성된 생성물을 나타내고, "b"는 소성물(400℃, 5시간)을 나타낸다.
결과로 얻은 생성물은 높은 결정성을 갖고, 결정성은 예비 소결에 의해 향상되지 않았다. 샘플은 비교적 높은 분산성을 갖는 미세 입자로 이루어져 있었다. FTIR 스펙트럼은 유기물에 기인한 어떠한 흡수도 나타내지 않았다.
1.2.4 : (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소 사이의 반응
도 21은 (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소 사이의 수열 반응의 결과물 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도 22의 A 및 도 22의 B는 각각 (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 결과물 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도 22의 A는 220℃에서 10시간 동안 수열 합성된 생성물을 도시하고, 도 22의 B는 소성물(아르곤 중에서 400℃, 5시간 동안 소성됨)을 도시한다. 도 23은 (NH4)6Mo7O24?4H2O와 싸이오요소의 수열 반응의 결과물 및 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다. 이들 도면에서, "a"는 220℃에서 10시간 동안 수열 합성된 생성물을 나타내고, "b"는 소성물(아르곤 중에서 400℃에서 5시간 동안 소성됨)을 나타낸다.
출발 물질로서 (NH4)6Mo7O24?4H2O의 사용으로 얻어진 결과물은 출발 물질로서 (NH4)3[PO4Mo12O]?3H2O의 사용으로 얻어진 것과 동일하였다.
결과로 얻은 생성물은 높은 결정성을 갖고, 결정성은 예비 소결에 의해 향상되지 않았다. 샘플은 비교적 높은 분산성을 갖는 미세 입자로 구성되었다. FTIR 스펙트럼은 유기물에 기인한 어떠한 흡수도 나타내지 않았다.
[제2 실시예 : RuS2의 합성]
Ru(CO)12가 Ru를 위한 출발 물질로서 사용되고, S(고체 유황)이 S를 위한 출발 물질로서 사용되고, 크실렌 또는 증류수가 용매로 사용되어 220℃에서 10시간 동안의 용매열 또는 수열 반응을 수행하였다. 그 후, Ar 분위기 중에서 400℃에서 5시간 동안 예비 소결이 수행되었다.
2.1 : 용매열 반응에 의한 RuS2의 합성
도 24는 S:Ru비를 변경하면서 220℃에서 10시간 동안 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 6:1의 S:Ru비를 나타내고, "b"는 4:1의 S:Ru비를 나타낸다. S:Ru비와 관계없이, 생성물은 낮은 결정성을 나타냈다. 도 24에 도시된 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2 및 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼은 용매열 반응의 결과물이 유기물을 함유하고 있다는 것을 증명한다. 도면에서, "a"는 결과로 얻은 RuS2를 나타내고, "b"는 그 예비 소결물을 나타낸다.
도 25는 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 6:1의 S:Ru비를 나타내고, "b"는 4:1의 S:Ru비를 나타내고, "c"는 4.8:1의 S:Ru비를 나타내고, "d"는 4.3:1의 S:Ru비를 나타내고, "e"는 4:1의 S:Ru비를 나타낸다. 생성물 중의 유기물이 예비 소결에 의해 제거되었다. S:Ru비를 통해 거동을 크게 변동시키고 샘플의 예비 소결에 의해 결정화를 유발하기 위하여, 4.8:1 이하의 S:Ru비가 필요하다는 것이 발견되었다. S:Ru비가 4:1보다 낮은 때, 결정화는 크게 진행되었고, Ru 금속의 발생도 또한 관찰되었다.
도 26의 A, 도 26의 B 및 도 26의 C는 각각 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도면에서, "a"는 4:1의 S:Ru비를 나타내고, "b"는 4.3:1의 S:Ru비를 나타내고, "c"는 6:1의 S:Ru비를 나타낸다. 대략 1㎛의 구형 입자가 응집되었고, S:Ru비는 분말 또는 입자 형상에 크게 영향을 미치지 못 하였다. 도 27의 A, 도 27의 B, 도 27의 C 및 도 27의 D에 도시된 RuS2의 예비 소결물의 투과형 전자 현미경 사진은 예비 소결된 구형 입자가 미세 입자이고 각각의 입자가 격자 상을 나타내어 만족스러운 결정화를 나타낸다는 것을 증명한다.
도 28은 용매열 반응에 의해 합성된 RuS2(4:1의 S:Ru비를 가짐) 및 400℃에서의 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다. 도면에서, "a"는 수열 합성의 생성물을 나타내고, "b"는 그 예비 소결물을 나타낸다.
2.2: 수열 반응에 의한 RuS2의 합성
도 29는 220℃에서 10시간 동안의 수열 반응에 의해 합성된 RuS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도 30은 220℃에서 10시간 동안의 수열 반응에 의해 합성된 RuS2의, 400℃에서 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 2:1의 S:Ru비를 나타내고, "b"는 2.8:1의 S:Ru비를 나타내고, "c"는 3.6:1의 S:Ru비를 나타내고, "d"는 4.4:1의 S:Ru비를 나타낸다. 또한, 도 31의 A 및 도 31의 B는 각각 RuS2 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도 31의 A는 4.4:1의 S:Ru비에서 얻어진 생성물 RuS2를 도시하고, 도 31의 B는 400℃에서 5시간 동안의 그 예비 소결물을 도시한다.
3.6:1 이하의 S:Ru비에서, 상(phase)이 확인될 수는 없었지만, 결과로 얻은 생성물에서 결정 상이 생성되었다. 이 상은 유기물을 함유하는 것으로 생각된다. 4.4:1의 S:Ru비에서 얻어진 비정질상(non-crystalline phase)이 예비 소결에 의해 RuS2로 결정화되었다. 2.8:1 이하의 S:Ru비에서, 미확인 상이 예비 소결물에서 관찰되었다. 2.0:1의 S:Ru비에서, Ru 금속의 생성이 관찰되었다.
[제3 실시예 : Rh2S3의 합성]
Rh6(CO)16가 Rh를 위한 출발 물질로 사용되고, S(고체 유황)가 S를 위한 출발 물질로 사용되고, 크실렌 또는 증류수가 용매로서 사용되어 220℃에서 10시간 동안의 용매열 또는 수열 반응을 수행하였다. 그런 후, Ar 분위기 중에서 400℃에서 5시간 동안(부분적으로는 750℃에서) 예비 소결이 수행되었다.
3.1 : 용매열 반응에 의한 Rh2S3의 합성
도 32는 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 Rh2S3의 XRD 패턴을 도시한다. 도 33은 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 Rh2S3의, 아르곤 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 1.5:1의 S:Rh비를 나타내고, "b"는 3.6:1의 S:Rh비를 나타내고, "c"는 5.0:1의 S:Rh비를 나타낸다. 도 34는 5.0:1의 S:Rh비에서 220℃, 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 Rh2S3 및 Ar 기류 중에서 400℃, 5시간 동안 및 750℃, 5시간 동안의 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 용매열 반응의 생성물 Rh2S3를 나타내고, "b"는 Ar 기류 중에서 400℃, 5시간 동안의 예비 소결물을 나타내고, "c"는 Ar 기류 중에서 750℃, 5시간 동안의 예비 소결물을 나타낸다.
용매열 반응의 생성물, Rh2S3는 낮은 결정성을 나타내었다. 그러나, 결정화는 이의 예비 소결에 의해 현저하게 진행되었다. 예비 소결에 기인한 결정화는 S:Rh비에 의해 영향을 받는다. 3.6:1 이하의 S:Rh비에서 결정화가 일어났다. 그러나, 결정화는 5.0:1의 S:Rh비에서는 일어나지 않았다. 예비 소결 온도를 750℃까지 상승시킴으로써, 샘플은 5:1의 S:Rh비에서 결정화되었다.
도 35의 A, 도 35의 B, 도 35의 C 및 도 35의 D는 각각 용매열 반응에서 얻은 Rh2S3 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도면에서, "a"는 3.6:1의 S:Rh비에서 얻어진 용매열 반응의 생성물을 나타내고, "b"는 400℃에서의 그 소성물을 나타내고, "c"는 5.0:1의 S:Rh비에서 얻어진 용매열 반응의 생성물을 나타내고, "d"는 400℃에서 그 소성물을 나타낸다. 생성물은 S:Rh비에 관계없이 아주 미세한 입자로 이루어졌고, 예비 소결에 의한 변화는 관찰되지 않았다.
3.2 : 수열 반응에 의한 Rh2S3의 합성
도 36은 수열 반응으로부터 얻은 Rh2S3 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 1.5:1의 S:Rh비에서 얻어진 수열 반응의 생성물을 나타내고, "b"는 400℃에서의 그 소성물을 나타내고, "c"는 3.0:1의 S:Rh비에서 얻어진 수열 반응의 생성물을 나타내고, "d"는 400℃에서의 그 소성물을 나타낸다.
수열 반응의 생성물, Rh2S3은 S:Rh비에 관계없이 낮은 결정성을 나타내었다. 그러나, 결정화는 예비 소결을 통해 현저하게 진행되었다. 1.5:1의 S:Rh비에서, 예비 소결물은 불순물을 함유하였고, 관심의 상이 3.0:1의 S:Rh비에서 더욱 얻어지기 쉬웠다.
도 37의 A 및 도 37의 B는 각각 수열 반응으로부터 얻은 Rh2S3 및 그 예비 소결물의 전자 현미경 사진을 도시한다. 도면에서, "a"는 1.5:1의 S:Rh비에서의 수열 반응의 생성물의 소성물(400℃에서)을 나타내고, "b"는 3.0:1의 S:Rh비에서의 수열 반응의 생성물의 소성물(400℃에서)을 나타낸다. 수열 반응의 생성물은 부분적으로 자형을 가졌고 큰 결정으로 성장하였다. XRD 패턴은 비정질적인 성질을 나타내지만, 결정이 확실하게 성장하였고, 이는 설명할 수 없는 현상이다.
도 38의 A 및 도 38의 B는 각각 3.0:1의 S:Rh비에서의 수열 반응으로부터 얻은 Rh2S3의 전자 현미경 사진 및 전자선 회절 다이어그램을 도시한다. 도 39의 A 및 도 39의 B는 각각 3.0:1의 S:Rh비에서 수열 반응으로부터 얻은 Rh2S3의 400℃에서의 소성물의 전자 현미경 사진 및 전자선 회절 다이어그램을 도시한다. 상술된 결정의 성장은 도 38의 A, 도 38의 B, 도 39의 A 및 도 39의 B에 도시된 투과형 전자 현미경 사진 또는 전자선 회절 다이어그램에 의해 확인되었다.
도 40은 수열 합성된 Rh2S3(3:1의 S:Rh비를 가짐) 및 400℃에서의 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다. 도면에서, "a"는 수열 합성의 생성물을 나타내고, "b"는 그 예비 소결물을 나타낸다. 도 40에 도시된 IR 스펙트럼은 수열 반응의 생성물이 어떠한 유기물도 함유하지 않았다는 것을 증명한다.
[제4 실시예 : ReS2의 합성]
Re2(Co)10가 Re를 위한 출발 물질로서 사용되었고, S(고체 유황)가 S를 위한 출발 물질로서 사용되었고, 크실렌 또는 증류수가 용매로 사용되어 220℃에서 10시간 동안의 용매열 또는 수열 반응을 수행하였다. 그런 후, 예비 소결이 Ar 분위기 중에서 400℃ 또는 750℃에서 5시간 동안 수행되었다.
4.1 : 용매열 반응에 의한 ReS2의 합성
도 41은 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 ReS2의 XRD 패턴을 도시한다. 도 42는 220℃에서 10시간 동안의 용매열 반응에 의해 합성된 ReS2의 Ar 기류 중에서 400℃에서 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 1.32:1의 S:Re비를 나타내고, "b"는 2:1의 S:Re비를 나타내고, "c"는 4:1의 S:Re비를 나타내고, "d"는 9:1의 S:Re비를 나타낸다.
S:Re비가 2:1보다 낮은 때, 낮은 결정성 물질로부터 얻어진 넓은 회절 선에 부가하여 아주 날카로운 회절 선이 관찰되었지만, 이 날카로운 선은 식별될 수 없었다. 이 회절 선이 예비 소결 시에 사라졌기 때문에, 이 선은 유기물에 의해 유래된 것으로 생각된다. 샘플이 400℃에서 예비 소결되고 S:Re비가 2:1보다 낮아졌을 때, 약 40℃에서의 회절 선은 전혀 분리되지 않았고, 거동은 높은 S:Re비를 갖는 샘플의 것과는 상이하였다.
도 43은 4:1의 S:Re비에서 얻어진 ReS2 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 용매열 반응의 생성물, ReS2를 나타내고, "b"는 400℃에서의 그 예비 소결물을 나타내고, "c"는 750℃에서의 그 예비 소결물을 나타낸다. 도 44는 9:1의 S:Re비에서 얻어진 ReS2 및 그 예비 소결물의 XRD 패턴을 나타낸다. 도면에서, "a"는 용매열 반응의 생성물, ReS2를 나타내고, "b"는 400℃에서의 그 예비 소결물을 나타내고, "c"는 750℃에서의 그 예비 소결물을 나타낸다. 결정성이 750℃에서의 소성에 의해서 향상되었다. 그러나, 회절 선은 넓게 남아 있고 샘플은 완전하게 결정화된 것으로 생각되지 않는다.
도 45의 A, 도 45의 B, 도 45의 C 및 도 45의 D는 각각 용매열 반응으로부터 얻은 ReS2 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도면에서, "a"는 4:1의 S:Re비에서의 용매열 반응의 생성물을 나타내고, "b"는 400℃에서의 그 예비 소결물을 나타내고, "c"는 2:1의 S:Re비에서의 용매열 반응의 생성물을 나타내고, "d"는 400℃에서의 그 예비 소결물을 나타낸다. 결과물은 구형 입자로 이루어졌다. 특히, S:Re비가 2:1인 때, 크기는 균일하였다. 그러나, S:Re비가 4:1인 때, 입자 직경 분포는 넓어졌다.
도 46의 A 및 도 46의 B는 각각 9.0:1의 S:Rh비에서의 용매열 반응으로부터 얻은 ReS2 및 750℃에서의 그 소성물의 전자 현미경 사진 및 전자선 회절 다이어그램을 도시한다.
도 47은 용매열 생성물(4:1의 S:Rh비를 가짐) 및 400℃에서의 그 예비 소결물의 FTIR 스펙트럼을 도시한다. 도면에서, "a"는 수열 합성의 생성물을 나타내고, "b"는 그 예비 소결물을 나타낸다.
표 1은 750℃에서의 예비 소결물의 EDX 분석의 결과를 도시한다.
Figure 112010023421478-pct00001
조성의 EDX 분석의 결과로서, 1.98:1의 S:Re비가 평균으로 얻어졌고, 조성의 편차가 동일한 구형 입자 내에서 관찰되었다. 따라서, 정확한 조성비가 반드시 얻어지지는 않는다.
4.2: 수열 반응에 의한 ReS2의 합성
도 48은 220℃에서 10시간 동안의 수열 반응에 의해 합성된 ReS2 및 Ar 기류 중에서 400℃에서 5시간 동안의 예비 소결물의 XRD 패턴을 도시한다. 도면에서, "a"는 2:1의 S:Re비를 나타내고, "b"는 그 예비 소결물을 나타내고, "c"는 4:1의 S:Re비를 나타내고, "d"는 그 예비 소결물을 나타낸다.
S:Re비가 2:1 또는 4:1로 변경되고 샘플이 400℃에서 예비 소결되는 때에도, 결정성은 다소 향상되지만 생성물은 낮은 결정성에 머물렀다.
도 49의 A, 도 49의 B, 도 49의 C 및 도 49의 D는 각각 수열 반응으로부터 얻어진 ReS2 및 그 예비 소결물의 주사형 전자 현미경 사진을 도시한다. 도면에서, "a"는 4:1의 S:Re비에서의 수열 반응의 생성물을 나타내고, "b"는 400℃에서의 그 예비 소결물을 나타내고, "c"는 2:1의 S:Re비에서의 수열 반응의 생성물을 나타내고, "d"는 400℃에서의 그 예비 소결물을 나타낸다. 생성물은 강하게 응집하였다.
[성능의 평가]
도 50은 본 발명의 황화물 또는 복합 황화물의 산소 환원 촉매로서의 성능을 검사한 결과를 도시한다. 도 50에 도시된 결과는 본 발명의 황화물 또는 복합 황화물이 산소를 환원하기 위한 촉매로서 우수한 능력을 갖는다는 것을 나타낸다.
본 발명은 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말을 제공할 수 있다. 특히, 미세한 구형 단결정이 얻어질 수 있다. 특정 요소를 포함하는 황화물 또는 복합 황화물의 이러한 단결정 미세 분말은 공지된 용도에 사용될 수 있다. 또한, 이의 특성을 이용함으로써 다양한 용도에서 이의 개발이 예상될 수 있다. 예를 들면, 이러한 물질은 비용 효율적으로 작동할 수 있는 연료 전지용 촉매용으로 사용될 수 있다. 또한, 분말에 도프될 도펀트 원소를 적절하게 선택함으로써 다양한 물질적인 성질이 발휘될 수 있다.

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  6. 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 황화물 또는 복합 황화물의 단결정 미세 분말의 제조 방법이며,
    몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 루테늄(Ru) 및 레늄(Re) 중에서 선택되는 원소를 함유하는 1종 이상의 화합물, 및 유황(S) 함유 화합물로부터 용매 혼합물을 준비하는 단계와,
    상기 용매 혼합물을 초임계 상태 또는 아임계 상태의 물 또는 용매로 변환하는 압력 및 200℃ 내지 600℃의 온도에서 용매 혼합물을 수열 또는 용매열 반응시키고, 이어서 300℃ 내지 800℃의 불활성 가스 분위기에서 열 처리하는 단계를 포함하는, 단결정 미세 분말의 제조 방법.
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