KR101216610B1 - 나노 산화 아연 입자의 제조 방법 - Google Patents

나노 산화 아연 입자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

아연 금속 전구체를 용매에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고; 알콜에 염기를 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고; 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 소정의 시간에 걸쳐 첨가하여 나노 산화 아연 입자의 용액을 수득함을 포함하는 나노 산화 아연 입자의 제조 방법을 개시한다.

Description

나노 산화 아연 입자의 제조 방법{A PROCESS FOR THE PREPARATION OF NANO ZINC OXIDE PARTICLES}
본 발명은 나노 입자의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 특히 본 발명은 나노 산화 아연 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
산화 아연은 다양한 목적에, 예를 들어 백색 안료로서, 촉매로서, 항균성 피부 보호 연고, 일광차단제 및 목재용 바니시의 구성성분으로서 사용된다. 산화 아연은 또한 넓은 띠 간격 반도체로서 공지되어 있으며 방출 장치에 매우 적합하다. UV 선 차단에 사용되는 물질들은 태양 광선의 가시 부분에 투과성이어야 할 필요가 있는 반면 유해한 UV 선의 차단 및 나노 산화 아연은 이 점에 관해서 유리한 것으로 간주된다. '나노' 또는 '나노 입자'란 용어는 일반적으로 약 100 ㎚ 미만의 치수들 중 하나를 갖는 입자를 지칭하는데 사용된다.
다수의 방법들이 나노 산화 아연 입자의 합성에 공지되어 있지만, 상기와 같은 방법들은 효율적인 방식으로 규모를 조절할 수 없고 자유 유동 나노 산화 아연 입자 분말을 생성시키지 못한다. 이러한 제한은 종종 나노 산화 아연 입자의 상업화에 중대한 걸림돌이다.
나노 산화 아연의 합성에 필수적인 방법은 아연 금속 전구체의 염기성 알콜 가수분해이며 가장 알려진 방법은 반응 매질로서 알콜 또는 알콜-수 혼합물 중에서의 나노 산화 아연 입자의 합성을 개시한다. 상기와 같은 방법은 상기 금속 전구체를 가열하거나 비등하는 알콜에 의해 용해시킴을 포함하며 이때 반응들은 승온에서 수행된다. 이러한 계열의 전구체들은 알콜에 불충분한 용해도를 가지므로; 상기 방법은 상기 전구체들을 고온, 전형적으로는 알콜의 경우 비등점으로 가열할 것을 필요로 한다. 상기와 같은 방법의 예들을 US 6710091; US2006/0222586; US2003/0172845; 및 문헌[Koch et al. Chemical Physics Letters, 122-507, 2985]에서 찾을 수 있다.
자유 유동 나노 산화 아연 입자를 형성시킬 수 있고 나노 산화 아연 입자의 대규모 생산을 허용하도록 규모 조절할 수 있는 방법을 밝히는 것이 유용할 것이다.
본 발명은 아연 금속 전구체를 용매에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고; 알콜에 염기를 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고; 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 소정의 시간에 걸쳐 첨가하여 나노 산화 아연 입자의 분산액을 수득함을 포함하는 나노 산화 아연 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 태양에 따라서, 상기 나노 산화 아연 입자를 함유하는 분산액을 안정한 보관을 위해 냉각시킨다.
본 발명의 하나의 태양에 따라서, 상기 분산액에 비 용매를 첨가하여 용액 중에 나노 산화 아연 입자를 침전시킨다.
본 발명의 하나의 태양에 따라서, 비 용매의 첨가에 의해 상기와 같이 수득한 용액을 나노 산화 아연 입자의 추출을 위해 추가로 가공하며, 상기 가공은 상기 나노 산화 아연 입자를 함유하는 용액을 상기 나노 산화 아연 입자의 침전을 위한 분리 수단으로 옮기고, 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 나노 산화 아연 입자를 회수하고 상기와 같이 회수된 나노 산화 아연 입자를 원심분리하고 건조시켜 건조한 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함한다.
본 발명은 또한 아연 아세테이트 다이하이드레이트 {Zn(OAc)2}를 N,N 다이메틸 폼아미드[DMF]에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고; 알콜에 염기를 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고; 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 소정의 시간에 걸쳐 첨가하여 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함하는 나노 산화 아연 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 태양에 따라서, 상기 염기는 수산화 나트륨이고 상기 알콜은 에탄올이다.
본 발명의 하나의 태양에 따라서, 상기 원심분리된 나노 산화 아연 입자를 진공 건조기 중에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
본 발명은 아연 아세테이트 다이하이드레이트 {Zn(OAc)2}를 N,N 다이메틸 폼아미드[DMF]에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고; 에탄올에 수산화 나트륨을 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고; 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 소정의 시간에 걸쳐 첨가하여 나노 산화 아연 입자의 분산액을 수득하고; 상기 분산액에 아세톤을 첨가하여 나노 산화 아연 입자를 침전시키고; 나노 산화 아연 입자를 함유하는 용액을 상기 나노 산화 아연 입자의 침전을 허용하는 분리 수단으로 옮기고; 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 나노 산화 아연 입자를 회수하고; 상기 분리 수단으로부터 회수한 나노 산화 아연 입자 중에 존재하는 과잉의 용액을 경사분리하고; 상기 나노 산화 아연 입자를 원심분리함을 포함하는 나노 산화 아연 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 아연 전구체를 용매에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고, 상기 제 1 용액에 캡핑제(capping agent)를 가하고, 염기를 알콜에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고, 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 소정의 시간에 걸쳐 첨가하여 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함하는, 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양에 5% 이상 과잉이다.
하나의 태양에 따라서 상기 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양에 5 내지 40% 과잉이다.
자유 유동 나노 산화 아연 입자를 형성시킬 수 있고 나노 산화 아연 입자의 대규모 생산을 허용하도록 규모 조절할 수 있다.
도 1은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 첨가에 의해 형성된 나노 산화 아연 입자의 샘플에 대한 태양광 스펙트럼의 상이한 파장에서의 투과율을 예시한다.
도 2는 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 첨가에 의해 형성된 옥틸아민 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 샘플에 대한 태양광 스펙트럼의 상이한 파장에서의 투과율을 예시한다.
도 3은 몰 반응에 필요한 경우보다 5% 과잉의 알칼리 용액의 첨가에 의해 형성된 옥틸아민 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 샘플에 대한 태양광 스펙트럼의 상이한 파장에서의 투과율을 예시한다.
도 4는 몰 반응에 필요한 경우보다 10% 과잉의 알칼리 용액의 첨가에 의해 형성된 옥틸아민 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 샘플에 대한 태양광 스펙트럼의 상이한 파장에서의 투과율을 예시한다.
본 발명 원리의 이해 증진을 목적으로, 이제 상기 개시된 실시태양을 참고로 할 것이며 이를 개시하기 위해 구체적인 용어를 사용할 것이다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되지 않으며, 상기 방법에서 상기와 같은 변경 및 추가의 변화, 및 상기 중 본 발명의 원리의 상기와 같은 추가적인 적용들은 본 발명과 관련된 분야의 숙련가에게 통상적으로 떠오르는 바와 같이 생각되는 것으로 이해될 것이다.
당해 분야의 숙련가들은 상기 일반적인 기술 및 하기의 상세한 기술이 본 발명의 예시 및 설명이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.
단일 상 유기 매질 중의 나노 산화 아연 입자의 합성 방법을 개시한다. 본 발명의 원리에 따른 방법은 바람직하게는 상기 아연 금속 전구체를 용매에 용해시킨 다음 염기성-알콜 용액을 첨가하여 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 방법은 상기 아연 금속 전구체를 용매, 예를 들어 N,N 다이메틸폼아미드(DMF)에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고, 염기를 알콜에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고, 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 첨가하여 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함한다.
하기의 기술은 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 몇몇 특정 화합물, 예를 들어 알콜, 염기; 용매 및 비 용매를 언급한다. 그러나 본 발명은 임의의 등가의 화학적 화합물을 본 발명에 의해 교시된 바와 같은 목적하는 최종 결과를 성취하기 위해 사용할 수 있으므로 상기와 같은 화합물들로 제한되지 않는다.
하기의 기술에서 아연 아세테이트 다이하이드레이트를 아연의 공급원으로서 사용한 반면 상기 사용된 용매는 N,N 다이메틸폼아미드(DMF)이다. 상기 아연 아세테이트 다이하이드레이트를 N,N 다이메틸폼아미드(DMF)에 용해시켜 등명한 제 1 용액을 수득한다. 제 2 용액은 수산화 나트륨을 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 획득함으로써 독립적으로 제조한다. 상기 알칼리 용액을 오직 나노 산화 아연 입자만이 형성되도록 조절된 방식으로 소정의 시간에 걸쳐 아연 아세테이트 용액에 첨가한다.
상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키거나 침전이 일어나도록 하기 위해서, 비 용매, 예를 들어 아세톤, 헥산, 헵탄 및 톨루엔, 또는 이들 계열의 임의의 유사한 구성원들, 또는 이들의 임의의 조합을 바람직하게는 상기 반응 혼합물에 첨가한다. 상기 비-용매의 첨가 시에, 상기 나노 산화 아연 입자는 결국 침전된다.
상기 제 1 용액에 알칼리 용액을 첨가하는 방식은 덤핑 과정이 아니라, 나노 산화 아연 입자의 분산액이 수득되도록 상기 알칼리 용액 첨가 후 형성된 수산화 아연을 탈수시키기에 적합한 시간에 걸쳐 전개하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기와 같은 방법은 상기 알칼리를 적합하게는 1 분에 1% 알칼리의 속도로 연속적으로 첨가하거나, 또는 한편으로 소정 량의 알칼리를 특정 간격으로 소정의 기간, 예를 들어 5 내지 10 분의 시간 간격으로 분리하여 전개시키고 매 간격에서 5% 내지 10%의 알칼리를 첨가함으로써 수행될 수 있다. 따라서 상기 첨가 방법은 적합한 입자 크기 및 수율의 획득에 필요한 반응 완료의 퍼센트에 따라 50 내지 100 분에 걸쳐 전개될 수 있다.
상기 알칼리 용액의 제조에 사용되는 염기는 임의의 OH- 또는 NH- 그룹 함유 염기성 화합물, 특히 NaOH, KOH, LiOH, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 또는 유사한 계열의 임의의 다른 구성원, 바람직하게는 수산화 나트륨과 같은 알칼리 금속 화합물일 수 있다.
상기 알콜은 모노알콜 또는 폴리알콜, 특히 에탄올, 메탄올, 프로판올 또는 상기 알콜 계열의 임의의 다른 구성원, 바람직하게는 에탄올일 수 있다.
상기 방법에 관련된 반응들을 하기와 같이 요약할 수 있다:
Figure 112010063725143-pct00001
반응식에 의해 나타낸 바와 같이, 아연 아세테이트는 수산화 나트륨과 반응하여 수산화 아연과 나트륨 아세테이트를 제공한다. 상기 수산화 아연은 탈수되어 나노 산화 아연과 물을 제공한다.
본 발명의 하나의 태양에 따라, 산업적인 규모의 상기 나노 산화 아연 입자의 추출 방법을 개시한다. 상기 나노 입자의 침전을 위한 비 용매의 사용은 입자를 고 처리량으로 추출하는 간단한 방법을 제공한다. 상기 방법은 침전에 이은 경사분리, 원심분리 및 최종적으로 진공 건조기 중에서 오산화인 상에서의 나노 입자의 건조를 포함한다.
상기 나노 입자는 상기 방법에서 초기에 분산액으로서 수득된다. 상기 분산액에 후속 공정을 수행하여 건조 분말로서 나노 산화 아연 입자를 수득한다. 나노 산화 아연 입자를 함유하는 상기와 같이 수득된 분산액은 냉각 하에서 매우 안정하다. 하나의 태양에 따라, 상기 분산액을 유리, 금속 및 목재 등에 대한 자외선 코팅제의 적용에 사용할 수 있다. 상기 분산액을 유리 상에 얇은 코팅제로서 직접 적용할 수도 있다. 상기 분산액은 투명하므로 상기 유리에 적용된 필름 또한 투명하다. 더욱이, DMF와 같은 용매 중의 분산액은 매우 안정하여 상기 분산액의 제조 방법은 경제적이며 후속 유리 코팅에 현저한 이점을 제공한다.
하나의 태양에 따라, 상기와 같이 제조된 분산액을 냉각 하에서 유리 제작 설비로 옮길 수도 있거나 어쩌면 유리 제작 설비에서 제조할 수도 있다.
상기 냉각 온도를 바람직하게는 0 내지 4 ℃ 또는 훨씬 아래에서 유지시킬 수 있다.
하나의 태양에 따라, 상기 아연 아세테이트 용액에 대한 상기 알칼리 용액의 첨가의 완료 시, 상기 반응 혼합물을 교반하여 상기 반응을 확실히 완료시키고 모든 아연 아세테이트를 나노 산화 아연으로 확실히 전환시키는 것이 바람직하다. 나노 산화 아연 입자의 형성을 중간 UV 가시 분광기술을 수행하여 모니터할 수 있다.
하나의 태양에 따라, 상기 나노 산화 아연 입자를 함유하는 용액을 상기 나노 산화 아연 입자의 침전을 허용하는 분리 수단으로 옮기고; 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 나노 산화 아연 입자를 회수하고; 상기 분리 수단으로부터 회수된 나노 산화 아연 입자 중에 존재하는 과잉 용액을 경사분리하고; 상기 나노 산화 아연 입자를 원심분리한다.
상기 분리 수단은 예를 들어 분별 깔때기일 수 있다. 상기 원심분리된 나노 산화 아연 입자를 오산화인 상에서 진공 건조시킬 수도 있다.
도 1은 반응 완료를 측정하는 한 가지 방법을 예시한다. 상기 반응 혼합물의 분석은 투과율이 대략 360 ㎚ 이하에서 20% 이하임을 가리킨다. 이는 100% 반응 완료로서 추정된다.
하나의 실시태양에 따라, 상기 방법을 사용하여 캡핑된 나노 산화 아연 입자 분말을 수득할 수 있다. 상기 캡핑제를 바람직하게는, 상기 나노 산화 아연 입자가 형성되자마자 곧 이를 캡핑할 수 있도록 상기 알칼리 용액의 첨가 전에, 상기 금속 전구체, 예를 들어 아연 아세테이트 용액에 첨가한다. 임의의 공지된 유기 및 무기 분자, 예를 들어 알킬아민, 예를 들어 옥틸아민, 도데실아민, 헥사데실아민; 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 알칸티올, 카복실산, 포스핀, 치환된 포스핀, 포스핀 옥사이드 및 치환된 포스핀 옥사이드를 상기 나노 산화 아연 입자의 캡핑에 사용할 수 있다. 상기 방법은 나노 산화 아연 입자의 기본적인 제조 방법에 대한 어떠한 변경이나 변화의 필요 없이 캡핑제의 도입을 허용한다.
도 2에 예시된 바와 같이(360 ㎚ 이하의 몇몇 파장에서 투과율은 20% 이상이며 몇몇 파장에서 거의 50%에 도달함이 관찰된다), 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 형성 중에 100% 완료된 반응이 성취되지 않는 것으로 관찰된다. 이는 부분적으로 완료된 반응을 가리킨다.
단일-상 유기 매질에서의 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 합성 방법을 개시한다. 본 발명의 원리에 따른 방법은 상기 아연 금속 전구체를 용매에 용해시켜 아연 금속 전구체 용액을 수득하고, 상기 아연 금속 전구체 용액에 캡핑제를 가한 다음, 염기성-알콜 용액을 첨가하여 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함하며, 상기 금속 전구체 용액에 첨가되는 염기성-알콜 용액의 양은 몰 반응에 필요한 양을 초과한다.
보다 구체적으로, 상기 방법은 아연 금속 전구체를 용매, 예를 들어 N,N 다이메틸폼아미드(DMF)에 용해시켜 제 1 용액을 수득하고, 캡핑제를 상기 제 1 용액에 첨가하고, 염기를 알콜에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하고, 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 첨가하여 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 수득함을 포함하며; 상기 제 1 용액에 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양을 5% 이상 초과한다.
하기의 기술에서 아연 아세테이트 다이하이드레이트 {Zn(OAc)2}를 아연의 공급원으로서 사용한 반면 사용된 용매는 N,N 다이메틸폼아미드(DMF)이다. 상기 아연 아세테이트 다이하이드레이트를 N,N 다이메틸폼아미드(DMF)에 용해시켜 등명한 제 1 용액을 수득한다. 상기 등명한 제 1 용액에 캡핑제를 첨가한다. 수산화 나트륨(NaOH)을 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 획득함으로써 제 2 용액을 독립적으로 제조한다. 상기 알칼리 용액을 오직 캡핑된 나노 산화 아연 입자만이 형성되도록 조절된 방식으로 소정의 시간에 걸쳐 상기 아연 아세테이트 용액에 첨가한다. 상기 아연 아세테이트 용액에 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양을 5% 이상 초과한다.
하나의 실시태양에 따라, 형성되는 캡핑된 나노 산화 아연 입자는 상기 반응이 진행됨에 따라 서서히 침전된다. 상기와 같은 반응에서 상기 캡핑제는 침전제로서뿐만 아니라 표면 개질제로서도 작용한다.
상기 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 침전시키거나 또는 침전을 일으키는 또 다른 실시태양에 따라, 비 용매, 예를 들어 아세톤, 헥산, 헵탄 및 톨루엔, 또는 이들 계열의 임의의 유사한 구성원, 또는 이들의 임의의 조합을 상기 반응 혼합물에 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 비 용매의 첨가 시 상기 캡핑된 나노 산화 아연 입자는 결국 침전된다.
상기 아연 금속 전구체 용액에 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양을 초과한다. 하나의 태양에 따라 상기 과잉 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양의 5 내지 40%이다.
상기 정확한 몰 공정은 상기 나노 산화 아연 입자의 연속적인 생산을 허용하며 따라서 나노 산화 아연 입자의 대규모 생산을 가능하게 한다.
상기 아연 금속 전구체를 DMF에 용해시켜 현저한 이점들, 예를 들어 반응 혼합물의 가열 불필요, 쉽게 규모 조절이 가능한 고 농도 공정, 고 처리량 및 좁은 입자 분포에서의 건조한 나노 산화 아연 입자의 생산을 제공한다.
실온에서 DMF에 대한 상기 아연 금속 전구체의 높은 용해도는 나노 산화 아연 입자의 높은 생산율을 허용한다.
상기 수득된 나노 산화 아연 입자는 완전하게는 건조 분말이며 이는 상기 방법의 중대한 이점이다. 더욱이, 최종 생성물은 무취의, 백색 자유 유동 나노 산화 아연 입자 분말이다. 건조 분말 형태의 최종 생성물에 대한 UV 가시 분광학은 모든 분말이 가시 광선에 대해 투명하고 UV 선을 차단함을 가리켰다. 상기 분말에 대한 TEM은 상기 입자 크기가 농도 및 수행된 반응 완료에 따라 5 ㎚ 내지 50 ㎚로 변함을 가리켰다. 상기 전체 합성 방법을 실온에서 수행한다.
상기 방법의 간략성, 특히 임의의 가열 요구의 부재, 및 교반 및 경사 분리 과정을 수반하는 완전한 몰 반응은 상기 공정을 임의의 부피로 쉽게 규모 조절할 수 있게 한다.
예로서, 본 발명에서 개시한 바와 같은 방법에 의해 수득된 나노 산화 아연 입자를 백색 안료의 제조에, 촉매로서, 항균 피부 보호 연고의 구성성분으로서, 일광차단 로션의 제조에, 니스에, 또는 유리의 자외선 코팅에 사용할 수 있다.
하나의 태양에 따라, 본 발명에서 개시한 바와 같은 방법에 의해 수득된 나노 산화 아연 입자는 에틸렌 글리콜 및 수중 분산액으로서 안정하다.
하기의 실시예들을 본 발명 방법의 몇몇 바람직한 실시태양을 설명하고 예시하기 위해 제공한다.
실시예 1
65.847 g의 Zn(OAc)2를 3 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 12 g의 NaOH를 1.5 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 1.2 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 상기 나노 산화 아연 입자의 용액에, 상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키기 위해서 18 L의 아세톤을 첨가하였다. 상기 용액은 아세톤 첨가 시 유백색으로 변하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 2
54.87 g의 Zn(OAc)2를 2.5 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 16 g의 NaOH를 2 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 1.875 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 상기 나노 산화 아연 입자의 용액에, 상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키기 위해서 17.5 L의 아세톤을 첨가하였다. 상기 용액은 아세톤 첨가 시 유백색으로 변하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 3
54.87 g의 Zn(OAc)2를 2.5 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 16 g의 NaOH를 2 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 1.875 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 상기 나노 산화 아연 입자의 용액에, 상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키기 위해서 6.56 L의 아세톤을 첨가하였다. 상기 용액은 아세톤 첨가 시 유백색으로 변하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 4
54.87 g의 Zn(OAc)2를 2.5 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 20 g의 NaOH를 2.5 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 2.250 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 상기 나노 산화 아연 입자의 용액에, 상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키기 위해서 7.125 L의 아세톤을 첨가하였다. 상기 용액은 아세톤 첨가 시 유백색으로 변하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 5
109.74 g의 Zn(OAc)2를 2.5 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 40 g의 NaOH를 2.5 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 2.250 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 상기 나노 산화 아연 입자의 용액에, 상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키기 위해서 7.125 L의 아세톤을 첨가하였다. 상기 용액은 아세톤 첨가 시 유백색으로 변하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 6
164.61 g의 Zn(OAc)2를 2.5 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 60 g의 NaOH를 2.5 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 2.250 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 상기 나노 산화 아연 입자의 용액에, 상기 나노 산화 아연 입자를 침전시키기 위해서 7.125 L의 아세톤을 첨가하였다. 상기 용액은 아세톤 첨가 시 유백색으로 변하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 7
21.94 g의 Zn(OAc)2를 1.0 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 8 g의 NaOH를 1.0 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 37.07 g의 도데실아민(DDA)을 톨루엔 300 ㎖에 첨가하고 상기 용액을 상기 제 1 용액에 첨가하였다. 0.9 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 용액은 DDA 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 형성 및 침전으로 인해 상기 염기의 첨가 시 유백색으로 변하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 8
21.94 g의 Zn(OAc)2를 1.0 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 8 g의 NaOH를 1.0 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 25.8 g의 옥틸아민(OA)을 상기 제 1 용액에 첨가하였다. 0.9 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 용액은 OA 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 형성 및 침전으로 인해 상기 염기의 첨가 시 유백색으로 변하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 9
43.898 g의 Zn(OAc)2를 2.0 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 17.6 g의 NaOH를 2.2 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 51.7 g의 옥틸아민(OA)을 상기 제 1 용액에 첨가하였다. 2.0 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 용액은 OA 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 형성 및 침전으로 인해 상기 염기의 첨가 시 유백색으로 변하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반하였다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다.
실시예 10
219.49 g의 Zn(OAc)2를 2.0 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 88 g의 NaOH를 2.2 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 129.25 g의 옥틸아민(OA)을 상기 제 1 용액에 첨가하였다. 2.1 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 용액은 OA 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 형성 및 침전으로 인해 상기 염기의 첨가 시 유백색으로 변하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 나중에 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다. 도 3은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양의 5% 과잉의 알칼리 용액을 첨가함으로써 형성된 옥틸아민 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 샘플에 대한 태양광 스펙트럼의 상이한 파장에서의 투과율을 예시한다.
실시예 11
219.49 g의 Zn(OAc)2를 2.0 L의 DMF에 용해시켜 제 1 용액을 수득하였다. 96 g의 NaOH를 2.4 L의 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하였다. 129.25 g의 옥틸아민(OA)을 상기 제 1 용액에 첨가하였다. 2.2 L의 알칼리 용액을 나노 산화 아연 입자의 합성을 위해 상기 제 1 용액에 서서히 첨가하였다. 상기 용액은 OA 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 형성 및 침전으로 인해 상기 염기의 첨가 시 유백색으로 변하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 반응 혼합물을 얼마간 더 교반한다. 이어서 상기 용액을 입자가 침전되도록 분별 깔때기로 옮긴다. 상기 침전된 입자를 상기 깔때기로부터 회수한다. 상기 회수된 입자로부터 과잉의 용매를 경사분리하고 나머지 유백색 용액을 원심분리한다. 상기 수득된 습윤 고체를 진공 건조기에서 오산화인 상에서 건조시킨다. 도 4는 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양의 10% 과잉의 알칼리 용액을 첨가함으로써 형성된 옥틸아민 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 샘플에 대한 태양광 스펙트럼의 상이한 파장에서의 투과율을 예시한다.

Claims (18)

  1. 아연 금속 전구체를 실온에서 N,N-다이메틸 폼아미드에 용해시켜 제 1 용액을 수득하는 단계; 알콜에 염기를 용해시켜 알칼리 용액을 수득하는 단계; 및, 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 첨가하여 나노 산화 아연 입자의 분산액을 수득하는 단계를 포함하는 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 아연 금속 전구체를 N,N-다이메틸 폼아미드에 용해시킨 제 1 용액에 캡핑제(capping agent)를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 나노 산화 아연 입자의 분산액을 안정한 보관을 위해 냉각시키는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제 1 용액과 알칼리 용액의 반응 혼합물에 비 용매를 첨가하여 용액 중에 나노 산화 아연 입자를 침전시키는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 나노 산화 아연 입자를 포함하는 용액을 나노 산화 아연 입자의 침전을 위한 분리 수단으로 옮기는 단계; 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 나노 산화 아연 입자를 회수하는 단계; 및 상기 회수된 나노 산화 아연 입자를 원심분리하고 건조시켜 건조한 나노 산화 아연 입자를 수득하는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 아연 금속 전구체는 아연 아세테이트 다이하이드레이트인 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 염기는 수산화 나트륨인 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 알콜은 에탄올인 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 나노 산화 아연 입자의 분산액을 안정한 보관을 위해 냉각시키는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 용액과 알칼리 용액의 반응 혼합물에 아세톤을 첨가하여 용액 중에 나노 산화 아연 입자를 침전시키는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  11. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 용액에 알칼리 용액을 첨가하기 전에, 제 1 용액에 캡핑제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 나노 산화 아연 입자를 포함하는 용액을 나노 산화 아연 입자의 침전을 허용하는 분리 수단으로 옮기는 단계; 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 나노 산화 아연 입자를 회수하는 단계; 상기 분리 수단으로부터 회수된 나노 산화 아연 입자 중에 존재하는 과잉의 용액을 경사분리하는 단계; 및, 상기 나노 산화 아연 입자를 원심분리하는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 원심분리된 나노 산화 아연 입자를 진공 건조기 중에서 오산화인 상에서 건조시키는 단계를 더 포함하는 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  14. 아연 아세테이트 다이하이드레이트를 실온에서 N,N-다이메틸 폼아미드에 용해시켜 제 1 용액을 수득하는 단계; 에탄올에 수산화 나트륨을 용해시켜 알칼리 용액을 수득하는 단계; 상기 알칼리 용액을 상기 제 1 용액에 첨가하여 나노 산화 아연 입자의 용액을 수득하는 단계; 상기 용액에 아세톤을 첨가하여 나노 산화 아연 입자를 침전시키는 단계; 나노 산화 아연 입자를 포함하는 용액을 상기 나노 산화 아연 입자의 침전을 허용하는 분리 수단으로 옮기는 단계; 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 나노 산화 아연 입자를 회수하는 단계; 상기 분리 수단으로부터 회수한 나노 산화 아연 입자 중에 존재하는 과잉의 용액을 경사분리하는 단계; 및, 상기 나노 산화 아연 입자를 원심분리하는 단계를 포함하는 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  15. 제2항에 있어서, 첨가되는 알칼리 용액의 양은 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양의 5% 이상 과잉인 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  16. 제2항에 있어서, 첨가되는 알칼리 용액의 양이 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양에 5 내지 40% 과잉인 것인 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
  17. 아연 아세테이트 실온에서 다이하이드레이트를 N,N-다이메틸 폼아미드에 용해시켜 제 1 용액을 수득하는 단계; 캡핑제로서 옥틸아민을 상기 제 1 용액에 첨가하는 단계; 수산화 나트륨을 에탄올에 용해시켜 알칼리 용액을 수득하는 단계; 상기 알칼리 용액을 몰 반응에 필요한 알칼리 용액의 양에 5% 이상 과잉이 되도록 상기 제 1 용액에 첨가하여 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 수득하는 단계; 상기 용액에 아세톤을 첨가하여 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 침전시키는 단계; 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 포함하는 용액을 상기 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 침전을 허용하는 분리 수단으로 옮기는 단계; 상기 분리 수단으로부터 상기 침전된 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 회수하는 단계; 상기 분리 수단으로부터 회수된 캡핑된 나노 산화 아연 입자 중에 존재하는 과잉의 용액을 경사분리하는 단계; 및, 상기 캡핑된 나노 산화 아연 입자를 원심분리하는 단계를 포함하는 캡핑된 나노 산화 아연 입자의 실온 제조 방법.
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