KR101280018B1 - 고굴절률 티타니아 미세입자 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고굴절률의 티타니아 미세입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자를 준비하는 단계; 상기 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자의 표면에 쉘을 형성시켜 코어-쉘 구조의 입자를 형성하는 단계; 상기 코어-쉘 구조의 입자를 열처리하는 단계; 및 상기 열처리된 입자의 쉘을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 구형의 입자 형상에 변형이 없으면서 결정성인 고굴절률의 티타니아 미세입자를 효율적으로 제조할 수 있다.

Description

고굴절률 티타니아 미세입자 제조방법{Method for preparing titania　microspheres with high refractive index}
본 발명은 고굴절률의 티타니아 미세입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 구형의 입자 형상에 변형이 없으면서 결정성인 고굴절율 티타니아 미세입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
티타니아(titania, TiO2)는 결정성상에 따라 다르나 가시광 영역에서 흡수가 없는 상태에서 높은 굴절률을 갖는다. 아나타제(anatase) 상에서 약 2.3의 굴절률을 가지면 루타일(rutile) 상에서 약 2.7의 높은 굴절률을 갖는다. 이러한 높은 굴절율의 물질은 입자 형태로 제조되면 광산란 현상이 두드러짐에 따라 페인트 및 다양한 광학 필름 등의 원천 소재로 사용될 수 있다.
광산란이 특히 강하게 일어나는 100 나노미터(nm) 이상 수 마이크로미터(㎛)이하의 티타니아 미세입자는 졸겔(sol-gel)법을 통하여 제조하는 방법이 아래 (1)~(4)와 같이 여러가지 문헌에서 보고된바 있다.
(1)Yuchuan Cheng, JianjunGuo, Xuehui Liu, Aihua Sun, GaojieXu, Ping Cui, Journal of Materials Chemistry, 2011, 21, 5051,
(2)HyungKyun Yu, Gi-Ra Yi, Ji-Hwan Kang, Young-Sang Cho, Vinothan N. Manoharan,David J. Pine, Seung-Man Yang, Chem. Mater., 2008, 20, 2704-2710,
(3)Shunsuke Tanaka, Daisuke Nogami, NatsukiTsuda, Yoshikazu Miyake, Journal of Colloid and Interface Science 2009, 334, 188-194,
(4)Tadao Sugimoto, Takashi Kojima, Journal of Physical Chemistry C 2008, 112, 18760-18771.
그러나, 상기 문헌들의 방법에 의하면, 비정질의 입자에 국한되며 열처리를 통하여 결정화시킬 수 있으나 이 경우 입자간의 융착으로 인해 구형의 입자 형상에 변형을 일으킬 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 구형의 입자 형상에 변형이 없으면서 결정성인 고굴절률의 티타니아 미세입자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 (a)유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자를 준비하는 단계; (b)상기 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자의 표면에 쉘을 형성시켜 코어-쉘 구조의 입자를 형성하는 단계; (c)상기 코어-쉘 구조의 입자를 열처리하는 단계; 및 (d)상기 열처리된 입자의 쉘을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법을 제공한다.
상기 비정질 티타니아 입자는 졸겔법을 이용하여 제조할 수 있다.
상기 유기아민은 프로필아민(propylamine), 부틸아민(butylamine), 도데실아민(dodecylamine), 헥사데실아민 (hexadecylamine), 아닐린(aniline) 및 피리딘(pyridine)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것일 수 있다.
상기 코어-쉘 구조의 입자를 형성하는 단계에서 상기 쉘은 실리카 쉘 또는 고분자 쉘일 수 있다.
상기 실리카 쉘은 실리콘알콕사이드(Silicon alkoxide)류 또는 알콕시실릴기를 가진 (메타)아크릴레이트류를 전구체로 사용하여 형성될 수 있다.
상기 고분자 쉘은 방향족 비닐화합물 또는 (메타)아크릴레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 단량체로부터 제조될 수 있다.
상기 고분자 쉘은 비이온성 계면활성제 또는 양친성 블록공중합체를 사용하여 제조될 수 있다.
상기 실리카 쉘은 공기 분위기에서 열처리를 수행할 수 있다.
상기 고분자 쉘을 산소가 없는 분위기에서 열처리를 하여 탄화된 쉘을 제조할 수 있다.
상기 열처리된 입자의 쉘을 제거하는 단계에서 상기 실리카 쉘은 불산을 사용하여 제거할 수 있다.
상기 열처리된 입자의 쉘을 제거하는 단계에서 상기 고분자 쉘은 산소가 있는 분위기에서 약 300~500℃에서 열처리를 수행하여 제거할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 구형의 입자 형상에 변형이 없으면서 결정성인 고굴절률의 티타니아 미세입자를 효율적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 도데실아민을 포함한 비정질티타니아 입자의 주사전자현미경 사진.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 도데실아민을 포함한 비정질티타니아 입자의 주사전자현미경 사진.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 실리카쉘-티타니아-도데실아민 코어 복합입자의 주사전자현미경 사진.
도 4 는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 입자의 주사전자현미경 사진.
도 5 는 본 발명의 실시예 7에 따라 제조된 탄소 쉘-티타니아-도데실아민 코어 복합입자의 주사전자현미경 사진.
본 발명의 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법은 (a) 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자를 준비하는 단계; (b) 상기 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자의 표면에 쉘을 형성시켜 코어-쉘 구조의 입자를 형성하는 단계; (c) 상기 코어-쉘 구조의 입자를 열처리하는 단계; 및 (d) 상기 열처리된 입자의 쉘을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 본 발명에 따른 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법의 각 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다.
(a) 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자를 제조하는 단계
유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자는 졸-겔법(sol-gel method)을 이용하여 제조할 수 있다.
우선 용매를 준비하고 촉매를 혼합한 후 전구체를 투입하고 3시간 이상 반응을 통하여 상온에서 균일한 크기의 티타니아 미세입자를 제조할 수 있다. 제조된 티타니아 미세입자에는 유기아민이 포함될 수 있다.　
상기 전구체로는 티타늄 메톡사이드(titanium methoxide), 티타늄 에톡사이드(titanium ethoxide), 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide) 등의 티타늄 알콕사이드(titanium alkoxode) 등을 사용할 수 있고, 상기 용매로는 알코올류와 아세토니트릴(Acetonitrile) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 촉매로는 유기 아민(organic amine)과 증류수를 사용할 수 있다.
상기 유기 아민으로는 프로필아민(propylamine), 부틸아민(butylamine), 도데실아민(dodecylamine), 헥사데실아민 (hexadecylamine), 아닐린(aniline), 피리딘(pyridine) 등을 사용할 수 있다.　알콜류로는 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 부탄올(butanol) 등이 사용될 수 있다.
티타니아 형성 과정에서 반응속도를 증가시키는 상기 증류수의 양을 감소시켜 형성되는 입자의 크기를 줄일 수도 있다.
또한, 1차 핵 제조 후 2차 핵 성장을 통하여 입자의 크기를 조절할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 1차 핵 성장으로 얻을 수 없는 크기의 티타니아 입자를 제조할 수 있으며, 1차 핵 형성 후 열처리를 통하여 굴절률을 조절하고 2차 성장을 통하여 낮은 굴절률 입자를 제조할 수도 있다. 2차 성장 과정에서 입자의 농도를 높게 하면 두 개 입자가 성장과정에서 붙어서 땅콩 모양의 입자를 얻을 수도 있다.
반응 후에 입자는 원심분리 후 알콜류를 사용하여 재분산하는 과정을 반복함으로써 미반응물 등을 제거하게 된다.
(b) 코어-쉘 입자를 제조하는 단계
후술하는 (c) 단계에서 열처리를 통해 결정화시킬 때 입자간의 융착으로 인해 구형의 입자 형상에 변형을 일으키는 종래의 문제점을 해결하기 위해 상기 (a) 단계에서 얻어진 상기 티타니아 미세 입자를 코어로 하고 보호층으로서 쉘 입자를 상기 티타니아 미세 입자 표면에 형성시킨다.
상기 보호층으로는 실리카 쉘을 형성시킬 수도 있고, 고분자 쉘을 형성시킬 수도 있다.
(a) 단계에서 얻어진 상기 티타니아 미세입자는 보호층쉘을 형성시키기 전에 알코올 또는 증류수에 분산될 수 있으며 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrollidone) 등의 계면활성제를 사용할 수도 있다.
실리카 쉘을 제조하기 위하여 테트라메틸오르토실리케이트(tetramethylorthosilicate,TMOS) 테트라에틸오르토실리케이트(tetraethylorthosilicate,TEOS) 등을 예로 들 수 있는 실리콘 알콕사이드(Silicon alkoxide)류 또는 3-트리메톡시실릴프로필메타크리레이트(3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate(TPM))등의 알콕시실릴기를 가진 (메타)아크릴레이트류를 전구체로 사용하며 촉매로는 암모니아, 수산화 나트륨, 테트라메틸암모튬하이드록사이드 (tetramethylammonium hydroxide) 등을 사용할 수 있다. 암모니아의 농도와 실리카 전구체의 농도를 조절함으로써 쉘 두께를 조절할 수 있다.
고분자 쉘은 상기 티타니아 미세입자 표면을 3-트리메톡시실릴프로필메타크리레이트 등의 중합 가능한 기를 포함한 실란 커플링제를 이용하여 개질한 후에 스티렌(Styrene) 등의 방향족 비닐화합물 또는 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate)등의 (메타)아크릴레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 단량체를 사용하여 분산중합법을 통하여 제조할 수 있다.
분산 중합법에서는 단량체 내에 존재하는 충진 컬럼을 통해 중합억제제를 제거하고, 단량체를 질소 기류 하에서 혼합한다. 개시제로는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobis (isobutyronitrile))을 사용하고, 안정화제로는 폴리비닐피롤리돈(Poly(vinyl pyrrolidone))을 사용한다.
한편 중합과정을 거치지 않고 분자량이 높은 비이온성 계면활성제(Tween 20, Brij 계열), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrollidone), 또는 양친성 블록공중합체(Pluronic F108, P123 등)를 사용하여 얇은 고분자 막을 제조할 수도 있다.
(c) 열처리하는 단계
졸겔법을 통하여 얻어진 티타니아 미세입자는 비정질 구조이고 유기물이 일정성분 이상 포함하고 있어 굴절률이 2.0 미만이다. 2.0 이상의 높은 굴절률을 얻기 위해서는 열처리를 통한 결정화 과정이 필요하다. 하지만, 이 과정에서 입자들이 서로 일부 표면이 융착되어 구형의 형상이 변하는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 (b) 단계에서 보호층인 쉘을 형성하였다.
실리카 쉘을 보호층으로 형성시킨 경우는 공기 분위기에서 열처리를 수행하고 고분자 쉘을 보호층으로 형성시킨 경우에는 산소가 없는 분위기에서 열처리를 하여 탄화된 쉘을 제조한다. 이때 실리카 쉘 또는 탄화된 쉘은 내부의 티타니아가 결정화되면서 구형의 형상에 변형이 일어나지 않도록 하는 보호층으로 작용한다. 결정화는 약 500℃에서 아나타제 상이 형성되고 900℃근방에서 루타일 상이 형성되므로 열처리 온도를 조절하여 원하는 상을 얻을 수 있다.
(d) 쉘을 제거하는 단계
상기 열처리 과정에서 온도에 따라서 쉘은 일정 부분 변형이 일어나더라도 내부의 코어는 변형없이 결정화가 진행된다. 이로부터 쉘을 제거하면 최종적으로 구형의 결정성인 고굴절율의 티타니아 미세입자를 얻을 수 있다.
실리카쉘이 보호층으로 형성된 경우에는 불산 등의 실리카를 선택적으로 에칭하는 산을 사용하여 쉘을 제거하게 되고, 탄화된 쉘의 경우에는 산소가 있는 분위기에서 약 300~500℃에서 열처리를 수행함으로써 입자간 융착 없이 쉘을 제거할 수 있다.
한편, 실리카 쉘을 갖는 코어-쉘 티타니아 미세입자의 경우에도 그 위에 유기물 쉘을 추가로 제조하고 열처리를 수행하여 탄화시킨 후에 다시 탄화된 층을 열처리를 통하여 제거하면 높은 굴절률의 코어를 갖는 코어-쉘 구조의 미세입자를 제조할 수도 있다.
상기 (d) 단계 이후, 얻어진 티타니아 미세입자의 표면에 유기, 무기 화합물 또는 금속 나노 입자를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 특정 반응기를 포함하는 실란 커플링제를 사용하여 부착할 수도 있다.
또한, 상기 (d) 단계 이후, 실리카 또는 고분자 물질을 코팅하여 코어-쉘 미세입자를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 고굴절율 티타니아 미세입자는 광산란이 매우 높은 백색 필름의 제조, 광자결정 또는 광자 유리 제조를 위한 물질로 사용되거나 전자종이, 센서용 입자 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 높은 굴절률을 갖는 티타니아 미세입자의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
<실시예 1>
메탄올 115g과 아세토나트릴(Acetonitrile) 36g을 플라스크 안에 넣은 후, 증류수 0.432g과 도데실아민 0.788㎖를 넣고 10분간 500rpm으로 교반하여 혼합하였다. 다음으로 1.212g의 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium teraisopropoxide)를 투입하고 3시간 동안 교반하여 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자를 제조하였다.
3시간 반응 후에 원심분리를 이용하여 입자를 가라앉히고 물이나 에탄올을 넣고 초음파를 가하여 재분산하였다.
얻어진 입자는 도1에 보인 바와 같이 전자현미경으로 관찰하였으며 약 800nm크기로 균일하였다.
<실시예2>
메탄올 115g과 아세토나트릴(Acetonitrile) 36g을 플라스크 안에 넣은 후, 증류수 0.732g과 도데실아민 0.788㎖를 넣고 10분간 500rpm으로 교반하여 혼합하였다. 다음으로, 1.212g의 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium teraisopropoxide)를 추가하고 3시간 동안 교반하여 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자를 제조하였다.
3시간 반응 후에 원심분리를 이용하여 입자를 가라앉히고 물이나 에탄올을 넣고 초음파를 가하여 재분산하였다.
얻어진 입자는 도2에 보인 바와 같이 전자현미경으로 관찰하였으며 약 400nm크기로 균일하였다.
<실시예 3>
1차 핵 제조 후 2차 핵 성장을 통하여 입자의 크기를 다음과 같이 조절하였다.
1차 핵을 제조하기 위하여 실시예1에서 시행한 바와 같이 메탄올 115g과 아세토나트릴(Acetonitrile) 36g을 플라스크 안에 넣은 후, 증류수 0.432g 및 도데실아민 0.788㎖를 넣고 10분간 500rpm으로 교반하여 혼합하였다. 1.212g의 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide)를 추가하고 3시간 동안 교반하여 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자를 제조하였다. 이 중 30㎖를 취하여 원심분리를 이용하여 입자를 가라앉히고 메탄올 30g 과 아세토니트릴 10g에 재분산하고 증류수 0.115g과 도데실아민 0.1g을 넣고 티타늄 테트라이소프로폭사이드 0.1g을 추가하였다. 3시간 동안 교반하여 약 1.2 ㎛크기의 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자를 제조하였다.
<실시예 4>
도데실아민을 포함한 비정질 티타니아 입자의 2차 성장 과정에서 실시예 3 대비 입자의 농도를 높게 하여 다음과 같이 두 개 입자가 성장과정에서 붙어서 형성된 땅콩 모양의 입자를 얻을 수 있었다.　
1차 핵을 제조하기 위하여 실시예1에서 시행한 바와 같이 메탄올 115g과 아세토나트릴(Acetonitrile) 36g을 플라스크 안에 넣은 후, 증류수 0.432g, 도데실아민 0.788㎖를 넣고 10분간 500rpm으로 교반하여혼합하였다. 1.212g의 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetraisopropoxide)를추가하고 3시간 동안 교반하여 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자를 제조하였다. 이 중 50㎖를 취하여 원심분리를 이용하여 입자를 가라앉히고 메탄올 30g 과 아세토니트릴 10g에 재분산하고 증류수 0.115g과 도데실아민 0.1g을 넣고 티타늄 테트라이소프로폭사이드 0.1g을 추가하였다. 3시간 동안 교반하여 약 1.0 ㎛크기의 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자가 두 개씩 붙어 있는 땅콩 모양과 1.2㎛크기의 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자가 혼합되어 있는 용액을 제조하였다.
<실시예 5>
실리카 쉘을 형성하기 위하여, 실시예 1에서 제조된 도데실아민을 포함한 비정질 티타니아 입자 중 30㎖를 취하여 원심분리와 재분산을 통하여 에탄올 50㎖에 분산시켰다.　 에탄올 분산액에 암모니아 (28%) 수용액을 2㎖ 추가하고 테트라에틸오르토실리케이트(Tetraethyl orthosilicate)를 4㎖투입하여 4시간 동안 교반하면서 반응을 실시하였다.
얻어진 입자는 100nm두께의 실리카 쉘을 가진 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자이며, 공기 분위기에서 500℃에서 2시간 동안 열처리를 함으로써 티타니아-실리카 코어-쉘 입자를 제조하였다.
상기 코어-쉘 입자를 불산을 사용하여 산처리 하여 쉘을 제거하여 최종적으로 티타니아 미세 입자를 제조하였고, 얻어진 입자는 도3에 보인 바와 같이 전자현미경으로 관찰하였다. 얻어진 입자의 굴절율을 레이저 간섭법(Optics Express, 15(26), 18275-18282 (2007))으로 측정한 결과 2.2이었다.
<실시예 6>
실리카쉘을 형성하기 위하여, 실시예 1에서 제조된 도데실아민을 포함한 비정질 티타니아 입자 중 30㎖취하여 원심분리와 재분산을 통하여 증류수 50㎖에 분산시켰다.　상기 분산액에 암모니아 (28%) 수용액을 2㎖ 추가하고 3-트리메톡시실릴프로필메타크리레이트(3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate(TPM))를 4㎖투입하여 4시간 동안 교반하면서 반응을 실시하였다.
얻어진 입자는 200nm 두께의 실리카쉘을 가진 도데실아민을 포함한 비정질의 티타니아 입자이다. 상기 입자를 공기 분위기에서 500℃에서 2시간 동안 열처리를 함으로써 티타니아-실리카 코어-쉘 입자를 제조하였다.
상기 코어-쉘 입자를 불산을 사용하여 산처리 하여 쉘을 제거하여 최종적으로 티타니아 미세 입자를 제조하였고, 얻어진 입자의 굴절율을 레이저 간섭법(Optics Express, 15(26), 18275-18282 (2007))으로 측정 한 결과 2.2이었다.
<실시예 7>
고분자 쉘을 형성하기 위하여, 실시예 3에서 제조된 도데실아민을 포함한 비정질 티타니아 입자를 에탄올에 분산시킨 용액(10wt%) 10㎖과 에탄올에 용해시킨 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrollidone, 중량평균분자량: 15,000)용액(20wt%) 10㎖을 혼합하여 도데실아민을 포함한 비정질 티타니아 입자표면에　폴리비닐피롤리돈 코팅막을 형성시켰다.
다음으로 질소 분위기에서 500℃에서 2시간 동안 열처리를 하여 탄화된 쉘을 제조하였다. 이 후, 산소 분위기에서 500℃에서 2시간 동안 열처리 하여 쉘을 제거하였고, 얻어진 입자는 전자현미경으로 관찰한 결과를 도 5에 나타내었다.
<비교예1>
실시예 1에서 제조된 도데실아민을 포함한 비정질 티타니아 입자에 쉘을 형성시키지 않고 공기 분위기에서 500℃에서 2시간 동안 열처리를 하였다.
얻어진 입자는 도 4에 보인 바와 같이 전자현미경으로 관찰하였으며 그 결과 균일하지 못하고 입자간의 융착으로 인해 구형의 입자 형상에 변형을 일으킨 상태임을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. (a)유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자를 준비하는 단계;
    (b)상기 유기아민을 포함한 비정질 티타니아 입자의 표면에 쉘을 형성시켜 코어-쉘 구조의 입자를 형성하는 단계;
    (c)상기 코어-쉘 구조의 입자를 열처리하는 단계; 및
    (d)상기 열처리된 입자의 쉘을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비정질 티타니아 입자는 졸겔법을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기아민은 프로필아민(propylamine), 부틸아민(butylamine), 도데실아민(dodecylamine), 헥사데실아민 (hexadecylamine), 아닐린(aniline) 및 피리딘(pyridine)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    코어-쉘 구조의 입자를 형성하는 단계에서 상기 쉘은 실리카 쉘 또는 고분자 쉘인 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실리카 쉘은 실리콘알콕사이드(Silicon alkoxide)류 또는 알콕시실릴기를 가진 (메타)아크릴레이트류를 전구체로 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 쉘은 방향족 비닐화합물 또는 (메타)아크릴레이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 단량체로부터 제조된 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 쉘은 비이온성 계면활성제 또는 양친성 블록공중합체를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 실리카 쉘은 공기 분위기에서 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 쉘을 산소가 없는 분위기에서 열처리를 하여 탄화된 쉘을 제조하는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 실리카 쉘을 불산을 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 쉘을 산소가 있는 분위기에서 300~500℃에서 열처리를 수행하여 제거하는 것을 특징으로 하는 고굴절률 티타니아 미세입자의 제조방법.
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KR20010082910A (ko) * 2000-02-22 2001-08-31 오승모 무기질 주형 입자를 이용한 나노세공을 가진 탄소재료의제조방법
KR20090051303A (ko) * 2007-11-19 2009-05-22 재단법인서울대학교산학협력재단 산화티타늄/고분자 코어-셀 나노입자의 제조 방법과고굴절율 투명 고분자 박막 나노복합재료에의 응용
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