KR101449643B1 - Fabrication Method of Metal Oxide Nanotube - Google Patents
Fabrication Method of Metal Oxide Nanotube Download PDFInfo
- Publication number
- KR101449643B1 KR101449643B1 KR1020130028645A KR20130028645A KR101449643B1 KR 101449643 B1 KR101449643 B1 KR 101449643B1 KR 1020130028645 A KR1020130028645 A KR 1020130028645A KR 20130028645 A KR20130028645 A KR 20130028645A KR 101449643 B1 KR101449643 B1 KR 101449643B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal oxide
- nanowire
- selenium
- precursor
- linker compound
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G9/00—Compounds of zinc
- C01G9/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
- C01B19/02—Elemental selenium or tellurium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
- C01G19/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
- C01P2004/13—Nanotubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
본 발명은 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 본 발명에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 a) 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어, 금속산화물 전구체, C1-C5의 저급알콜 및 물을 함유하는 혼합액을 제조하는 단계; b) 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계; 및 c) 상기 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 나노와이어를 제거하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 단계;를 포함한다.A method for producing a metal oxide nanotube according to the present invention comprises the steps of: a) forming a nanowire, a metal oxide precursor, a C1-C5 Preparing a mixed solution containing a lower alcohol and water; b) hydrothermally reacting the mixed solution to produce a nanowire-metal oxide nanotube composite having a metal oxide layer on the surface of the nanowire; And c) removing the nanowires of the nanowire-metal oxide nanotube composite to produce a metal oxide nanotube.
Description
본 발명은 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 고품질의 금속산화물 나노튜브를 극히 용이한 방법으로 단시간에 대량생산 가능한 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing metal oxide nanotubes, and more particularly, to a method for mass-producing metal oxide nanotubes of high quality in a short time by an extremely easy method.
나노구조의 금속산화물은 고집적도, 고감도, 고선택성의 특성을 가져 전기, 광학분야에 반도체 금속산화물을 활용하고자 하는 다양한 연구가 시도되고 있다. 일 예로, ZnO, TiO2, SnO2등은 넓은 밴드갭을 가지며, 광투과도, 전기전도도 및 압전특성등이 우수함에 따라, 발광체, 태양전지, 가스센서, 바이오/화학센서, UV 레이저, LED, 전계효과 트랜지스터, 이차전지의 활물질등의 다양한 분야에 활용 가능하다. Nanostructured metal oxides have characteristics of high integration, high sensitivity, and high selectivity, and various studies have been attempted to utilize semiconductor metal oxides in electric and optical fields. For example, ZnO, TiO2, SnO 2 and the like, depending on the like having a wide band gap, the light transmittance, electrical conductivity, and the piezoelectric property superior, luminous material, solar cells, gas sensors, bio / chemical sensors, UV laser, LED, electroluminescent An effect transistor, an active material of a secondary battery, and the like.
대한민국 공개특허 제2005-0006635호와 같이, 금속산화물의 나노튜브는 기상 증착 또는 합성을 이용하여 제조되고 있다. 기상 증착 또는 합성을 이용하는 경우, 양질의 나노구조를 얻을 수 있으나, 에너지 소모가 높고, 공정 제어가 까다로우며, 대면적 처리 또는 대량 생산이 힘든 단점이 있다.
As disclosed in Korean Patent Publication No. 2005-0006635, metal oxide nanotubes are manufactured using vapor deposition or synthesis. When vapor deposition or synthesis is used, a high-quality nano structure can be obtained, but energy consumption is high, process control is difficult, and large area processing or mass production is difficult.
본 발명은 장단축비가 긴 금속산화물 나노튜브의 제조가 가능하며, 튜브 벽 두께가 균일한 고품질의 금속산화물 나노튜브의 제조가 가능하고, 간단하고 용이한 방법으로 고품질의 금속산화물 나노튜브를 대량생산 할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
The present invention enables the production of metal oxide nanotubes having long and short axial ratio, high quality metal oxide nanotubes with uniform tube wall thickness, and mass production of high quality metal oxide nanotubes by a simple and easy method And to provide a manufacturing method capable of improving productivity.
본 발명에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 a) 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어, 금속산화물 전구체, C1-C5의 저급알콜 및 물을 혼합하여, 혼합액을 제조하는 단계; b) 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계; 및 c) 상기 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 나노와이어를 제거하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 단계;를 포함한다.The method for producing a metal oxide nanotube according to the present invention comprises the steps of: a) mixing a nanowire, a metal oxide precursor, a lower alcohol of C1-C5 and water in which a magnetically-bonded monolayer of a linker compound is formed to prepare a mixed solution; b) hydrothermally reacting the mixed solution to produce a nanowire-metal oxide nanotube composite having a metal oxide layer on the surface of the nanowire; And c) removing the nanowires of the nanowire-metal oxide nanotube composite to produce a metal oxide nanotube.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 나노와이어는 셀레늄 나노와이어일 수 있다.In the method of manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, the nanowire may be selenium nanowire.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은, a) 단계 전, 나노와이어가 분산된 분산액에 티올기를 함유하며 히드록시기 또는 카르복시기를 함유하는 링커화합물을 투입한 후 초음파 인가하여, 상기 금속산화물 전구체의 화학 흡착(chemisorption) 장소를 제공하는 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어를 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A method for preparing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a) adding a linker compound containing a thiol group and containing a hydroxyl group or a carboxyl group to a nanowire- And preparing a nanowire having a self-assembled monolayer of a linker compound providing a site of chemisorption of the metal oxide precursor.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 금속산화물 전구체의 금속은 Sn, Zn 및 Ti에서 하나 이상 선택된 것일 수 있으며, 상기 금속산화물 전구체는 금속알콕사이드, 금속아세테이트, 금속할라이드, 금속옥시설페이트 및 이들의 함수물에서 하나 이상 선택된 것일 수 있다.In the method of manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, the metal of the metal oxide precursor may be at least one selected from the group consisting of Sn, Zn, and Ti, and the metal oxide precursor may include metal alkoxide, Halide, metal oxysulfate, and their hydrates.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 수열반응은 110 내지 130℃의 온도로 수행될 수 있다.In the method of manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, the hydrothermal reaction may be performed at a temperature of 110 to 130 ° C.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 c) 단계에서 나노와이어는 열적 승화In the method for manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, in the step c), the nanowire is thermally sublimated
에 의해 제거될 수 있다.Lt; / RTI >
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 a) 단계는 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어가 C1-C5의 저급 알코올에 분산된 분산액에 금속산화물 전구체가 C1-C5의 저급 알코올에 용해된 전구체액을 혼합한 후, 상기 분산액과 전구체액이 혼합된 액에 물을 첨가하여 수행될 수 있다.In the method of manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, in the step a), a metal oxide precursor is mixed with a dispersion of a C1-C5 lower alcohol in which a nanowire having a self- Mixing a precursor body fluid dissolved in a lower alcohol, and then adding water to the mixture of the dispersion and the precursor body fluid.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 분산액과 상기 전구체액의 혼합시, 나노와이어 1g에 대하여, 5 내지 30μMole의 금속산화물 전구체가 혼합될 수 있다.In the method of manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, when the dispersion and the precursor solution are mixed, 5 to 30 mu Mole of metal oxide precursor may be mixed with 1 g of the nanowire.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 상기 분산액과 상기 전구체액이 혼합된 액의 저급 알코올 : 첨가되는 물의 부피비는 1 : 0.05 내지 0.2일 수 있다.
In the method for producing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, the volume ratio of the lower alcohol to the precursor body fluid may be 1: 0.05 to 0.2.
본 발명에 따른 제조방법은 다양한 금속산화물 나노튜브를 극히 용이한 방법을 통해 대량생산 할 수 있는 장점이 있으며, 제조되는 길이가 길고 극히 균일한 두께를 갖는 고품질의 금속산화물 나노튜브를 제조할 수 있는 장점이 있으며, 우수한 생산성을 갖는 장점이 있다.
The manufacturing method according to the present invention is advantageous in that various metal oxide nanotubes can be mass-produced by an extremely easy method, and a metal oxide nanotube having a long length and a very uniform thickness can be manufactured And there is an advantage of having excellent productivity.
도 1(a) 및 도 1(b)는 제조예에서 제조된 셀레늄 나노와이어의 주사전자현미경사진이며, 도 1(c)는 셀레늄 나노와이어의 투과전자현미경 사진이며, 도 1(d)는 셀레늄 나노와이어의 EDX(Energy Dispersive X-ray microanalysis) 분석 결과이다.
도 2는 제조예에서 제조된 셀레늄 나노와이어의 FT-IR((Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 분석 결과이다.
도 3(a)는 실시예 1에서 수열반응에 의해 생성된 생성물을 관찰한 주사전자현미경 사진이며, 도 3(b)는 실시예 1에서 수열반응에 의해 생성된 생성물의 EDX(Energy Dispersive X-ray microanalysis) 분석 결과이다.
도 4(a)는 실시예 1에서 제조된 타이타늄산화물 나노튜브의 X-선 회결 결과를 도시한 것이며, 도 4(b)는 실시예 1에서 제조된 타이타늄산화물 나노튜브의 EDX분석 결과를 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 타이타늄산화물 나노튜브의 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 타이타늄산화물 나노튜브의 투과전자현미경 사진이다.
도 7(a)은 실시예 2에서 수열반응에 의해 생성된 생성물을 관찰한 주사전자현미경 사진이며, 도 7(b)는 실시예 2에서 제조된 주석산화물 나노튜브를 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 8은 실시예 2에서 제조된 주석산화물 나노튜브의 X-선회절 패턴(도 8(a)), EDX 분석결과(도 8(b)) 및 투과전자현미경 관찰 사진(도 8(c) 및 (d))을 도시한 것이다.
도 9(a) 및 (b)는 실시예 3에서 수열반응에 의해 생성된 생성물을 관찰한 주사전자현미경 사진(도 9(a)) 및 EDX 분석 결과(도 9(b))이며, 도 9(c) 및 (d)는 실시예 3에서 제조된 아연산화물 나노튜브를 관찰한 주사전자현미경 사진(도 9(c)) 및 EDX 분석 결과(도 9(d))이다.1 (a) and 1 (b) are SEM micrographs of selenium nanowires produced in the production example. Fig. 1 (c) is a transmission electron microscope photograph of selenium nanowires. The results of EDX (Energy Dispersive X-ray microanalysis) analysis of nanowires.
2 is a Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) analysis result of the selenium nanowire produced in the production example.
FIG. 3 (a) is a scanning electron microscopic (SEM) image of a product produced by hydrothermal reaction in Example 1, and FIG. 3 (b) ray microanalysis.
4 (a) shows the result of X-ray crystallization of the titanium oxide nanotube prepared in Example 1, and FIG. 4 (b) shows the result of EDX analysis of the titanium oxide nanotube prepared in Example 1 will be.
5 is a scanning electron microscope (SEM) image of the titanium oxide nanotube prepared in Example 1. Fig.
6 is a transmission electron microscope photograph of the titanium oxide nanotube manufactured in Example 1. FIG.
7 (a) is a scanning electron microscope (SEM) image of a product produced by a hydrothermal reaction in Example 2, and FIG. 7 (b) is a scanning electron microscopic image of tin oxide nanotubes prepared in Example 2 .
8 is a graph showing the X-ray diffraction pattern (FIG. 8 (a)), the EDX analysis result (FIG. 8 (b)), and the transmission electron microscope photograph (d)).
9 (a) and 9 (b) are a scanning electron micrograph (FIG. 9 (a)) and an EDX analysis result (FIG. 9 (b)) observing the product produced by the hydrothermal reaction in Example 3, (c) and (d) are scanning electron micrographs (FIG. 9 (c)) and EDX analysis results (FIG. 9 (d)) of the zinc oxide nanotubes prepared in Example 3.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 금속산화물 나노튜브의 제조방법을 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, a method of manufacturing the metal oxide nanotube of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.
본 발명에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 a) 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어, 금속산화물 전구체, C1-C5의 저급알콜 및 물을 함유하는 혼합액을 제조하는 단계; b) 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계; 및 c) 상기 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 나노와이어를 제거하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 단계;를 포함한다.The method for producing a metal oxide nanotube according to the present invention comprises the steps of: a) preparing a mixed solution containing a nanowire having a self-bonding monolayer of a linker compound, a metal oxide precursor, a lower alcohol of C1-C5, and water; b) hydrothermally reacting the mixed solution to produce a nanowire-metal oxide nanotube composite having a metal oxide layer on the surface of the nanowire; And c) removing the nanowires of the nanowire-metal oxide nanotube composite to produce a metal oxide nanotube.
본 발명에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 수열 합성(Hydrothermal Synthesis)을 이용하여, 금속산화물 나노튜브를 제조한다. 본 발명은 수열 합성을 이용하여 금속산화물 나노튜브를 제조함에 따라, ALD(atomic layer deposition)나 CVP(chemical vapor deposition)와 같은 기상 합성 대비, 상대적으로 완화된 공정 조건에서 합성 가능하며, 설비 구축 비용 또한 저렴하여 경제적이며, 단시간의 저온 공정을 통해 금속산화물 나노튜브를 대량생산 가능하고, 상업화 가능한 방법이다.The method for preparing a metal oxide nanotube according to the present invention uses hydrothermal synthesis to produce a metal oxide nanotube. According to the present invention, metal oxide nanotubes can be synthesized using hydrothermal synthesis, and can be synthesized under relatively relaxed process conditions compared to gas phase synthesis such as atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVP) Also, it is economical and economical, and it is possible to mass-produce metal oxide nanotubes through a low-temperature process in a short time and commercialize them.
수열 합성을 이용한 금속산화물 나노튜브를 제조함에 있어, 금속산화물 나노튜브의 벽(튜브 벽) 두께를 균일하게 형성하고, 치밀한 벽을 형성하기 위해서는 수열 합성시의 금속산화물의 균질 핵생성(homogeneous nucleation)의 방지 및 나노와이어 표면에서 금속산화물의 불균일한 이종 핵생성을 방지하는 것이 필요하다.In the production of metal oxide nanotubes by hydrothermal synthesis, homogeneous nucleation of the metal oxide during hydrothermal synthesis is required to uniformly form the wall (tube wall) thickness of the metal oxide nanotube and form a dense wall, And to prevent non-uniform heterogeneous nucleation of the metal oxide at the nanowire surface.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어와 금속산화물 전구체를 함유하는 혼합액을 수열반응한 후, 나노와이어를 제거함으로써 금속산화물 나노튜브를 제조할 수 있다.As described above, in the method for preparing a metal oxide nanotube according to the present invention, after hydrothermal reaction is performed with a mixed solution containing a nanowire having a self-bonding monolayer of a linker compound formed thereon and a metal oxide precursor, Can be produced.
나노와이어는 금속산화물 나노튜브를 제조하기 위한 템플릿(template)으로, 나노와이어의 표면에 링커화합물의 자기결합 단분자층이 결합되어 있음에 따라, 금속산화물 전구체가 나노와이어의 표면에 자발적으로 균일하고 균질하게 결합되어, 금속산화물의 균질한 이종 핵생성을 가능하게 한다.The nanowire is a template for the production of metal oxide nanotubes. The metal oxide precursor is spontaneously uniform and homogeneous on the surface of the nanowire as the monolayer of the linker compound is bonded to the surface of the nanowire To enable homogeneous heterogeneous nucleation of the metal oxide.
즉, 자기결합 단분자층을 형성하는 링커화합물은 나노와이어와 자발적으로 화학 결합하는 일 말단기와 금속산화물 전구체와 자발적으로 화학 결합하는 다른 일 말단기를 포함할 수 있다. 금속산화물 전구체는 나노와이어 표면에 결합된 링커화합물의 다른 일 말단기와의 결합에 의해, 템플릿인 나노와이어 표면에 균일하고 균질하게 화학흡착(chemisorption)되어, 수열 반응에 의해 나노와이어 표면에 균일한 두께의 치밀한 금속산화물 층의 형성을 가능하게 한다.That is, the linker compound forming the self-assembled monolayer may comprise a monovalent group that spontaneously chemically bonds with the nanowire and another monovalent group that spontaneously chemically bonds with the metal oxide precursor. The metal oxide precursor is uniformly and homogeneously chemisorbed onto the template nanowire surface by bonding with the other one end group of the linker compound bonded to the nanowire surface and is uniformly deposited on the surface of the nanowire by the hydrothermal reaction To form a dense metal oxide layer.
또한, 이러한 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어 및 금속산화물 전구체를 수열 합성하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 경우, 링커화합물에 의해 금속산화물 전구체가 나노와이어의 표면에 결합될 수 있음에 따라, 금속산화물 전구체를 과량으로 투입하지 않아도, 나노와이어 표면에서의 이종 핵생성이 원활하고 균일하게 발생함에 따라, 금속산화물 전구체의 사용량을 줄일 수 있으며, 금속산화물 전구체의 양을 조절하여 금속산화물 나노튜브의 튜브벽 두께를 용이하게 제어할 수 있다. 즉, 링커화합물의 자기결합 단분자층에 의해 금속산화물 전구체가 나노와이어 표면에 결합되어 있음에 따라, 수열반응에 의해, 금속산화물의 핵생성이 나노와이어 표면에서 균일하고 균질하게 발생하게 되며, 투입된 금속산화물 전구체의 양에 따라, 생성된 핵의 성장 정도가 제어될 수 있어, 금속산화물 나노튜브의 튜브벽 두께를 용이하게 조절할 수 있다. In addition, in the case of preparing metal oxide nanotubes by hydrothermal synthesis of the nanowires and metal oxide precursors formed with the self-bonding monolayer of the linker compound, the metal oxide precursor can be bonded to the surface of the nanowire by the linker compound, The amount of the metal oxide precursor can be reduced and the amount of the metal oxide precursor can be controlled by adjusting the amount of the metal oxide precursor to form the metal oxide nanotube The tube wall thickness can be easily controlled. That is, since the metal oxide precursor is bonded to the surface of the nanowire by the self-bonding monolayer of the linker compound, nucleation of the metal oxide is generated uniformly and homogeneously on the surface of the nanowire by the hydrothermal reaction, According to the amount of the precursor, the degree of growth of the generated nuclei can be controlled, and the thickness of the tube wall of the metal oxide nanotube can be easily controlled.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법에 있어, 나노와이어는 셀레늄 나노와이어인 특징이 있다. In the method of manufacturing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention, the nanowire is characterized by being selenium nanowire.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 a1) 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어, 금속산화물 전구체, C1-C5의 저급알콜 및 물을 함유하는 혼합액을 제조하는 단계; b1) 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 셀레늄 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 셀레늄 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계; 및 c1) 상기 셀레늄 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 셀레늄 나노와이어를 제거하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Specifically, a method for producing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a1) mixing a selenium nanowire, a metal oxide precursor, a lower alcohol of C1-C5, and water, in which a magnetically bonded monolayer of a linker compound is formed, Producing; b1) preparing a selenium nanowire-metal oxide nanotube composite having a metal oxide layer on the surface of the selenium nanowire by hydrothermal reaction of the mixed solution; And c1) removing the selenium nanowire of the selenium nanowire-metal oxide nanotube composite to produce a metal oxide nanotube.
금속산화물 나노튜브는 금속산화물 특유의 브리틀(brittle)한 특성에 의해, 속빈 1차원 나노구조인 나노튜브의 형상으로 제조되는 경우, 그 물리적 강도가 약해 제조과정에서 파손될 위험이 매우 높다. 이러한 금속산화물 고유의 특성에 의해, 생산성이 감소될 수 밖에 없는데, 템플릿으로 셀레늄 나노와이어를 사용함으로써, 이러한 금속산화물 나노튜브가 제조과정에서 물리적 충격에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 셀레늄 나노와이어의 셀레늄은 황과 자발적으로 결합할 수 있음에 따라, 티올기를 일 말단기로 갖는 자기결합 단분자층이 용이하고 안정적으로 형성될 수 있다. 또한, 고분자와 같은 유기물 대비 그 강도가 우수하고, 영률 및 경도가 매우 낮아 물리적 충격에도 쉽게 파손되지 않으며, 또한, 극히 낮은 온도에서 열적 승화에 의해 제거 가능한 장점이 있다. When metal oxide nanotubes are produced in the form of nanotubes which are hollow one-dimensional nanostructures due to the brittle characteristic inherent to metal oxides, the physical strength thereof is weak and the risk of breakage in the manufacturing process is very high. Due to the inherent properties of the metal oxide, the productivity is inevitably reduced. By using selenium nanowires as a template, it is possible to prevent such metal oxide nanotubes from being damaged by a physical impact during the manufacturing process. Since selenium of the selenium nanowire can spontaneously bind to sulfur, a self-bonding monolayer having a thiol group as a terminal group can be easily and stably formed. In addition, it has an excellent strength in comparison with an organic material such as a polymer, has a very low Young's modulus and hardness, and is not easily broken by physical impact, and can be removed by thermal sublimation at an extremely low temperature.
특히, 셀레늄 나노와이어를 템플릿으로 사용함으로써, 극히 낮은 온도, 구체적으로 150℃ 이상의 온도에서 열적 승화에 의해 제거 가능함에 따라, 금속산화물 나노튜브의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.In particular, by using the selenium nanowire as a template, the productivity and quality of the metal oxide nanotube can be improved by being able to be removed by thermal sublimation at an extremely low temperature, specifically at a temperature of 150 ° C or higher.
상세하게, 수열 합성에 의해 셀레늄 나노와이어 코어와 금속산화물 쉬스(sheath)의 코어-쉬스 복합체(상술한 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체에 해당)가 형성될 때, 쉬스를 형성하는 금속산화물의 결정성이 떨어지거나, 목적하는 결정상을 갖지 않거나, 보다 강도가 우수한 금속산화물 나노튜브의 제조를 위해, 금속산화물 입자의 결정화, 금속산화물 입자의 결정성장 및/또는 치밀화를 위한 후속 열처리가 수행될 수 있다. Specifically, when a selenium nanowire core and a metal oxide sheath core-sheath composite (corresponding to the nanowire-metal oxide nanotube composite described above) are formed by hydrothermal synthesis, crystals of a metal oxide forming a sheath For the production of metal oxide nanotubes with poor properties, no desired crystal phase, or higher strength, subsequent heat treatment for crystallization of metal oxide particles, crystal growth of metal oxide particles and / or densification may be performed .
본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 있어, 템플릿이 셀레늄 나노와이어인 경우, 이러한 후속 열처리 단계에서 셀레늄 나노와이어가 열적 승화되어 제거될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 있어, 셀레늄 나노와이어를 템플릿으로 사용함으로써, 템플릿의 제거를 위한 단계가 별도로 수행되지 않고 금속산화물 나노튜브를 제조할 수 있다.In a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, when the template is a selenium nanowire, the selenium nanowire can be thermally sublimated and removed in this subsequent heat treatment step. That is, in one embodiment of the present invention, by using the selenium nanowire as a template, metal oxide nanotubes can be produced without performing a separate step for removing the template.
즉, 상기 c) 단계의 나노와이어 제거 단계는 열적 승화에 의한 제거 단계일 수 있으며 셀레늄 나노와이어의 제거를 위한 열처리시, 금속산화물의 결정화, 결정성장 및/또는 치밀화가 동시에 이루어질 수 있다.That is, the step of removing nanowires in step c) may be a step of removing by thermal sublimation, and crystallization, crystal growth and / or densification of the metal oxide may be performed at the same time during the heat treatment for removing the selenium nanowire.
보다 구체적으로, 셀레늄 나노와이어 코어와 금속산화물 쉬스(sheath)의 코어-쉬스 복합체를 열처리하는 단계에 의해, 셀레늄 나노와이어가 열적 승화에 의해 제거되며, 금속산화물의 결정성 및/또는 강도를 증진시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속산화물 나노튜브의 제조방법은 a1) 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어, 금속산화물 전구체, C1-C5의 저급알콜 및 물을 함유하는 혼합액을 제조하는 단계; b1) 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 셀레늄 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 셀레늄 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계; 및 c1) 상기 셀레늄 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 셀레늄 나노와이어를 열처리하여, 셀레늄 나노와이어를 열적 승화에 의해 제거하며, 상기 금속산화물 나노튜브의 결정화, 결정성장 및 치밀화가 동시에 수행되는 단계;를 포함할 수 있다.More specifically, by heat treating the selenium nanowire core and the metal oxide sheath core-sheath composite, the selenium nanowire is removed by thermal sublimation and the crystallinity and / or strength of the metal oxide is enhanced . Accordingly, a method for preparing a metal oxide nanotube according to an embodiment of the present invention includes: a1) mixing a selenium nanowire, a metal oxide precursor, a lower alcohol of C1-C5, and water, in which a self-bonding monolayer of a linker compound is formed, Producing; b1) preparing a selenium nanowire-metal oxide nanotube composite having a metal oxide layer on the surface of the selenium nanowire by hydrothermal reaction of the mixed solution; And c1) heat treatment of the selenium nanowire of the selenium nanowire-metal oxide nanotube composite to remove selenium nanowire by thermal sublimation, and simultaneously crystallization, crystal growth and densification of the metal oxide nanotube are performed; . ≪ / RTI >
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 셀레늄 나노와이어를 템플릿으로 사용함으로써, 목적하는 금속산화물 나노튜브의 직경 및 길이가 극히 용이하게 제어될 수 있다. 상세하게, 셀레늄 나노와이어는 i)셀레늄 나노와이어는 셀레늄 산화 화합물을 함유하는 셀레늄 전구체 용액에 환원제를 첨가하는 단계; ii) i)단계의 생성물을 회수하여 세척하는 단계; 및 iii) 세척된 생성물을 C1-C5의 저급 알코올에 분산시켜 숙성하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. Further, according to one embodiment of the present invention, by using selenium nanowire as a template, the diameter and length of a desired metal oxide nanotube can be extremely easily controlled. Specifically, the selenium nanowire comprises i) a selenium nanowire comprising: adding a reducing agent to a selenium precursor solution containing a selenium oxide compound; ii) recovering and washing the product of step i); And iii) aging the washed product by dispersing it in a C1-C5 lower alcohol.
즉, 셀레늄 나노와이어는 단지 셀레늄 산화 화합물을 용해한 후, 환원제를 첨가하여 1차 생성물을 수득하고, 수득된 1차 생성물을 저급 알코올에 분산시켜 숙성시키는 극히 간단한 방법에 의해 제조될 수 있으며, i) 내지 iii)의 제조 단계가 모두 상온에서 수행 가능하다. That is, the selenium nanowire can be prepared by an extremely simple method of dissolving selenium oxide compound only, adding a reducing agent to obtain a primary product, and dispersing and mulling the obtained primary product into a lower alcohol, and i) To (iii) can all be carried out at room temperature.
상술한 바와 같이, 셀레늄 나노와이어는 극히 간단한 상온 공정을 통해 제조될 수 있으며, 반응 온도의 조절을 통해 나노와이어의 직경을 제어할 수 있으며, 반응 시간의 조절을 통해 나노와이어의 길이를 제어할 수 있다. 셀레늄 나노와이어의 직경 및 길이가 매우 용이하게 제어될 수 있음에 따라, 셀레늄 나노와이어를 템플릿으로 사용하는 경우, 목적하는 금속산화물 나노튜브의 크기(튜브 직경 및 길이) 또한 매우 손쉽게 제어할 수 있다.As described above, the selenium nanowire can be manufactured through an extremely simple room temperature process. The diameter of the nanowire can be controlled by controlling the reaction temperature, and the length of the nanowire can be controlled by controlling the reaction time have. As the diameter and length of the selenium nanowires can be controlled very easily, the size (tube diameter and length) of the desired metal oxide nanotubes can also be very easily controlled when the selenium nanowires are used as templates.
셀레늄 나노와이어의 구체적인 제조방법은 i) 내지 iii)의 제조 단계를 기반한 종래의 방법일 수 있다. 비 한정적이며 구체적인 일 예로, 셀레늄 산화 화합물은 셀레늄 다이옥사이드, 셀렌산, 아셀렌산 및 아셀렌산 나트륨에서 하나 이상 선택된 물질일 수 있으며, 셀레늄 전구체 용액의 용매는 물일 수 있다. 투입되는 환원제는 물에 잘 녹으면서 높은 환원력을 제공하는 아스코르브산일 수 있다. i)단계에서 교반이 수행될 수 있으며, 생성물의 세척은 물, C1-C5의 저급 알코올 또는 이들의 혼합액을 이용하여 수행될 수 있고, 세척시의 온도 또한 상온일 수 있다. 세척 및 iii) 단계의 분산에 사용되는 C1-C5의 저금 알코올을 에탄올을 포함할 수 있으며, 숙성 단계는 상온 암실에서 0.5일 내지 2일 동안 수행될 수 있다.A specific method of producing the selenium nanowire may be a conventional method based on the manufacturing steps of i) to iii). As a non-limiting, specific example, the selenium oxide compound may be one or more selected from selenium dioxide, selenic acid, aselenic acid, and sodium selenite, and the solvent of the selenium precursor solution may be water. The reducing agent may be an ascorbic acid which is soluble in water and provides a high reducing power. Stirring may be carried out in step i), and the washing of the product may be carried out using water, a lower alcohol of C1-C5 or a mixture thereof, and the temperature at the time of washing may also be room temperature. The C1-C5 lower alcohol used in the washing and iii) dispersion of the step may comprise ethanol, and the aging step may be carried out in a dark room for 0.5 to 2 days.
금속 산화물 나노 튜브는 쉽게 부숴지는 특징이 있어 나노튜브가 배합된 페이스트를 만들고 이를 도포하는 과정에서 길이가 짧아진다. Se나노와이어 주형을 이용할 경우 소재의 경도가 증가하여 원하는 길이를 가진 나노선이 배합된 페이스트를 만들기 용이하고 이를 도포하기도 쉽다. 도포한 뒤에 간단한 열처리 과정에서 Se 주형을 쉽게 제거할 수 있으므로 길이가 긴 금속산화물 소재의 디바이스를 구성하는데 매우 유리하다. 유기 주형체의 경우 주형체를 제거하기 위해 고온 열처리에 따른 잔류 탄소에 의해 소재의 전기적 특성을 저하시킬 수 있으나 Se 주형체는 저온에서 승화되므로 잔류물을 남기지 않고 쉽게 제거되는 장점이 있다. Metal oxide nanotubes are easily crushed, making the nanotubes a blended paste and shortening the length of the paste. Se nanowire templates increase the hardness of the material, making it easy to form and paste nanowires with desired lengths. It is very advantageous to construct a device of a long metal oxide material since the Se mold can be easily removed in a simple heat treatment process after application. In the case of the organic mold, the electrical properties of the material can be lowered by the residual carbon due to the high temperature heat treatment in order to remove the mold. However, since the Se mold is sublimated at a low temperature, it is easily removed without leaving residue.
상술한 바와 같이, 상기 템플릿이 셀레늄 나노와이어인 경우, 상기 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어는 나노와이어가 분산된 분산액에 티올기를 함유하며 히드록시기 또는 카르복시기를 함유하는 링커화합물을 투입한 후 초음파 인가하여, 상기 금속산화물 전구체의 화학 흡착(chemisorption) 장소를 제공하는 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. As described above, when the template is a selenium nanowire, the nanowire having the self-bonding monolayer of the linker compound may be prepared by adding a linker compound containing a thiol group and containing a hydroxyl group or a carboxy group into a dispersion in which nanowires are dispersed, And preparing a nanowire having a self-assembled monolayer of a linker compound to provide a place for chemisorption of the metal oxide precursor.
상술한 바와 같이, 링커화합물은 셀레늄 나노와이어의 표면에 자기조립에 의한 균일하게 단분자막이 형성되도록 티올기를 함유하며, 화학반응에 의해 금속산화물 전구체와 화학적으로 결합할 수 있도록 히드록시기 또는 카르복시기를 함유하는 화합물을 포함할 수 있다.As described above, the linker compound contains a thiol group so as to uniformly form a monomolecular film by self-assembly on the surface of the selenium nanowire, and a compound containing a hydroxyl group or a carboxyl group so as to chemically bond with the metal oxide precursor by chemical reaction . ≪ / RTI >
보다 상세하게, 링커화합물은 일 말단기가 티올기이며, 다른 일 말단기가 히드록시기 또는 카르복시기인 유기화합물일 수 있으며, 일 예로, 방향족 또는 지방족 유기사슬의 일 말단에 티올기가 형성되고, 다른 일 말단에 히드록시기 또는 카르복시기가 형성된 유기화합물일 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 링커화합물은 티올기를 함유하는 카르복시산일 수 있다. 실질적인 일 예로, 링커화합물은 2-메르캅토 에탄올(2-mercaptoethanol), 티오글리고릭산(Thioglycolic acid), 메르캅토프로피오닉 산(Mercaptopropionic acid) 및 메르캅토벤조익 산(Mercaptobenzoic acid)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 사용할 수 있다. More specifically, the linker compound may be an organic compound whose one terminal group is a thiol group and the other terminal group is a hydroxyl group or a carboxyl group. For example, a thiol group is formed at one end of an aromatic or aliphatic organic chain, and a hydroxyl group Or an organic compound having a carboxyl group formed thereon. As a more specific example, the linker compound may be a carboxylic acid containing a thiol group. As a practical example, the linker compound may be one or both of 2-mercaptoethanol, thioglycolic acid, mercaptopropionic acid and mercaptobenzoic acid. The above selected materials can be used.
링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어의 제조시, 나노와이어, 특징적으로, 셀레늄 나노와이어가 분산된 분산액에 혼합되는 링커화합물의 양은 나노와이어 표면 전 영역에 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성될 수 있는 정도면 무방하다. 즉, 분산액에 투입되는 링커화합물의 양은 나노와이어 표면 전 영역에 링커화합물의 단분자층이 형성될 때 소요되는 링커화합물의 양 이상이면 족하다. 제조 스케일(scale)을 고려하여 조절될 수 있으나, 실질적인 일 예로, 링커화합물 함유 용액은 1 내지 50 mM 농도의 링커화합물을 함유할 수 있으며, 셀레늄 나노와이어 1 g당 링커화합물 0.1mmole 내지 10mmole이 혼합되도록 링커화합물 함유 용액과 셀레늄 나노와이어 분산액을 혼합할 수 있다. 링커화합물과 셀레늄 나노와이어 분산액을 혼합한 후, 교반하여 수행될 수 있으며, 교반은 초음파 인가에 의해 수행될 수 있다. 이때, 링커화합물 함유 용액의 용매는 링커화합물을 용해하며 셀레늄 나노와이어 분산액의 분산매와 혼화성을 갖는 용매이면 사용가능하다. 일 예로, 링커화합물 함유 용액의 용매는 C1 내지 C5의 저급 알코올을 포함할 수 있으며, C1 내지 C5의 저급 알코올은 에탄올을 포함할 수 있다. In the production of nanowires with a self-assembled monolayer of linker compounds, the amount of linker compound that is incorporated into the dispersion of nanowires, characteristically, the selenium nanowires, may be such that a self-assembled monolayer of linker compound It is enough if there is. That is, the amount of the linker compound to be added to the dispersion may be at least the amount of the linker compound required when the monolayer of the linker compound is formed in the entire area of the surface of the nanowire. The linker compound-containing solution may contain a linker compound at a concentration of 1 to 50 mM, and 0.1 to 10 mmole of the linker compound per 1 g of the selenium nanowire may be mixed So that the linker compound-containing solution and the selenium nanowire dispersion can be mixed. Linker compound and a selenium nanowire dispersion, followed by stirring, and stirring may be performed by ultrasonic application. At this time, the solvent of the linker compound-containing solution can be used as long as it dissolves the linker compound and has compatibility with the dispersion medium of the selenium nanowire dispersion. As an example, the solvent of the linker compound-containing solution may include C1 to C5 lower alcohol, and C1 to C5 lower alcohol may include ethanol.
링커화합물과의 혼합 및 초음파 인가를 통해, 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어를 분리 회수하는 단계 및/또는 나노와이어와 결합하지 않은 잔류 링커화합물을 제거하는 세척하는 단계가 더 수행될 수 있다.Further separation and recovery of the nanowires with the self-bonding monolayer of the linker compound through mixing with the linker compound and application of ultrasonic waves and / or washing of the remaining linker compound not associated with the nanowire may be performed .
자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어의 분리 회수는 원심분리에 의해 수행될 수 있으며, 세척단계는 C1 내지 C5의 저급 알코올과의 혼합 및 나노와이어의 분리 회수를 반복 수행하여 이루어질 수 있다.The separation of selenium nanowires having a self-assembled monolayer can be performed by centrifugation, and the washing step may be performed by mixing C1 to C5 with a lower alcohol and repeating separation of the nanowires.
이후, 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어, 금속산화물 전구체, C1-C5의 저급알콜 및 물을 함유하는 혼합액을 제조하는 단계(a) 단계)가 수행될 수 있다. Thereafter, step (a) of producing a mixed solution containing a nanowire having a self-bonding monolayer of a linker compound, a metal oxide precursor, a lower alcohol of C1-C5 and water can be carried out.
구체적으로, 금속산화물 전구체 함유 용액과 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어 분산액을 혼합하여 금속산화물 전구체를 나노와이어에 결합된 자기결합 단분자층과 결합시킨 후, 물을 투입하여 혼합액을 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 자기결합 단분자층이 형성된 나노와이어가 C1-C5의 저급 알코올에 분산된 분산액(이하, 나노와이어 분산액)에 금속산화물 전구체가 C1-C5의 저급 알코올에 용해된 전구체액(이하 금속산화물 전구체액)을 혼합한 후, 분산액과 전구체액이 혼합된 액에 물을 첨가하여 혼합액을 제조할 수 있다. Specifically, a mixed solution may be prepared by mixing a metal oxide precursor-containing solution and a nanowire dispersion solution having a magnetic-binding monolayer formed thereon, bonding the metal oxide precursor to a magnetic-binding monolayer bonded to the nanowire, and then introducing water. More specifically, a precursor solution in which a metal oxide precursor is dissolved in a lower alcohol of C1-C5 (hereinafter, referred to as a precursor solution of a metal oxide precursor) in which a nanowire having a self-assembled monolayer is dispersed in a C1-C5 lower alcohol Body fluid), and then adding water to the mixture of the dispersion and the precursor body fluid to prepare a mixed solution.
금속산화물 전구체는 링커화합물의 히드록시기 또는 카르복시기와 결합 가능한 금속산화물의 전구체일 수 있다. 구체적으로, 제조하고자 하는 금속산화물 나노튜브가 주석산화물 나노튜브, 타이타늄산화물 나노튜브, 아연산화물 나노튜브, 주선, 타이타늄 및 아연에서 둘 이상 선택되는 금속의 복합산화물 나노튜브인 경우, 금속산화물 전구체의 금속은 주석(Sn), 아연(Zn) 및 타이타늄(Ti)에서 하나 이상 선택된 것일 수 있으며, 금속산화물 전구체는 이들 금속의 알콕사이드, 아세테이트, 할라이드, 옥시설페이트 및 이들의 함수물에서 하나 이상 선택된 것일 수 있다. The metal oxide precursor may be a precursor of a metal oxide capable of bonding with a hydroxy group or a carboxyl group of the linker compound. Specifically, when the metal oxide nanotube to be produced is a composite oxide nanotube of a metal selected from two or more of tin oxide nanotubes, titanium oxide nanotubes, zinc oxide nanotubes, lead wires, titanium and zinc, May be one or more selected from tin (Sn), zinc (Zn) and titanium (Ti), and the metal oxide precursor may be one or more selected from alkoxides, acetates, halides, oxysulphates and their hydrates of these metals .
보다 구체적으로, 금속산화물 전구체는 주석알콕사이드, 주석아세테이트, 주석할라이드, 주석옥시설페이트, 아연알콕사이드, 아연아세테이트, 아연할라이드, 아연옥시설페이트, 타이타늄알콕사이드, 타이타늄아세테이트, 타이타늄할라이드, 타이타늄옥시설페이트 및 이들의 함수물(수화물, hydrate)에서 하나 이상 선택된 것일 수 있다.More specifically, the metal oxide precursor can be selected from the group consisting of tin alkoxide, tin acetate, tin halide, tin oxysulfate, zinc alkoxide, zinc acetate, zinc halide, zinc oxysulfate, titanium alkoxide, titanium acetate, titanium halide, titanium oxysulfate, It may be one or more selected from water (hydrate).
이때, 금속의 알콕사이드는 부톡사이드, t-부톡사이드, 메톡사이드, 에톡사이드, 프로폭사이드, 이소프로폭사이드 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 금속의 할라이드는 염화물(chloride)을 포함할 수 있다. The alkoxide of the metal may include butoxide, t-butoxide, methoxide, ethoxide, propoxide, isopropoxide or a mixture thereof, and the halide of the metal may include chloride have.
본 발명에 따른 제조방법의 일 실시예에 있어, 혼합액은 나노와이어 1g 당 5 내지 30μMole의 금속산화물 전구체를 함유할 수 있다. 즉, 혼합액의 제조시, 나노와이어 분산액의 나노와이어 1g에 대하여, 5 내지 30μMole의 금속산화물 전구체가 투입될 수 있다. 나노와이어 1g 대비 투입되는 금속산화물 전구체의 몰수는 링커화합물에 의해 금속산화물 전구체가 나노와이어에 화학적으로 균질하고 균일하게 결합될 수 있으며, 수열합성에 의해 수 내지 수십 nm 두께의 튜브 벽을 형성할 수 있으면서도, 균일한 이종핵생성 및 성장이 발생하며, 튜브 벽 두께의 부분적 변화를 야기하는 금속산화물의 균질 핵생성이 억제되는 몰수이다. 즉, 상술한 바와 같이, 나노와이어에 링커화합물을 형성시켜 금속산화물 전구체를 링커화합물에 결합시킴으로써, 나노와이어 1g 대비 5 내지 30μMole이라는 극 미량의 금속산화물 전구체를 투입하여 금속산화물 나노튜브를 제조할 수 있으며, 이러한 극 미량의 금속산화물 전구체는 수열합성시 금속산화물의 균질 핵생성을 방지하여, 튜브의 길이 방향으로 균일하고 얇은 벽 두께를 갖는 금속산화물 나노튜브의 제조가 가능해진다.In one embodiment of the manufacturing method according to the present invention, the mixed solution may contain 5 to 30 mu Moles of metal oxide precursor per 1 g of nanowire. That is, in preparing the mixed solution, 5 to 30 mu Mole of the metal oxide precursor may be added to 1 g of the nanowire of the nanowire dispersion liquid. The number of moles of the metal oxide precursor added to 1 g of the nanowire can be chemically homogeneously and uniformly bound to the nanowire by the linker compound and the tube wall of several to several tens of nanometers can be formed by hydrothermal synthesis At the same time, homogeneous heterogeneous nucleation and growth occurs, which is the number of moles in which homogeneous nucleation of the metal oxide, which causes a partial change in the tube wall thickness, is suppressed. That is, as described above, by forming a linker compound on the nanowire and bonding the metal oxide precursor to the linker compound, metal oxide nanotubes can be prepared by injecting a very small amount of a metal oxide precursor of 5 to 30 mu Mole relative to 1 g of the nanowire Such a very small amount of the metal oxide precursor prevents the homogeneous nucleation of the metal oxide during hydrothermal synthesis and makes it possible to produce metal oxide nanotubes having a uniform and thin wall thickness in the longitudinal direction of the tube.
금속산화물 전구체가 균질하고 빠르게 링커화합물을 통해 나노와이어와 결합되기 위해, 금속산화물 전구체는 용액 상태로 나노와이어 분산액에 투입될 수 있으며, 나노와이어 분산액에 금속산화물 전구체액을 점적하여 혼합액을 제조할 수 있다. 금속산화물 전구체액의 점적 시, 이때, 나노와이어 분산액에 금속산화물 전구체액이 점적될 때, 교반이 수행될 수 있음은 물론이다. In order for the metal oxide precursor to be homogeneously and rapidly combined with the nanowire through the linker compound, the metal oxide precursor can be introduced into the nanowire dispersion in a solution state, and a mixed solution can be prepared by dropping the metal oxide precursor solution in the nanowire dispersion have. When the metal oxide precursor body fluid is dispensed, at this time, stirring may be performed when the metal oxide precursor fluid is dispensed into the nanowire dispersion.
금속산화물 전구체액 내 금속산화물 전구체의 몰농도는 1mM 내지 10mM일 수 있으나, 이러한 금속산화물 전구체의 몰농도는 제조 스케일을 고려하여 조절될 수 있음은 물론이다. 금속산화물 전구체액의 용매는 나노와이어 분산액의 분산매와 혼화성을 갖는 용매이면 사용가능하다. 일 예로, 금속산화물 전구체액의 용매는 에탄올을 포함하는 C1 내지 C5의 저급 알코올일 수 있으며, 나노와이어 분산액의 분산매는 금속산화물 전구체액의 용매와 독립적으로 에탄올을 포함하는 C1 내지 C5의 저급 알코올일 수 있다. The molar concentration of the metal oxide precursor in the metal oxide precursor body fluid may be 1 mM to 10 mM, but it is needless to say that the molarity of such metal oxide precursor can be adjusted in consideration of the production scale. The solvent of the metal oxide precursor body fluid can be used as long as it is a solvent having miscibility with the dispersion medium of the nanowire dispersion. As an example, the solvent of the metal oxide precursor fluid may be a C1 to C5 lower alcohol comprising ethanol, and the dispersion medium of the nanowire dispersion may be a C1 to C5 lower alcohol having ethanol independently of the solvent of the metal oxide precursor fluid .
금속산화물 전구체와 나노와이어의 혼합이 이루어진 후, 수열합성을 위한 물이 투입될 수 있는데, 이때, 나노와이어 분산액과 금속산화물 전구체액이 혼합된 액의 저급 알코올(분산액의 저급 알코올과 전구체액의 저급 알코올을 합한 총양) : 첨가되는 물의 부피비는 1 : 0.05 내지 0.2일 수 있다. 첨가되는 물의 양은 밀폐 형 반응기에서 수행되는 수열 합성시의 압력을 조절함과 동시에, 금속산화물 전구체의 원활한 가수분해 반응을 야기할 수 있는 양이다.After the metal oxide precursor and the nanowire are mixed, water for hydrothermal synthesis may be introduced. At this time, a mixture of the lower alcohol of the mixture of the nanowire dispersion and the metal oxide precursor body fluid (the lower alcohol of the dispersion and the lower Total volume of alcohol): The volume ratio of added water may be 1: 0.05 to 0.2. The amount of water added is an amount that can control the pressure during the hydrothermal synthesis in the closed reactor and cause a hydrolysis reaction of the metal oxide precursor.
이후, 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계가 수행될 수 있다. 혼합액은 오토클레이브와 같은 밀폐형 반응기로 장입될 수 있으며, 수열반응은 110 내지 130℃에서, 5 내지 20 시간동안 수행될 수 있다. Thereafter, the nanotube-metal oxide nanotube composite having the metal oxide layer formed on the surface of the nanowire may be subjected to a hydrothermal reaction. The mixed solution may be charged into a closed reactor such as an autoclave, and the hydrothermal reaction may be carried out at 110 to 130 ° C for 5 to 20 hours.
수열 반응이 완료된 후, 제조된 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 세척 및 건조가 이루어질 수 있으며, 복합체의 세척은 에탄올을 포함하는 C1 내지 C5의 저급 알코올과 복합체를 혼합 한 후, 복합체를 회수하는 방법을 통해 이루어질 수 있다. After the hydrothermal reaction is completed, the nanowire-metal oxide nanotube composite can be washed and dried, and the complex can be washed by mixing the complex with the C1-C5 lower alcohol containing ethanol, Method. ≪ / RTI >
수열합성에 의해, 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조한 후, 복합체의 나노와이어를 제거하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 단계가 수행될 수 있는데, 이때, 상술한 바와 같이, 셀레늄 나노와이어를 사용함으로써, 나노와이어는 열적 승화(sublimation)에 의해 제거될 수 있다.After the nanowire-metal oxide nanotube composite is prepared by hydrothermal synthesis, the nanowire of the composite may be removed to produce the metal oxide nanotube. At this time, as described above, the selenium nanowire By use, the nanowire can be removed by thermal sublimation.
나노와이어가 셀레늄 나노와이어인 본 발명의 일 실시예에 따라, 나노와이어의 제거단계(c) 단계)는 복합체를 열처리하는 단계일 수 있으며, 이러한 단일한 열처리에 의해, 템플릿인 셀레늄 나노와이어의 승화 제거와 함께, 나노튜브를 이루는 금속산화물의 결정화, 결정성장 및/또는 치밀화가 동시에 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention in which the nanowire is a selenium nanowire, the step (c) of removing the nanowire may be a step of heat treating the complex. By this single heat treatment, the sublimation of the selenium nanowire With the removal, the crystallization, crystal growth and / or densification of the metal oxide constituting the nanotube can be performed at the same time.
복합체의 열처리는 150℃ 내지 600℃의 온도로, 산소를 함유하는 분위기, 구체적으로 공기중 상압에서 수행될 수 있다. 열처리 온도가 150℃ 이상을 만족하면 셀레늄이 가스상으로 열적 승화하여, 셀레늄 나노와이어가 용이하게 제거될 수 있으나, 금속산화물 나노튜브의 결정성 향상 및/또는 물리적 강도 증진(치밀화) 측면에서, 복합체의 열처리 온도는 300℃ 내지 600℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이때, 복합체의 열처리가 600℃를 초과하는 고온에서 수행되는 경우, 셀레늄 가스에 의해 발생하는 부분압에 의해 금속산화물 나노튜브가 손상될 위험이 있으며, 대량 생산을 위해 다수개의 복합체를 동시에 열처리할 경우, 금속산화물 나노튜브간 서로 결합할 위험이 있다. The heat treatment of the composite may be carried out at a temperature of from 150 DEG C to 600 DEG C in an oxygen-containing atmosphere, specifically atmospheric pressure in air. When selenium is thermally sublimed in the gaseous phase and the selenium nanowire can be easily removed, if the heat treatment temperature is more than 150 ° C, in view of improving the crystallinity and / or increasing the physical strength (densification) of the metal oxide nanotube, The heat treatment temperature may be performed at a temperature of 300 ° C to 600 ° C. At this time, when the heat treatment of the composite is performed at a high temperature exceeding 600 ° C, there is a risk that the metal oxide nanotubes are damaged by partial pressure generated by the selenium gas. When a plurality of composites are heat- There is a risk of binding metal oxide nanotubes to each other.
이하, 실 제조예를 기반으로 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명이 이러한 제조예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on practical production examples, but the present invention is not limited to these production examples.
(제조예)(Production example)
셀레늄 나노와이어의 제조Manufacture of selenium nanowires
아셀렌산 나트륨(0.5g)을 증류수(50ml)에 투입한 후, 10분 동안 교반하여 아셀렌산 나트륨 수용액을 제조하였다. 아셀렌산 나트륨 수용액에 아스코르브산(50ml, 0.025M)을 투입하고 연속적으로 30분 동안 교반하였다. 이후, 생성물을 원심분리하여 회수하고, 증류수 및 에탄올로 세척을 수행하였다. 세척된 생성물을 에탄올에 재 분산한 후, 이를 무교반 상태로 암실에서 하루 동안 숙성시켜 셀레늄 나노와이어를 제조하였다. Sodium ascelenate (0.5 g) was added to distilled water (50 ml) and stirred for 10 minutes to prepare an aqueous solution of sodium ascelenate. To the aqueous solution of sodium ascelenate, ascorbic acid (50 ml, 0.025 M) was added and stirred continuously for 30 minutes. The product was then recovered by centrifugation and washed with distilled water and ethanol. The washed product was redispersed in ethanol and then aged in a dark room for one day in a non-crosslinked state to prepare selenium nanowires.
도 1(a) 및 도 1(b)는 제조된 셀레늄 나노와이어의 주사전자현미경사진이며, 도 1(c)는 제조된 셀레늄 나노와이어의 투과전자현미경 사진이다. 도 1에서 알 수 있듯이 수십 마이크로미터 길이의 셀레늄 나노와이어가 제조됨을 알 수 있으며, 직경이 80 ± 10 nm인 셀레늄 나노와이어가 제조됨을 알 수 있다.FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) are SEM micrographs of the selenium nanowires, and FIG. 1 (c) is a transmission electron micrograph of the selenium nanowires. As can be seen from FIG. 1, it can be seen that a selenium nanowire having a length of several tens of micrometers is produced, and a selenium nanowire having a diameter of 80 ± 10 nm is produced.
도 1(d)는 제조된 셀레늄 나노와이어의 EDX(Energy Dispersive X-ray microanalysis) 분석 결과로, 그리드로 사용된 구리 및 코팅된 탄소 성분을 제외하고, 순수한 셀레늄이 검출됨을 확인하였다.
FIG. 1 (d) shows that pure selenium was detected except for copper and coated carbon components used as a grid, as a result of EDX (Energy Dispersive X-ray microanalysis) analysis of the selenium nanowire.
(실시예 1)(Example 1)
제조예에서 제조된 셀레늄 나노와이어 0.02g이 15ml의 에탄올에 분산된 분산액에 10mM 농도로 3-메르캅토프로피오닉산이 용해된 에탄올 용액 10ml을 투입한 후 5분 동안 초음파를 인가하였다. 초음파 인가 후 12시간 동안 상온에서 방치한 후 원심분리(3300rpm, 10분)를 이용하여 셀레늄 나노와이어를 회수하였으며, 에탄올로 3회 세척을 수행하였다. 10 ml of an ethanol solution in which 3-mercaptopropionic acid was dissolved at a concentration of 10 mM was added to a dispersion in which 0.02 g of selenium nanowire prepared in Preparation Example was dispersed in 15 ml of ethanol, and then ultrasonic waves were applied for 5 minutes. Selenium nanowires were recovered by centrifugation (3300 rpm, 10 minutes) after standing at room temperature for 12 hours after the application of ultrasonic waves, and washed three times with ethanol.
도 2는 회수 및 세척된 셀레늄 나노와이어의 FT-IR((Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 분석 결과를 도시한 것으로, 도 2에서 알 수 있듯이, 셀레늄 나노와이어 표면에 3-메르캅토프로피오닉산으로 기능화된 것을 알 수 있다. 상세하게, 카르복시기의 O-H 스트레칭에 의해 3100 및 3500cm-1에서 흡광이 나타남을 알 수 있으며, 3-메르캅토프로피오닉산의 C-H 스트레칭에 의해 2927cm-1에서 흡광이 나타남을 알 수 있다. 또한, 카르복시기의 스트레칭 진동에 의해 1400 및 1550cm-1에서 흡광픽이 나타남을 알 수 있다. S-H에 의한 흡광 픽(2550~2670cm-1)이 나타나지 않음을 통해 티올과 셀레늄 나노와이어의 표면 Se 원자 간 결합이 형성되었음을 알 수 있다.
FIG. 2 shows FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) analysis results of recovered and washed selenium nanowires. As can be seen in FIG. 2, the selenium nanowires were surface-functionalized with 3-mercaptopropionic acid it can be seen that in more detail, by the OH stretching of carboxyl group may be light absorbing to know seen in 3100 and 3500cm -1, 3- mercapto-propionic the absorption at 2927cm -1 by the stretching of the CH acid can be seen to appear The absorption peaks appear at 1400 and 1550 cm -1 due to the stretching vibration of the carboxy group. The absorption peaks (2550 to 2670 cm -1 ) due to SH are not shown, and the surface Se of the thiol and selenium nanowires It can be seen that an interatomic bond is formed.
앞서 제조된 3-메르캅토프로피오닉산의 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어를 0.02g을 15ml의 에탄올에 분산시켜 분산액(나노와이어 분산액)을 제조하였다. 나노와이어 분산액을 교반하며, 나노와이어 분산액에 4mM의 몰농도로 타이타늄(IV)부톡사이드가 에탄올에 용해된 금속산화물 전구체액 4ml를 점적하여 투입하였다. 30분간의 교반 후, 금속산화물 전구체액이 투입된 나노와이어 분산액에 2ml의 탈이온수를 혼합하여 혼합액을 제조하였다. 제조된 혼합액을 오토클레이브에 장입한 후, 120℃의 온도로 12시간동안 수열반응하였다. 0.02 g of the selenium nanowire having the self-assembled monolayer of 3-mercaptopropionic acid prepared above was dispersed in 15 ml of ethanol to prepare a dispersion (nanowire dispersion). To the nanowire dispersion was added 4 ml of a metal oxide precursor solution in which titanium (IV) butoxide was dissolved in ethanol at a molar concentration of 4 mM, while agitating the nanowire dispersion. After stirring for 30 minutes, 2 ml of deionized water was mixed with the dispersion of the nanowire into which the metal oxide precursor fluid was added to prepare a mixed solution. The prepared mixed solution was charged into an autoclave, and subjected to a hydrothermal reaction at a temperature of 120 ° C for 12 hours.
반응이 종료된 후, 반응 생성물을 에탄올로 4회 세척한 후, 진공중에서 건조하였다. 건조된 생성물을 상압 공기중에서 500℃의 온도로 3시간동안 열처리하여 타이타늄산화물 나노튜브를 제조하였다.After the reaction was completed, the reaction product was washed with ethanol four times, and then dried in vacuum. The dried product was heat-treated at a temperature of 500 ° C in normal pressure air for 3 hours to prepare a titanium oxide nanotube.
도 3(a)는 수열반응에 의해 생성된 생성물을 관찰한 주사전자현미경 사진이며, 도 3(b)는 수열반응에 의해 생성된 생성물의 EDX(Energy Dispersive X-ray microanalysis) 분석 결과이다. 도 3(a)으로부터, 100nm의 직경을 갖는 나노와이어형태의 생성물이 수득됨을 확인하였으며, 도 3(b)의 분석 결과, Se와 함께, Ti와 O가 검출됨을 알 수 있다. 이를 통해, 수열합성에 의해 셀레늄 나노와이어 코어-타이타늄산화물 쉬스의 복합체가 제조됨을 알 수 있다.FIG. 3 (a) is a scanning electron microscopic (SEM) image of the product produced by the hydrothermal reaction, and FIG. 3 (B) is the result of EDX (Energy Dispersive X-ray microanalysis) analysis of the hydrothermal reaction product. From FIG. 3 (a), it was confirmed that a nanowire-shaped product having a diameter of 100 nm was obtained. As a result of the analysis of FIG. 3 (b), Ti and O were detected together with Se. From this, it can be seen that a composite of selenium nanowire core-titanium oxide sheath is produced by hydrothermal synthesis.
도 4(a)는 열처리에 의해 수득된 타이타늄산화물 나노튜브의 X-선 회결 결과를 도시한 것이며, 도 4(b)는 열처리에 의해 수득된 타이타늄산화물 나노튜브의 EDX분석 결과를 도시한 것이다. 도 4(a)로부터, 테트라고날의 아나타제 상을 갖는 타이타늄산화물(TiO2) 나노튜브가 제조됨을 확인하였으며, 도 4(a) 및 도 4(b)로부터 셀레늄 나노와이어가 열처리에 의해 완전히 제거된 것을 확인하였다. Fig. 4 (a) shows the result of X-ray crystallization of the titanium oxide nanotube obtained by the heat treatment, and Fig. 4 (b) shows the result of EDX analysis of the titanium oxide nanotube obtained by the heat treatment. 4 (a), it was confirmed that titanium oxide (TiO 2 ) nanotubes having an anatase phase of tetragonal was produced. From FIGS. 4 (a) and 4 (b), it was found that selenium nanowires were completely removed by heat treatment Respectively.
도 5는 제조된 타이타늄산화물 나노튜브의 주사전자현미경 사진으로, 나노튜브가 수 내지 수십 마이크로미터의 길이를 가지며, 튜브의 두께가 매우 균일하게 유지되는 것을 알 수 있다. FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) image of the titanium oxide nanotube. It can be seen that the nanotube has a length of several to several tens of micrometers and the thickness of the tube is kept very uniform.
도 6은 제조된 타이타늄산화물 나노튜브의 투과전자현미경 사진((a) 및 (b)) 및 고배율 투과전자현미경 사진(HR-TEM, (c) 및 (d))으로, 도 6은 직경이 60nm ± 10 nm인 속빈 나노튜브의 구조를 보여주고 있으며, HR-TEM 이미지를 통해 약 6nm의 타이타늄 산화물 결정립들로 나노튜브의 튜브 벽이 치밀하고 균일하게 형성된 것을 알 수 있으며, 타이타늄 산화물 결정립이 테트라고날 아나타제 상을 가짐을 알 수 있다.
6 is a transmission electron micrograph ((a) and (b)) and a high magnification transmission electron micrograph (HR-TEM, (c) and (d)) of the produced titanium oxide nanotube, ± 10 nm. The HR-TEM image shows that the tube walls of the nanotubes are densely and uniformly formed with the titanium oxide crystal grains of about 6 nm, and the titanium oxide grains are formed in the tetragonal It can be seen that it has an anatase phase.
(실시예 2)(Example 2)
실시예 1에서 나노와이어 분산액에 4mM의 몰농도로 SnCl4·5H2O가 에탄올에 용해된 금속산화물 전구체액 4ml를 점적하여 투입한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일일한 방법으로, 주석산화물 나노튜브를 제조하였다.Conducted in Example 1 except that the input to SnCl 4 · 5H 2 O in a molar concentration of 4mM in the nanowire dispersion is added dropwise to the metal oxide bulb body fluid 4ml dissolved in ethanol, and that of Example 1, Method A be the same, tin oxide Nanotubes were prepared.
도 7(a)은 수열반응에 의해 생성된 생성물 셀레늄 나노와이어 코어-주석산화물 쉬스의 복합체를 관찰한 주사전자현미경 사진이며, 도 7(b)는 열처리에 의해 셀레늄 나노와이어가 제거된 주석산화물 나노튜브를 관찰한 주사전자현미경 사진이다. 7 (a) is a scanning electron microscope (SEM) image of a complex of a product selenium nanowire core-tin oxide sheath produced by hydrothermal reaction, and Fig. 7 (b) A scanning electron micrograph of the tube.
도 8은 제조된 주석산화물 나노튜브의 X-선회절 패턴(도 8(a)), EDX 분석결과(도 8(b)) 및 투과전자현미경 관찰 사진(도 8(c) 및 (d))을 도시한 것으로, X-선 회결 분석 결과 테트라고날 구조의 SnO2가 제조됨을 확인하였으며, EDX 분석결과 순수한 주석산화물이 검출됨을 확인하였다. 투과전자현미경 관찰결과, 100nm의 직경을 가지며 수 내지 수십 마이크로미터의 길이를 갖는 균일한 두께의 주석산화물 나노튜브가 제조됨을 확인하였다.
8 shows the X-ray diffraction pattern (FIG. 8 (a)), the EDX analysis result (FIG. 8 (b)), and the transmission electron microscope photograph (FIG. 8 (c) As a result of X-ray analysis, it was confirmed that SnO 2 having a tetragonal structure was produced. As a result of EDX analysis, it was confirmed that pure tin oxide was detected. Transmission electron microscopic observation revealed that tin oxide nanotubes having a diameter of 100 nm and a thickness of several to several tens of micrometers were produced.
(실시예 3)(Example 3)
실시예 1에서 나노와이어 분산액에 4mM의 몰농도로 Zn(CH3COO)2·2H2O가 에탄올에 용해된 금속산화물 전구체액 4ml를 점적하여 투입한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일일한 방법으로, 아연산화물 나노튜브를 제조하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 4 ml of the metal oxide precursor solution in which Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O was dissolved in ethanol at a molar concentration of 4 mM was added to the nanowire dispersion in Example 1 Zinc oxide nanotubes were prepared.
도 9(a) 및 (b)는 수열반응에 의해 생성된 생성물인 셀레늄 나노와이어 코어-아연산화물 쉬스의 복합체를 관찰한 주사전자현미경 사진 및 EDX 분석 결과이며, 도 9(c) 및 (d)는 열처리에 의해 셀레늄 나노와이어가 제거된 아연산화물 나노튜브를 관찰한 주사전자현미경 사진 및 EDX 분석 결과이다. 도 9(a) 및 (b)를 통해, 셀레늄 나노와이어 전 표면을 아연산화물이 균일한 두께로 감싸고 있음을 알 수 있으며, 9(c) 및 (d)를 통해, 직경이 약 100nm이며 수 내지 수십 마이크로미터 길이를 갖는 순수한 아연산화물 나노튜브가 제조됨을 알 수 있다.
9 (a) and 9 (b) are scanning electron micrographs and EDX analysis results of a composite of a selenium nanowire core-zinc oxide sheath, which is a product produced by a hydrothermal reaction, Shows scanning electron micrographs and EDX analysis of zinc oxide nanotubes from which selenium nanowires have been removed by heat treatment. 9 (a) and 9 (b), it can be seen that the entire surface of the selenium nanowire is surrounded by a uniform thickness of the zinc oxide, and through 9 (c) and (d), the diameter is about 100 nm, It can be seen that pure zinc oxide nanotubes having a length of several tens of micrometers are produced.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
Claims (9)
b) 상기 혼합액을 수열반응시켜 상기 셀레늄 나노와이어 표면에 금속산화물층이 형성된 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체를 제조하는 단계; 및
c) 상기 나노와이어-금속산화물 나노튜브 복합체의 셀레늄 나노와이어를 제거하여 금속산화물 나노튜브를 제조하는 단계;
를 포함하는 금속산화물 나노튜브의 제조방법. a) a self-assembled monolayer of a linker compound providing a site for chemisorption of a metal oxide precursor by applying a linker compound containing a thiol group and containing a hydroxyl group or a carboxy group to a dispersion in which selenium nanowires are dispersed, Preparing a mixed solution containing a selenium nanowire, a metal oxide precursor, a C1-C5 lower alcohol, and water, wherein the self-bonding monolayer of the linker compound is formed, after the selenium nanowire is formed;
b) hydrothermally reacting the mixed solution to produce a nanowire-metal oxide nanotube composite having a metal oxide layer on the surface of the selenium nanowire; And
c) removing the selenium nanowire of the nanowire-metal oxide nanotube composite to produce a metal oxide nanotube;
Wherein the metal oxide nanotube is a metal oxide nanotube.
상기 금속산화물 전구체의 금속은 Sn, Zn 및 Ti에서 하나 이상 선택된 것이며, 상기 금속산화물 전구체는 금속알콕사이드, 금속아세테이트, 금속할라이드, 금속옥시설페이트 및 이들의 함수물에서 하나 이상 선택된 것인 금속산화물 나노튜브의 제조방법The method according to claim 1,
Wherein the metal of the metal oxide precursor is at least one selected from the group consisting of Sn, Zn and Ti, and the metal oxide precursor is at least one metal oxide nanotube selected from metal alkoxides, metal acetates, metal halides, metal oxysulfates, ≪ / RTI &
상기 수열반응은 110 내지 130℃의 온도로 수행되는 금속산화물 나노튜브의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the hydrothermal reaction is performed at a temperature of 110 to 130 ° C.
상기 c) 단계에서 셀레늄 나노와이어는 열적 승화에 의해 제거되는 금속산화물 나노튜브의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the selenium nanowire is removed by thermal sublimation in the step c).
상기 a) 단계의 상기 혼합액은 상기 링커화합물의 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어가 C1-C5의 저급 알코올에 분산된 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어 분산액에 금속산화물 전구체가 C1-C5의 저급 알코올에 용해된 전구체액을 혼합한 후, 상기 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어 분산액과 전구체액이 혼합된 액에 물을 첨가하여 제조되는 금속산화물 나노튜브의 제조방법.6. The method of claim 5,
The mixed solution of step a) may be prepared by mixing a selenium nanowire dispersion in which a magnetically bonded monolayer having selenium nanowires in which the magnetic bond monolayer of the linker compound is formed is dispersed in a lower alcohol of C1-C5, And then adding water to the mixture of the selenium nanowire dispersion having the magnetically bonded monolayer formed thereon and the precursor body fluid.
상기 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어 분산액과 상기 전구체액의 혼합시, 셀레늄나노와이어 1g에 대하여, 5 내지 30μMole의 금속산화물 전구체가 혼합되는 금속산화물 나노튜브의 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the metal oxide precursor is mixed with 5 to 30 mu Mole of metal oxide precursor per gram of selenium nanowire when the selenium nanowire dispersion having the self-assembled monolayer is formed and the precursor body fluid are mixed.
상기 자기결합 단분자층이 형성된 셀레늄 나노와이어 분산액과 상기 전구체액이 혼합된 액의 저급 알코올 : 첨가되는 물의 부피비는 1 : 0.05 내지 0.2인 금속산화물 나노튜브의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the volume ratio of the lower alcohol: water to be added to the mixture of the selenium nanowire dispersion in which the magnetically bonded monolayer is formed and the precursor fluid is 1: 0.05 to 0.2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130028645A KR101449643B1 (en) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | Fabrication Method of Metal Oxide Nanotube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130028645A KR101449643B1 (en) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | Fabrication Method of Metal Oxide Nanotube |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140114162A KR20140114162A (en) | 2014-09-26 |
KR101449643B1 true KR101449643B1 (en) | 2014-10-13 |
Family
ID=51758047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130028645A KR101449643B1 (en) | 2013-03-18 | 2013-03-18 | Fabrication Method of Metal Oxide Nanotube |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101449643B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220089302A (en) | 2020-12-21 | 2022-06-28 | 현대자동차주식회사 | Porous multi-metal oxide nanotube and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101711888B1 (en) | 2015-01-16 | 2017-03-03 | 고려대학교 산학협력단 | Metallic nanotube and preparation method thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050085437A (en) * | 2002-12-09 | 2005-08-29 | 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | Sacrificial template method of fabricating a nanotube |
JP2011036995A (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | National Cheng Kung Univ | Method for manufacturing nanotube structure |
-
2013
- 2013-03-18 KR KR1020130028645A patent/KR101449643B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050085437A (en) * | 2002-12-09 | 2005-08-29 | 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | Sacrificial template method of fabricating a nanotube |
JP2011036995A (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | National Cheng Kung Univ | Method for manufacturing nanotube structure |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220089302A (en) | 2020-12-21 | 2022-06-28 | 현대자동차주식회사 | Porous multi-metal oxide nanotube and method for manufacturing the same |
US11905624B2 (en) | 2020-12-21 | 2024-02-20 | Hyundai Motor Company | Porous multi-metal oxide nanotubes and production method therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140114162A (en) | 2014-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chithaiah et al. | Solving the “MoS2 nanotubes” synthetic enigma and elucidating the route for their catalyst-free and scalable production | |
Liang et al. | One-step hydrothermal synthesis of W-doped VO2 (M) nanorods with a tunable phase-transition temperature for infrared smart windows | |
US9145302B2 (en) | Method for producing graphene by chemical exfoliation | |
Baviskar et al. | Controlled synthesis of ZnO nanostructures with assorted morphologies via simple solution chemistry | |
Demoisson et al. | Hydrothermal synthesis of ZnO crystals from Zn (OH) 2 metastable phases at room to supercritical conditions | |
Chen et al. | Preparation of well-aligned WO3 nanoflake arrays vertically grown on tungsten substrate as photoanode for photoelectrochemical water splitting | |
Nouroozi et al. | Synthesis and characterization of brush-like ZnO nanorods using albumen as biotemplate | |
Salahuddin et al. | Synthesis and characterization of ZnO nanotubes by hydrothermal method | |
Polyakov et al. | Nanocomposites based on tubular and onion nanostructures of molybdenum and tungsten disulfides: inorganic design, functional properties and applications | |
JP2008030966A (en) | Method of producing metal oxide nano-crystal | |
Hector et al. | Chemical synthesis of β-Ga2O3 microrods on silicon and its dependence on the gallium nitrate concentration | |
KR101752541B1 (en) | Fabrication of Au/Ag core/shell metal nanoparticles decorated TiO2 hollow nanopartices using chemical reduction | |
Rai et al. | Recent advances in ZnO nanostructures and their future perspective | |
Wu et al. | Template route to chemically engineering cavities at nanoscale: a case study of Zn (OH) 2 template | |
Kharissova et al. | Less-common nanostructures in the forms of vegetation | |
Roy et al. | Concurrent synthesis of SnO/SnO 2 nanocomposites and their enhanced photocatalytic activity | |
KR101449643B1 (en) | Fabrication Method of Metal Oxide Nanotube | |
Anastasescu et al. | 1D oxide nanostructures obtained by sol-gel and hydrothermal methods | |
EP3930891B1 (en) | Synthesis method of zinc oxides nanocrystals coated with silica and decorated with silver nanoparticles | |
KR101227087B1 (en) | Morphology control method of nano-structured material | |
Kim et al. | Hydrothermal synthesis of titanate nanotubes followed by electrodeposition process | |
Wu et al. | Facile fabrication and optical property of β-Bi 2 O 3 with novel porous nanoring and nanoplate superstructures | |
JP2004238226A (en) | Anatase nano-crystal, thin film of the same and method of manufacturing them | |
CN109179340B (en) | Lead-based chalcogenide alloy particles with nano structure and preparation method thereof | |
KR101122007B1 (en) | Preparation of titanium dioxide with nanowire structure by using natural extracts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170925 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181001 Year of fee payment: 5 |