KR101483965B1 - 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법 및 이에 의하여 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체 - Google Patents

실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법 및 이에 의하여 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 방법 및 이에 의하여 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은 실리콘카바이드 표면에서 기상 소스들을 반응시켜 알루미나 나노와이어 구조를 직접적으로 합성하는 방법에 대한 것이다. 본 발명의 실리콘카바이드-알루미나 구조체는 표면 기능화 및 하이브리드화를 통하여 다양한 분야에 응용이 가능하며, 특히 DPF(Diesel particulate filter), VOC 처리, SF 가스 처리, CO2 재생(recycling), 개질 반응 등에서 촉매체로 활용될 수 있다.

Description

실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법 및 이에 의하여 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체 {Synthesis method of alumina nanowires on surface of silicon carbide and the structure thereof}
본 발명은 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 방법 및 이에 의하여 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은 실리콘카바이드 표면에서 기상 소스들을 반응시켜 알루미나 나노와이어 구조를 직접적으로 합성하는 방법에 대한 것이다. 본 발명의 실리콘카바이드-알루미나 구조체는 표면 기능화 및 하이브리드화를 통하여 다양한 분야에 응용이 가능하며, 특히 DPF(Diesel particulate filter), VOC 처리, SF 가스 처리, CO2 재생(recycling), 개질 반응 등에서 촉매체로 활용될 수 있다.
실리콘카바이드는 내열성 및 기계적 특성이 우수한 물질로서, 강화복합소재, 우주항공신소재, 고온반응소재 등에 활용되고 있는 물질로서 그 활용도가 매우 높다. 반면 알루미나는 고온에서의 화학반응 안정성이 매우 뛰어나, 촉매 및 촉매지지체로 널리 사용되며, 또한 금속-세라믹 복합소재의 첨가물 및 윤활 소재로도 사용되는 매우 중요한 산업 소재이다.
한편, 최근 자동차 산업의 증가와 함께 자동차 배기가스 후처리 장치의 중요성이 매우 증대하고 있을 뿐 아니라, 기타 환경오염 물질에 대한 처리 장치의 개발이 매우 중요한 사회적 이슈로 떠오르고 있다. 특히, DPF(Diesel particulate filter)는 대표적인 후처리 시스템으로 디젤엔진에서 배출되는 미세 탄소입자 및 기타 오염물질 처리에 활용된다.
이러한 DPF의 지지체 소재는 고온의 배기가스에 강한 내열성 우수한 물질이어야 하기 때문에, 주로 실리콘카바이드가 사용되며 형태는 허니컴 구조가 주를 이룬다. 이때, 상기 지지체 표면에 촉매를 코팅하여 고온의 배기가스에 포함된 탄소미세 입자와 기타 오염 물질을 처리하게 되는데, 현재의 기술들은 처리 효율이 높지 않을 뿐만 아니라 미처리된 탄소입자들이 그대로 지지체 표면에 쌓여 처리 효율이 현저히 떨어진다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 촉매 반응성을 증대시키려는 시도가 이루어지고 있는데, 주로 허니컴 채널 내부에 촉매가 코팅된 마이크로 크기의 섬유들을 채워 넣는 방식이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 채널 내부의 압력 구배를 증대시켜, 오히려 오염 물질의 처리 속도를 줄이는 요인이 될 뿐 아니라 시스템의 장기 성능을 저하하는 원인이 된다.
또 다른 방법으로 실리콘 카바이드의 표면에 촉매 활성 사이트를 증대시키려는 시도가 이루어지고 있는데, 이때 실리콘카바이드 표면에 나노와이어 층을 형성하는 방식은 매우 효율적인 접근이 될 수 있다.
상기 나노와이어 구조는 채널 내부에 압력 손실을 최소화하면서도 촉매가 코팅될 수 있는 면적을 최소 1000배 이상 증대시킬 수 있기 때문에 촉매의 동일한 사용량에서도 활성을 극대화할 수 있는 장점이 있다. 또한 유동이 한 채널을 흘러나가는 일반적인 허니컴 구조(open channel flow)는 동적 유동(unsteady state flow)을 갖는 것과는 달리, DPF의 허니컴 구조는 유동이 허니컴의 채널로 유입된 후 표면에 형성된 기공을 통해 흐르는 구조(all-through flow)로 되어 있는 정적 유동 (static flow)을 갖기 때문에 유동 압력에 의한 나노와이어의 균열(fracture)에 대한 문제도 발생하지 않는다.
따라서, 활용도가 높은 실리콘카바이드의 표면에 촉매 반응 안정성이 뛰어난 알루미나 나노와이어를 직접적으로 합성하는 방법의 개발은 매우 중요한 작업이 될 수 있으나, 아직까지 이러한 구조체의 개발은 이루어지고 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 실리콘카바이드 표면에서 기상 소스들을 반응시켜 알루미나 나노와이어 구조를 직접적으로 합성함으로써, 내열성 및 기계적 특성이 우수한 실리콘카바이드 지지체 표면에 촉매 반응 안정성이 뛰어난 알루미나 나노와이어가 직접 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명의 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법은 i) 실리콘카바이드, 알루미늄, 산화금속을 분말상태로 균일하게 혼합하는 단계; ⅱ) 상기 분말 혼합물을 반응장치에 넣은 후, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계; 및 ⅲ) 상기 진공 분위기의 반응장치를 가열하여 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 알루미늄 분말의 입자 크기는 500nm ~ 5㎛ 이고, 상기 산화금속 분말의 입자 크기는 50 ~ 200nm 인 것이 바람직하다.
한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명의 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법은 i) 실리콘카바이드 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 코팅하는 단계, ⅱ) 상기 표면에 알루미늄과 산화금속의 혼합물이 코팅된 실리콘카바이드를 반응장치에 넣은 후, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계, 및 ⅲ) 상기 진공 분위기의 반응장치를 가열하여 실리콘카바이드 표면에 알루미나 구조체를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 실리콘카바이드는 평판(plate)의 2차원 구조이거나, 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb)의 3차원 구조 중 적어도 어느 하나 이상의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 분말의 입자 크기는 500nm ~ 5㎛ 이고, 상기 산화금속 분말의 입자 크기는 50 ~ 200nm 인 것이 바람직하며, 상기 분말 혼합물의 코팅 두께가 1~50㎛ 인 것이 바람직하다.
한편, 상기 본 발명의 방법들에서 사용되는 산화금속은 알루미늄 기상소스와 반응하여 알루미나 나노와이어를 합성할 수 있는 다양한 물질들이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 ZnO, NiO, MgO, SnO2, GeO2, Bi2O3, Ga2O3, Fe2O3 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계에서, 반응장치 내 진공도는 1 X 10-1 ~ 2 Torr 인 것이 바람직하며, 반응장치 내에 이송가스에 0.1~10 vol% 로 희석된 수소를 공급하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계에서, 알루미나 나노와이어의 합성온도는 900 ~ 1200℃이고, 합성시간은 1~ 4시간이며, 반응장치 내 진공도는 1 X 10-1 ~ 2 Torr 인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 방법에 의해 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체는알루미나 나노와이어의 지름은 5 ~ 100nm 이고, 길이는 1 ~ 100㎛ 인 것을 특징으로 하며, DPF(Diesel particulate filter), VOC 처리, SF 가스 처리, CO2 재생(recycling), 개질 반응 등 다양한 분야에서 촉매체로 활용될 수 있다.
본 발명에 따르면 종래의 기술로는 실리콘카바이드 지지체 표면에 직접 합성이 어려웠던 알루미나 구조의 산화금속 나노와이어를 실리콘카바이드 지지체 표면에 직접 합성할 수 있을 뿐 아니라, 실리콘카바이드 지지체 표면과 알루미나 나노와이어와의 접촉력을 크게 향상시킬 수 있다.
또한 이러한 구조체의 완성을 통해 알루미나 나노와이어가 폭넓게 활용되고 있는 촉매 지지체 응용 분야, 특히 DPF와 같은 후처리 시스템에서 촉매 사용량을 크게 줄이면서도 반응효율을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 이외에도 실리콘카바이드가 많이 사용되는 강화복합체 분야 등 다양한 분야에 적용이 확대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘카바이드 분말을 사용한 경우 합성된 알루미나 나노와이어의 SEM 이미지를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘카바이드 허니컴을 사용한 경우 합성된 알루미나 나노와이어의 SEM 이미지를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘카바이드를 지지체로 사용한 경우 알루미나 나노와이어의 TEM 이미지를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어 구조체를 DPF에 적용할 경우에 대한 개략도를 보여준다.
이하에서는, 본 발명의 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법 및 이에 의하여 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 알루미나 나노와이어 합성방법은 실리콘카바이드 표면에서 알루미늄과 산화금속으로부터 생성된 기상의 반응물질들이 반응하여 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어가 직접적으로 합성되는 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 기상의 반응물질들이 실리콘 카바이드 표면에서 반응할 수 있도록 다양한 방법으로 배치될 수 있으며, 일 실시예로 i) 실리콘카바이드, 알루미늄, 산화금속을 분말상태로 균일하게 혼합하는 단계, ⅱ) 상기 분말 혼합물을 반응장치에 넣은 후, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계, 및 ⅲ) 상기 진공 분위기의 반응장치를 가열하여 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계를 통하여 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어가 직접 합성될 수 있다.
이때, 나노와이어 합성을 위한 각각의 분말들이 균일하게 혼합되는 것이 필요하며, 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어가 균일하게 합성되기 위하여, 알루미늄 분말의 입자 크기는 500nm ~ 5㎛ 이고, 산화금속 분말의 입자 크기는 50 ~ 200nm 인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 사용되는 산화금속은 알루미늄 기상소스와 반응하여 알루미나 나노와이어를 합성할 수 있는 다양한 물질들이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 ZnO, NiO, MgO, SnO2, GeO2, Bi2O3, Ga2O3, Fe2O3 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 준비된 물질들을 반응장치에 넣고 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하게 되는데, 이때 반응장치 내에 이송가스에 0.1~10 vol% 로 희석된 수소를 공급하면서 반응장치 내 진공도는 1 X 10-1 ~ 2 Torr 로 제어되는 것이 바람직하다.
상기 수소가스는 산화금속의 환원 및 이로 인한 알루미늄의 산화 정도에 영향을 미치므로 그 공급량을 조절하여 결과적으로 나노와이어의 생성 및 성장을 제어할 수 있으며, 그 양이 너무 적을 경우 산화금속의 환원이 충분히 이루어지지 않고, 너무 많을 경우에는 오히려 전체 합성수율이 저하될 수 있다.
반응장치 내 진공분위기가 조성되면, 반응장치 내 온도를 합성온도까지 상승시켜 실리콘카바이드 입자 표면에서 알루미늄와 산화금속이 기상의 반응소스들을 공급하면서 하기 반응식을 통해 알루미나 나노와이어를 합성하게 된다.
a Al (g) + b PxOy (s) -> c Al2O (g) +d Pz (s,l)
Al2O (g) + O2 (g)-> Al2O3 (s)
P = Sn, Ni, Fe, etc
x = 1 or 2, y= 1, 2, or 3, a, b, c, and d = constant.
이때 기상의 반응소스들이 충분히 공급되면서 균일한 알루미나 나노와이어를 생성하기 위하여, 합성온도는 900~1200℃이고, 합성시간은 1~ 4시간인 것이 바람직하다. 상기 합성 과정 중에서 반응장치 내 진공도는 1 X 10-1 ~ 2 Torr 범위로 계속 유지하게 되며, 합성반응이 종료되면 반응장치의 온도는 상온까지 냉각시켜 준다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예로 i) 실리콘카바이드 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 코팅하는 단계; ⅱ) 상기 표면에 알루미늄과 산화금속의 혼합물이 코팅된 실리콘카바이드를 반응장치에 넣은 후, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계; 및 ⅲ) 상기 진공 분위기의 반응장치를 가열하여 실리콘카바이드 표면에 알루미나 구조체를 합성하는 단계를 통하여 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어가 직접 합성될 수 있다.
이때, 상기 실리콘카바이드는 평판(plate)의 2차원 구조이거나, 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb)의 3차원 구조 등 제한없이 다양한 구조를 가질 수 있다.
또한, 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어가 균일하게 합성되기 위하여, 상기 알루미늄 분말의 입자 크기는 500nm ~ 5㎛ 이고, 상기 산화금속 분말의 입자 크기는 50 ~ 200nm 인 것이 바람직하며, 상기 분말 혼합물의 코팅 두께가 1~50㎛ 인 것이 바람직하다.
상기 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물은 다양한 방식으로 실리콘카바이드 표면에 코팅될 수 있는데, 일 실시예로 딥 코팅(dip-coating) 또는 스프레이 코팅(spray coating)의 수용액 이용방식을 통하여 코팅될 수 있으며, E-beam evaporator 코팅 등의 고체 타겟 이용방식을 통하여 코팅될 수도 있다.
상기 산화금속은 위에서 설명한 바와 같이 다양한 물질들이 사용될 수 있으며, 앞서 살펴본 실시예와 마찬가지로 준비된 실리콘카바이드를 반응장치에 넣고 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성한 후, 반응장치 내 온도를 합성온도까지 상승시켜 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하게 된다.
상기에서 살펴본 본 발명의 방법에 의해 합성된 실리콘카바이드-알루미나 구조체는 알루미나 나노와이어의 지름은 5 ~ 100nm 이고, 길이는 1 ~ 100㎛ 로 형성될 수 있으며, DPF(Diesel particulate filter), VOC 처리, SF 가스 처리, CO2 재생(recycling), 개질 반응 등 다양한 분야에서 촉매체로 활용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미나 나노체인의 다양한 특성들을 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
[실시예 1] 실리콘카바이드 분말을 사용한 경우 합성된 알루미나 나노와이어 (실리콘카바이드, 알루미늄, 산화금속의 분말 혼합물을 사용한 경우)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘카바이드, 알루미늄, 산화금속의 분말 혼합물을 사용한 경우 합성된 알루미나 나노와이어의 SEM 이미지를 보여준다. 도 1a,b는 Fe2O3를 사용한 경우의 결과로서, 실리콘카바이드 입자 표면에 합성된 나노와이어들이 관찰된다. 나노와이어들은 대략 50 nm 미만의 지름으로 약 5 ㎛ 길이를 갖는 것으로 확인되며, 나노와이어의 끝에 별도의 나노 입자들이 확인되지 않는다.
도 1c,d는 NiO를 사용한 경우에 대한 결과로서, 역시 실리콘카바이드 입자 표면에 나노와이어들이 관찰되는데, 지름이 Fe2O3를 사용한 경우에 비해 증가한 것이 확인된다. 나노와이어의 지름은 약 100 nm 정도인 것으로 확인되며, 사용된 알루미늄 입자는 약 800 nm였다.
[실시예 2] 실리콘카바이드 허니컴을 사용한 경우 합성된 알루미나 나노와이어(실리콘카바이드 허니컴 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 코팅한 경우)
도 2는 본 발명에 따른 실리콘카바이드 허니컴 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 코팅한 경우 합성된 알루미나 나노와이어의 SEM 이미지를 보여준다. 허니컴의 표면에 다량의 나노와이어들이 합성되었음을 알 수 있으며, 합성된 나노와이어들은 약 100nm 이하의 지름과 약 100 ㎛의 길이를 갖는 것으로 확인된다.
[실시예 3] 실리콘카바이드 지지체를 사용한 경우 합성된 알루미나 나노와이어(실리콘카바이드 허니컴 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 코팅한 경우)
도 3은 본 발명에 따른 실리콘카바이드 허니컴 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 Dip coating 방식으로 코팅한 경우, 합성된 알루미나 나노와이어의 TEM 이미지를 보여준다. (a)에서 지름이 약 40 nm의 알루미나 나노와이어가 합성되었음이 확인되며, 회절패턴 (b)는 합성된 나노와이어가 결정성 알루미나 구조를 갖는 것을 확인시켜 준다.
[실시예 4] 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어 구조체의 DPF 적용
도 4는 본 발명에 따른 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어 구조체를 DPF에 적용할 경우에 대한 개략도를 보여준다. 본 발명에서 합성되는 알루미나 나노와이어가 DPF에 적용될 경우 그림에서와 같이 나노와이어의 합성은 채널별로 선택적으로 합성될 수도 있으며, 쉽게는 전체 채널 모두에서 합성될 수 도 있다.
합성된 나노와이어 및 채널 표면에는 나노 크기의 촉매가 코팅될 수 있으며, 코팅된 나노와이어 웹을 통해 공급된 배기가스가 통과하고, 이 과정에서 미세 탄소 입자 (carbon particulates) 및 유해 성분이 촉매와 반응하여 처리된다. 처리된 가스는 옆에 위치한 채널을 통해 최종 배출되도록 설계될 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 내에 있게 된다.

Claims (18)

  1. i) 실리콘카바이드, 알루미늄, 산화금속을 분말상태로 균일하게 혼합하여 분말 혼합물을 준비하는 단계; ⅱ) 상기 분말 혼합물을 반응장치에 넣은 후, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계; 및 ⅲ) 상기 진공 분위기의 반응장치를 가열하여 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계;를 포함하며,
    상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계에서, 반응장치 내 이송가스로 0.1~10 vol% 로 희석된 수소를 공급하고,
    상기 실리콘카바이드 입자 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계에서, 알루미나 나노와이어의 합성온도는 900 ~ 1200℃이고, 합성시간은 1~ 4시간인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄의 입자 크기는 500nm ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화금속의 입자 크기는 50 ~ 200nm 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화금속은 ZnO, NiO, MgO, SnO2, GeO2, Bi2O3, Ga2O3, Fe2O3 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계에서, 반응장치 내 진공도는 1 X 10-1 ~ 2 Torr 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 합성된 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어로서, 알루미나 나노와이어의 지름은 5 ~ 100nm 이고, 길이는 1 ~ 100㎛ 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어.
  9. i) 실리콘카바이드 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물을 코팅하는 단계; ⅱ) 상기 표면에 알루미늄과 산화금속의 분말 혼합물이 코팅된 실리콘카바이드를 반응장치에 넣은 후, 상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계; 및 ⅲ) 상기 진공 분위기의 반응장치를 가열하여 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계;를 포함하며,
    상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계에서, 반응장치 내 이송가스로 0.1~10 vol% 로 희석된 수소를 공급하고,
    상기 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 합성하는 단계에서, 알루미나 나노와이어의 합성온도는 900 ~ 1200℃이고, 합성시간은 1~ 4시간인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실리콘카바이드는 평판(plate)의 2차원 구조이거나, 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb)의 3차원 구조 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 알루미늄의 입자 크기는 500nm ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 산화금속의 입자 크기는 50 ~ 200nm 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 분말 혼합물의 코팅 두께가 1~50㎛ 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 산화금속은 ZnO, NiO, MgO, SnO2, GeO2, Bi2O3, Ga2O3, Fe2O3 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 반응장치 내에 수소를 공급하면서 진공 분위기를 조성하는 단계에서, 반응장치 내 진공도는 1 X 10-1 ~ 2 Torr 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 표면에 알루미나 나노와이어를 직접 합성하는 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항의 방법에 의해 합성된 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어로서, 알루미나 나노와이어의 지름은 5 ~ 100nm 이고, 길이는 1 ~ 100㎛ 인 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드-알루미나 나노와이어.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jun Zhou, et al., Synthesis of crystalline alumina nanowires and nanotrees, Chemical Physics Letters, 202, Vol. 365, pp. 505-508. *
Jun Zhou, et al., Synthesis of crystalline alumina nanowires and nanotrees, Chemical Physics Letters, 202, Vol. 365, pp. 505-508.*

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