KR101754018B1 - 코어 및 셀 구조의 금속산화물 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코어 및 셀 구조의 금속산화물 제조 방법 및 코어 및 셀 구조의 금속산화물을 제공한다. 이 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법은 나노 사이즈의 금속산화물 파티클을 기판 상에 박막으로 제작하는 단계; 상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계; 및 상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 카본을 코팅하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 코어/셀(core/shell) 형태의 나노사이즈의 산화물 합성 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 셀(shell)에 형성되어 있는 탄소층에 의해 내부에 있는 코어의 금속 산화물이 대기 중에서도 산화되지 않고, 안정한 상태로 유지되어, 그 자체의 특성만으로 자성을 유지하고, 약물의 전달 소재, 리튬이온전지의 전극 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 나노사이즈의 유/무기 복합체 합성에 관한 것이다.
금속산화물을 환원시키는 방법으로는 여러 가지 방법이 있으나, 그 중 가장 많이 쓰이는 방법이 산소가 없는 환경에서의 고온 어닐링을 통해 금속의 산화 상태를 조절하는 방법이다.
또한, 또 다른 구체적 종래기술로는 사산화삼철에 코어/셀 형태로 탄소를 입히는 방법으로 염화철과 글루코스를 탄소의 소스(source)로 사용하여 요소를 첨가시켜 오토클레이브 내에서 어닐링하여 사산화삼철 주변에 탄소 층을 씌운다. 생성된 복합체는 삼산화사철이 가지고 있는 자성에 의해 분리해낸다.
두 방법들은 어닐링이라는 장시간의 열처리가 필요하며, 두 번이상의 화학적 처리를 요구하는 등, 공정이 복잡해지는 문제점들이 있었다.
철과 산소의 화합물인 철산화물(Iron oxides)은 지구상에서 가장 풍부한 금속 산화물이다. 다양한 결정 구조 및 화학 조성물의 다른 조합은 철산화물 종들에서 각각 고유의 특성을 발생시킨다. 철산화물들은 이질 촉매(heterogeneous catalysts), 안료(pigments), 자기기록 소자(magnetic recording devices), 그리고 생체 의학적 활용(biomedical applications)에 유용하다.
산화철 그룹(Iron oxides family)에 있어서, 삼산화이철(Fe2O3)과 사산화삼철(Fe3O4)은 일반적인 환경에서 물질의 안정성 때문에 가장 많이 연구되고 있다. α-Fe2O3 그리고 γ-Fe2O3 은 지구화학(geochemistry), 적-갈색 안료(red-brown pigments), 기록 물질, 및 촉매 등에서 사용된다. Fe3O4 의 개발은 자기 소자 및 센서, 자기공명 영상, 액체자석(ferrofluids), 그리고 스핀트로닉스 소자(spintronic devices)를 위한 자성 특성을 이용하는 데 집중되고 있다.
최근, 다공질 Fe3O4 (mesoporous Fe3O4)는 에너지 변환 및 저장 분야 응용할 수 있는 차세대 금속 산화물로 관심을 끌고 있다. 그 용도는 배터리 전극, 축전기 전극, 및 광화학 변환을 위한 촉매 등이 있다. 그 물질은 넓은 표면 면적, 가변 구멍 구조(tunable pore structure), 양호한 전기화학적 성질, 및 높은 안정성을 보이기 때문에 위의 응용분야에 적합하다.
그러나, 순수한 다공질 Fe3O4는 마이크로 및 나노 구조에서 낮은 전기 전도도를 가지며, 반복되는 전기화학적 사이클링(cylcing) 동안 구조적 불안정성 및 부반응(side reactions)을 유발한다.
대안으로, 카본이 코팅된 Fe3O4가 산화로부터 그것을 보호하고 물질 고유의 특성을 유지하면서 안정성을 향상시키기 위해 연구되어 왔다. 카본층은 특히 전기화학적 응용에서 전기 전도도를 향상시키고, 마이크로 및 나노 구조의 Fe3O4의 안정성을 향상시킬 수 있다.
카본-코팅된 철산화물의 나노로드(nanorods), 나노와이어, 그리고 나노스핀들(nanospindles)은 순수한 철산화물에 비하여 향상된 전기화학적 성능을 보인바 있다.
마이크로 및 나노 구조 Fe3O4는 일반적으로 마이크로이멀션(microemulsion) 방식, 유기금속 화합물의 열분해(thermal decomposition), 화학적 공동 침전(chemical co-precipitation), 열수 방법(hydrothermal method), 또는 졸겔 방법(sol-gel method)에 의하여 준비된다.
Fe3O4을 위한 이러한 합성 공정(synthesis processes)은 일반적으로 최소 수 시간의 긴 공정 시간을 필요로 하며 , 높은 온도 조건을 요구한다. 많은 경우, Fe3O4 합성에서 환원 단계(reduction step)는 고온 어닐링 및 환원 가스(reducing gas)를 사용한다.
더욱이, 외곽 카본 층의 형성은 일반적으로 화학기상증착(chemical vapor deposition), 폴리머의 열분해(pyrolysis of polymers)와 같은 방법으로 한정된다.
그러나, 이 추가적인 공정은 생산의 복잡성, 시간 소모, 및 생산 가격을 증가시킨다. 따라서, 카본-코팅된 Fe3O4을 위한 윈스텝 고속 저비용 제조 방법(one-step, low-cost, fast fabrication method)의 개발이 요구된다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 유무기 코어/셀 구조의 나노 복합체를 제조하는데 있어 일반적으로 요구되는 고온 어닐링 등의 장시간의 열처리 시간을 최대한 단축하고 공정의 복잡성을 개선하여, 코어/셀 구조의 사산화삼철/탄소의 나노 복합체 합성 방법을 확보하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 구체적인 기술적 과제는 금속 산화물과 화학 연료의 하이브리드 구조에서 화학 연료가 연소될 때 금속 산화물의 산화수 감소를 구현하고, 이를 이용하여 금속 산화물의 산화 상태를 능동적으로 제어함과 동시에 산화물 표면에 탄소막을 합성 할 수 있는 나노사이즈의 화학물 합성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법은 나노 사이즈의 금속산화물 파티클을 기판 상에 박막으로 제작하는 단계; 상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계; 및 상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 카본을 코팅하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 나노 사이즈의 금속 산화물 파티클을 기판 상에 제작하여 박막을 제작하는 단계는: 금속산화물 파우더를 분산제(dispersing agent) 용액과 혼합하는 단계; 분산된 금속산화물 용액을 상기 기판 상에 드랍-캐스트(drop-cast)하는 단계; 및 상기 분산제를 증발시키어 상기 기판 상에 상기 금속 산화물 파티클로 구성된 다공질의 금속산화물 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계는: 상기 연료와 용매를 혼합하여 연료 용액을 준비하는 단계; 상기 연료 용액을 상기 금속 산화물 박막에 함침하는 단계; 및 상기 용매를 증발시키어 상기 금속산화물 파티클의 표면에 상기 연료를 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 카본을 코팅하는 단계는 상기 연료의 연소에 의한 구조기반 자가연소(combustion wave)가 상기 기판을 따라 진행하고, 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)는 상기 금속산화물 파티클을 가열하고, 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)으로 인하여 상기 금속산화물 파티클로부터 산소가 방출어 상기 금속산화물 파티클이 환원되고, 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면은 카본으로 코팅될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료 용액은 콜로디온 용액이고, 상기 연료는 니트로셀룰로오즈일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콜로디온 용액은 상기 연료로 니트로셀룰로오즈와 상기 용매로 디메틸 에테르를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속산화물 파티클은 Fe2O3고, 상기 환원된 금속 산화물 파티클은 Fe3O4일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 산화물 파티클의 직경은 350 nm 이하의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 산화물 파티클은 구형이고, 상기 환원된 금속 산화물 파티클은 원형 다면체 형상(rounded polyhedral shapes)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 카본으로 코팅된 코팅층의 두께는 5nm 내지 20 nm 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어/셀 구조의 금속산화물은 위에서 설명한 바법에 의하여 제조되고, 상기 코어는 상기 금속산화물 파티클이 환원되어 형성되고, 상기 환원과 동시에 상기 셀이 코팅된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어/셀 구조의 사산화삼철 파티클은 코어로서 나노 사이즈의 사산화삼철 파티클 및 셀로서 상기 사산화삼철 파티클 표면에 코팅된 카본층을 포함한다. 상기 사산화삼철은 삼산화이철 파티클의 표면에 연료층으로 코팅된 하이브리드 금속 산화물 합성물로부터 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 환원되어 생성된다. 상기 카본층은 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 동시에 형성된다. 상기 사산화삼철 파티클은 원형 다면체 형상(rounded polyhedral shapes)이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 사산화삼철 파우더의 지름은 10 nm 내지 350 nm 범위이고, 상기 카본층의 두께는 5nm 내지 20 nm 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법은 나노 사이즈의 금속산화물 파티클을 사용하여 다공질 금속 산화물 필름을 제작하는 단계; 상기 다공질 금속산화물 필름에서 상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계; 및 상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 탄소를 코팅하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속산화물 파티클은 Fe2O3이고, 상기 환원된 금속산화물 파티클은 Fe3O4일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료는 니트로셀룰로오즈일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속산화물 파티클의 직경은 350 nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연료는 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 연소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사산화삼철/탄소의 코어/셀 나노 사이즈의 구조에서, 코어(Core) 성분은 사산화삼철이고, 셀(Shell)은 탄소이다. 여기서 셀은 대기 중에서 발생하는 산화현상으로 인해 이산화삼철로 변하는 현상을 방지하여, 리튬 이온 전지의 전극, 약물 전달 소재, 그리고 자성 저장 장치 등에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 코어/셀 구조의 유/무기 나노 사이즈의 복합체를 만들 때, 종래 장시간의 열처리가 필요했던 방식 대신 화학적 연료를 이용한 구조기반 자가연소(combustion wave)의 방법을 통하여, 단시간 안에 공정을 수행하기 때문에, 공정의 시간이 짧아지고, 제조공정 또한 간소화 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 합성된 코어/셀 구조의 사산화삼철/탄소 구조에서, 셀의 탄소층은 사산화삼철의 대기 상태에서의 급격한 산화반응을 방지한다. 그로 인해 사삼화삼철의 고유한 특성을 이용하여, 리튬이온전지의 전극, 약물 전달 소재, 자성 저장 장치, 그리고 MRI의 조영체 등으로 적용이 가능하다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어/셀 구조의 금속산화물/탄소의 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철 산화물 및 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 복합물의 구조기반 자가연소(combustion wave)를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노 입자로 구성된 다공성 필름을 나타내는 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노 입자와 니트로셀룰로오즈로 구성된 하이브리드 복합물을 나타내는 사진들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조기반 자가연소(combustion wave)를 통한 반응을 시간에 따라 나타내는 사진들이다.
도 6은 구조기반 자가연소(combustion wave)의 반응 시간에 따른 온도와 속도의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노파티클로부터 Fe3O4@C 코어/셀 구조로 철 산화물의 상변환 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe3O4@C 코어/셀 구조에서 카본 코팅층을 나타내기 위한 EDX 분석을 통한 원소들의 성분에 대한 질량 분포 그래프와 라만 분석 및 TEM 사진들이다.
도 9는 Fe3O4@C 의 코어/셀 구조에서 STEM 사진을 토대로한 원자들(Fe,O,C)의 구성 및 비율을 나타내는 EDX mapping 사진들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 산화물 제조 방법을 설명하는 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철 산화물 및 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 복합물의 구조기반 자가연소(combustion wave)를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노 입자로 구성된 다공성 필름을 나타내는 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노 입자와 니트로셀룰로오즈로 구성된 하이브리드 복합물을 나타내는 사진들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조기반 자가연소(combustion wave)를 통한 반응을 시간에 따라 나타내는 사진들이다.
도 6은 구조기반 자가연소(combustion wave)의 반응 시간에 따른 온도와 속도의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노파티클로부터 Fe3O4@C 코어/셀 구조로 철 산화물의 상변환 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe3O4@C 코어/셀 구조에서 카본 코팅층을 나타내기 위한 EDX 분석을 통한 원소들의 성분에 대한 질량 분포 그래프와 라만 분석 및 TEM 사진들이다.
도 9는 Fe3O4@C 의 코어/셀 구조에서 STEM 사진을 토대로한 원자들(Fe,O,C)의 구성 및 비율을 나타내는 EDX mapping 사진들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 산화물 제조 방법을 설명하는 도면들이다.
코어/셀 구조의 나노 혼합물(nano composite)은 코어인 내주부와 셀인 외주부에 서로 다른 물질로 구성된 나노 혼합물을 의미한다.
나노 사이즈의 연구가 활발해지고, 그 쓰임이 다양해지면서, 나노 사이즈의 금속산화물의 합성과 구조의 조작을 위한 저가격의, 빠르고, 대량 생산을 위한 공정이 중요시 되고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노 사이즈의 금속산화물을 빠르게 환원하고, 그 파티클에 탄소층을 씌우는 방법인 구조기반 자가연소(combustion wave)를 나노 구조상에서 새로운 합성방법으로 설명한다.
Fe2O3 나노입자와 니트로셀룰로오즈(nitrocellulose)의 하이브리드 혼합물(hybrid composites)은 센치미터 스케일(cm scale)에서 습식 함침 공정(wet impregnation process)에 의하여 제작된다.
금속산화물의 표면과 화학 연료 사이의 계면 경계(interfacial boundaries)를 따라 진행하는 구조기반 자가연소(self-propagating combustion waves)는 Fe2O3로부터 산소의 방출을 유도한다. 이 반응은 직접적으로 Fe2O3를 Fe3O4 나노 구조로 변환시킨다. 적갈색 Fe2O3로부터 어두운 회색 Fe3O4으로의 색변화는 산화 상태의 전이(transition) 및 소재의 기본 성질에서 변화를 확인시켜 주었다.
Fe2O3 나노 파티클이 환원되면서 생성된 Fe3O4 나노입자의 표면에 5-20 nm 두께의 카본층이 동시에 형성되고, 상기 카본층은 Fe3O4가 대기 중에서 그 상태를 유지하는 데 도움을 주고 Fe3O4/C의 하이브리드 혼합물의 전기 전도도를 증가시킨다. 하이브리드 나노구조(hybridized nanostructures)에서 구조기반 자가연소(combustion wave)은 금속산화물의 산화 상태의 조작 및 유무기의 하이브리드 나노 구조의 형성을 만들 수 있게 해준다.
본 발명의 일 실시예에서, 구조기반 자가연소(combustion wave)는 Fe2O3 나노 입자를 나노 구조의 코어/셀 구조(카본 코팅된 Fe3O4)로 합성을 가능하게 해준다. 나노 구조 Fe2O3와 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물은 Fe2O3 나노입자들로 구성된 다공질 필름을 콜로디온(collodion)과 함침(impregnating)에 의하여 제작된다. 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)는 제작된 Fe2O3와 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 구조 상에서 연료의 연소에 의해 발생한다. 이 연소 반응을 통해서 Fe2O3 나노입자에서 Fe3O4 나노입자로 환원이 일어나며, 동시에 생성된 Fe3O4 나노 구조물에 카본층이 생성된다. Fe2O3의 나노 구조와 니트로셀룰로오즈의 하이브르드 구조에서 구조기반 자가연소(combustion wave)의 생성물로서 코어-셀 혼합물(카본 코팅된 Fe3O4)이 생성된다. 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)는 추가적인 공급 가스, 진공 설비 나 퍼니스(furnaces)를 통한 어닐링없이 개방된 대기 환경에서 금속산화물과 화학 연료의 하이브리드 혼합물에서 일어난다.
이 공정은 수 센치미터 크기에서 수 초 이내에 끝난다. 이러한 하이브리드 구조에서 구조기반 자가연소(combustion wave)는 나노 구조의 코어-셀 합성물(Fe3O4@C)을 제조할 수 있고, 많은 전기화학적 분야에서 유용할 수 있다. 구조기반 자가연소(combustion wave)을 통한 금속산화물 나노 구조의 카본 코팅의 형성과 산화 상태의 변화는 다른 금속산화물에도 적용될 수 있고, 또한, 유무기 하이브리드 구조의 제작에도 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어/셀 구조의 금속산화물 제작 방법을 나타내는 도면들이다.
도 1a 내지 도 1g를 참조하면, 코어 및 셀 구조의 금속산화물 제조 방법은 나노 사이즈의 금속산화물 파티클(120)을 기판 상에 박막으로 제작하는 단계; 상기 금속산화물 파티클(120)의 표면을 연료(126)로 코팅하는 단계; 및 상기 연료(126)를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클(130)의 표면에 카본을 코팅하는 단계를 포함한다.
상기 금속산화물 파티클(120)의 직경은 10m 부터 350 nm까지 다양할 수 있다. 상기 금속산화물 파티클(120)은 구형이고, 상기 환원된 금속산화물 파티클(130)은 원형 다면체 형상(rounded polyhedral shapes)일 수 있다. 카본으로 코팅된 카본층(132)의 두께는 5nm 부터 20 nm까지 일 수 있다.
도 1a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판과 같이 섭씨 700도 이상의 융점을 가지는 기판(110)을 준비한다. 상기 나노 사이즈의 금속산화물 파티클(120)은 직경이 10 nm ~ 350 nm의 삼산화이철 파우더가 사용된다. 상기 금속 산화물 파티클(120)은 구형에 한하지 않고 다양한 형태일 수 있다. 나노 사이즈의 금속 산화물 파티클(120)을 상기 기판(110) 상에 드랍-캐스팅(drop-casting)하여, 박막을 제작하는 단계는 다음과 같다. 상기 금속 산화물 파티클(120)을 분산제(dispersing agent) 용액(122)에 분산시킨다. 여기서는 삼산화이철 나노 파우더를 증류수에 분산시켜 5 mg/ml의 용액을 만든다. 상기 분산제는 증류수일 수 있다. 이어서, 상기 분산된 금속 산화물 용액을 상기 기판 상에 드랍-캐스트(drop-cast)한다.
도 1b를 참조하면, 이어서, 상기 분산된 용액을 증발시키어 상기 기판(110) 상에 다공질 금속산화물 파티클 박막(120a)을 제작한다. 상기 다공질의 금속산화물 파티클 박막(120a)은 삼투 형상에 의하여 화학 연료가 공질(pore)안으로 균일하게 침투할 수 있도록 충분하게 다공질(porous)이다.
도 1c를 참조하면, 상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계는 다음과 같다. 연료와 용매를 혼합하여 연료 용액을 준비한다. 상기 연료 용액은 콜로디온 용액이고, 상기 연료는 니트로셀룰로오즈일 수 있다. 상기 콜로디온 용액은 니트로셀룰로오즈와 용매로 디메틸 에테르를 포함하고, 상기 콜로디온 용액의 농도는 다양할 수 있다. 상기 화학 연료로 니트로셀룰로오즈(nitro-cellulose)를 사용한 경우, 연소를 시켰을 때, 부산물이 남지 않고, 대기 중으로 날아간다. 상기 연료는 C,H,O,N 만으로 이루어진, 연소 후 연소 부산물이 남지 않는 연료라면 다양하게 변형될 수 있다.
이어서, 상기 연료 용액을 상기 금속 산화물 파티클 박막에 함침한다. 상기 금속 산화물의 함침에 의하여 상기 연료 용액(124)은 상기 금속 산화물 파티클을 균질하게 감싼다.
도 1d를 참조하면, 이어서, 상기 용매를 증발시켜, 상기 금속산화물 파티클(120)의 표면에 연료(126)를 코팅한다. 상기 금속산화물 파티클(Fe2O3 )은 니트로셀룰로오즈에 의하여 코팅될 수 있다.
도 1e 및 도 1f를 참조하면, 상기 연료(126)를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클(120)을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클(130)의 표면에 탄소를 코팅하는 것은 다음과 같이 수행된다. 상기 연료(126)의 연소에 의한 구조기반 자가연소(combustion wave)가 상기 금속산화물/연료의 하이브리드 구조를 따라 진행하고, 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)는 상기 금속산화물 파티클(120)을 가열하고, 상기 금속산화물 파티클(120)로부터 방출된 산소와 상기 연료의 연소에 의하여 상기 금속산화물 파티클(120)은 환원되고, 상기 환원된 금속산화물 파티클(130)의 표면은 카본으로 코팅된다. 상기 연소의 발화는 가열된 텅스텐 와이어와 금속산화물/연료 구조와의 접촉 또는 레이저 빔의 조사와 같은 방법으로 수행될 수 있다.
도 1g를 참조하면, 환원된 금속산화물 파티클과 카본 코팅층(132)으로 구성된 코어/셀 구조의 금속산화물은 파우더 형태로 수집된 후, 특정한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 축전기의 전극 재료로 사용하기 위하여, 상기 코어/셀 구조의 금속산화물은 바인더(binder)(152) 재료(예를 들어, Polyvinylidene fluoride; PVDF)와 혼합되어, 금속 포일(150) 상에 증착되어 전극의 재료로써 사용될 수 있다.
이하, 구체적으로 실험 결과에 대하여 설명한다.
[철 산화물 및 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물(Hybrid Composites)에서 구조기반 자가연소(combustion wave)]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철 산화물 및 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물의 구조기반 자가연소(combustion wave)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, Fe2O3 나노 입자들의 박막은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 드랍-캐스트(drop-cast) 방식에 의하여 제작된다. 구체적으로, Fe2O3 나노 입자는 증류수(deionized water)에 5 mg/mL의 농도로 분산된다. Fe2O3 나노 입자가 분산된 용액은 실리콘 기판 상에 드랍-캐스트(drop-cast)된다. 섭씨 100도에서 어닐링하여 용매인 증류수를 증발시키면, 다공성의 Fe2O3의 필름이 만들어진다. cm 사이즈의 필름은 Fe2O3의 고유 색인 적갈색을 띄게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노 입자로 구성된 다공성 필름의 종단면을 나타내는 SEM 사진이다.
도 3을 참조하면, Fe2O3 박막의 평균 두께는 약 3.6 μm이었다. .
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노 입자와 니트로셀룰로오즈 구성된 하이브리드 혼합물을 나타내는 사진들이다.
도 4를 참조하면, (a)는 센치미터 스케일의 Fe2O3 다공질 박막의 사진이고, (b)는 Fe2O3 다공질 박막의 SEM 사진이고, (c)는 Fe2O3/니트로셀룰로오즈 하이브리드 혼합물 박막의 사진이고, (d)는 Fe2O3/니트로셀룰로오즈로 하이브리드 혼합물 박막의 SEM 사진이다.
도 4(a)를 참조하면, 적갈색의 필름은 Fe2O3의 고유의 색깔로서, 드랍-캐스트(drop-cast)된 필름의 경우에도 그 색을 유지한다. 도 4(b)를 참조하면, Fe2O3 파티클의 사이즈가 20-50 nm이다. 드랍-캐스트(drop-cast)한 Fe2O3가 분산된 용액의 용매가 증발된 후, Fe2O3 나노 파티클은 다공성 물질이 된다. 도 4(c)는 콜로디온 용액을 Fe2O3 필름 위에 떨어뜨리고 용매를 말린 후의 사진이다. 콜로디온 용액은 함침법으로 Fe2O3 파티클 내부에 균일하게 분포되어, 균질하게 금속산화물과 연료가 혼합되었다. 도 4(d)는 니트로셀룰로오즈와 Fe2O3 파티클이 적절하게 섞여 있음을 보여준다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조기반 자가연소(combustion wave)를 통한 연소반응을 하이스피드 카메라 (high-speed camera)를 이용하여 촬영한, 반응을 시간에 따라 나타내는 사진들이다.
도 5를 참조하면, 좌측 사진은 텅스텐 와이어에 의한 발화를 나타내고, 우측 사진들은 시간에 따란 연소반응에 의한 발화점의 이동을 보여준다.
구조기반 자가연소(combustion wave)는 줄 히팅(Joule heating) 방식에 의하여 상기 하이브리드 혼합물(hybrid composite) 필름의 한쪽 끝 부분에 가열된 텅스텐 와이어를 접촉시킴으로써, 니트로셀룰로오즈를 점화하고, 이때 화염의 이동을 통해 발생한다. 가열된 텅스텐 와이어가 상기 필름을 접촉하면, 화학 연료가 연소하게 되고, Fe2O3와 니트로셀룰로오즈 하이브리드 구조를 통해 화염이 이동하면서 구조기반 자가연소(combustion wave)로서 일어나며 추가적으로 열에너지를 요구하지 않고 연료의 점화만으로 반대편 끝 쪽까지 구조기반 자가연소(combustion wave)가 연속된다.
구조기반 자가연소(combustion wave)가 진행하는 동안, 반응전 적갈색이었던 부분은 반응 후 어두운 회색으로 변화된다. 이것은 구조기반 자가연소(combustion wave)를 통하여 Fe2O3 나노 입자가 Fe3O4로 상 변화(phase transformation)가 되었음을 나타낸다.
도 6은 구조기반 자가연소(combustion wave)의 반응 시간에 따른 온도와 속도의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 6을 참조하면, 연소 시작 위치의 최대 온도와 연소 끝 위치의 최대 온도의 차이는 약 섭씨 339.7도 이다. 시작 위치에서, 온도는 급격히 증가하고, 최고 온도는 초기에 섭씨 900도에 도달한다. 연소 반응이 일어난 뒤 다시 냉가되면서 온도는 떨어진다. 한편, 연소가 끝나는 위치에서는 구조기반 자가연소(combustion wave)가 상기 끝 위치를 통과할 때, 온도는 섭씨 520도의 최대 온도에 도달한다. 비록 최대 온도의 변화가 존재하나, 전체 Fe2O3 나노 필름은 섭씨 500 내지 섭씨 900 도 사이의 온도에 노출되고 이 온도는 산화철의 상변화를 일으키기에 충분한 온도이다.
철 산화물-니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물과 니트로셀룰로오즈 단일 구조 사이의 구조기반 자가연소(combustion wave)의 반응 속도를 비교해봄으로써, 산화철의 산화상태의 변화에 대해서 해석할 수 있다.
산화철과 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물에서 구조기반 자가연소(combustion wave) 반응 속도는 니트로셀룰로오즈 단일층에서 반응속도보다 빠르다. 금속산화물로부터 산소의 직접적인 공급이 구조기반 자가연소(combustion wave)의 반응 속도를 증가시킨다. 여기서, 구조기반 자가연소(combustion wave)는 주위 산소(surrounding oxygen), 구체적으로 core물질인 Fe2O3의 산소를 이용하여 연소한다. 이것은 산화철과 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물 필름에서 구조기반 자가연소(combustion wave)의 연소 반응이 발생할 때, Fe2O3의 내부에 있는 산소를 소모한다. 이 메카니즘은 Fe2O3 나노입자들의 산소 상태를 변경하여 상 변화를 야기한다.
[상변화 및 탄소 코팅층의 특성]
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe2O3 나노입자들로부터 Fe3O4@C 코어/쉴 구조로의 철 산화물의 상변환 특성을 나타내는 그래프들이다.
도 7을 참조하면, (a)는 상 변화된 Fe3O4 나노 구조물의 사진이고, (b)는 상 변화된 Fe3O4 파티클의 SEM 사진이고, (c)는 상 변화된 Fe3O4 나노 구조물의 XRD(x-ray diffraction) 패턴이다.
구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 상변화가 발생한 후, 잔여 물질은 원래 Fe2O3 나노입자들에 비하여 색이 완전히 다르다. 구조기반 자가연소(combustion wave)를 발생하기 전에, Fe2O3 나노입자들의 필름은 적철석(hematite)의 적갈색(reddish-brown color)을 보인다. 하이브리드 혼합물은 그 적갈색을 유지한다. 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 화학적 연소반응은 상변화를 유도하고 코어물질의 어두운 회색으로 색변화를 가져온다.
구조기반 자가연소(combustion wave)는 Fe2O3 나노입자들이 화학연료와의 하이브리드 구조상의 연료의 연소에 의한 산소 방출, 즉 환원의 방법으로 쓰인다. 이러한 조건에서, 대부분의 산화철은 어두운 회색을 가진 Fe3O4(magnetite)로 변환된다. 하이브리드 합성물에서, 구조기반 자가연소(combustion wave)는 Fe2O3에서 Fe3O4로 산화 상태를 변경하는환원 반응을 가져온다.
연료의 연소가 진행됨에 따라, 연료의 산화에 산소가 필요하다. 이 때, 필요한 산소는 대기 중 뿐만 아니라, 삼산화이철에서도 방출된다.. 여기서 삼산화이철은 환원이 되어 사산화삼철이 된다. 이를 화학 반응식으로 표현하면 하기와 같이 화학 반응식이 된다.
C6H8N2O9+ 3Fe2O3→2Fe3O4+O2+C6H8N2O9
삼산화이철의 산소가 빠져나오게 되고, 이 산소는 니트로셀룰로오즈의 연소에 쓰이게 된다. 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
C6H8N2O9+Fe3O4+O2→Fe3O4+6CO2↑+4H2O↑+N2↑
위와 같은 화학 반응식과 같은 과정을 거쳐 삼산화이철은 사산화삼철로의 환원과정을 거치게 되고, 이 사산화삼철은 코어성분이 된다.
즉, 이들 반응을 통해 코어 물질에서 산소가 방출도고, 방출된 산소는 연소반응을 가속시킨다. SEM 사진을 살펴보면, Fe2O3 나노입자들은 구형이며, 20nm - 50 nm 지름이다. 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 합성된 Fe3O4 나노 구조는 50 nm 내지 80 nm의 지름을 가지고 원형 다면체 형상(rounded polyhedral shapes)이다.
연소에서 높은 온도 및 이방성 압력 파(anisotropic pressure waves)는 Fe3O4 나노입자들을 응집(aggregation)시키고, 파티클의 형상 변화를 유발한다. 일반적으로 철 산화물의 융점(melting points)은 일반적으로 섭씨 1500도 이상으로 알려져있고, 산화철과 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물에서 구조기반 자가연소(combustion wave)를 통한 표면 온도는 섭씨 500도 내지 섭씨 900도 이다. 그러나, 나노구조의 물질에서, 응집 및 형상변화는 낮은 온도에서 일어날 수 있다.
반응물에 대한 XRD(x-ray diffraction) 분석이 실행되었다. 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 합성된 철 산화물 나노구조로부터 피크(peaks)는 자철석(magnetite, Fe3O4)의 (111), (220), (311), (222), (400), (331), (422), (333), (511), (440), (531), (442), (620), (533), 그리고 (622) 평면에 대응한다. 이것은 구조기반 자가연소(combustion wave)는 개방된 대기 조건에서 수 초안에 Fe2O3로부터 Fe3O4로의 직접적인 상변화를 가져옴을 증명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 Fe3O4@C 하이브리드 혼합물에서 카본 코팅층을 나타내는 그래프 및 사진들이다.
도 8을 참조하면, (a)는 EDX 분석에 의한 Fe, O, 그리고 C 의 원자들의 질량분포의 수치를 나타내고, (b)는 합성된 Fe3O4 나노 구조물에서 532 nm 레이저를 사용한 라만 스펙트럼(Ramman Spectrum)이고, (c)는 Fe3O4@C 나노 구조물의 TEM 사진이고, (d)는 Fe3O4@C 나노 구조물의 고분해능 TEM 사진이다.
도 8(a)를 참조하면, 철, 산소, 및 탄소의 3 개의 원자들은 구조기반 자가연소(combustion wave)반응 후, 주된 요소로 남는다. 원자들의 질량에 대한 비율은 각각 41%, 57%, 그리고 2%이다.
구조기반 자가연소(combustion wave)을 통해 합성된 물질은 파티클 주변에 카본층을 형성하였다. 철 산화물과 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물 필름의 연소에서, 위에 언급된 화학적 구조(chemical formulas)는 완벽한 연소 조건을 가정한다. 그러나, 실제로는 탄소가 잔류하여, 구조기반 자가연소(combustion wave) 후 생성물의 주변에 탄소층으로 형성된다. 생성물의 탄소를 확인하기 위해 라만 분석을 하였다. 이 라만 그래프를 보면, D 그리고 G 밴드, 그리고 라만 피크는 1300 cm-1 에서 1600 cm-1 에 위치하고, 무결정의 카본(glassy carbon)의 산란 스펙트럼을 의미한다. EDX 데이터와 라만 스펙트럼은 Fe3O4 나노 구조물은 연소의 종료 후에 카본층을 가진 것을 증명한다.
투과전자현미경(Transmission electron microscopy; TEM)이 합성된 Fe3O4 에서 카본층의 형상을 살펴보기 위해사용되었다. 백색(white color)은 Fe3O4을 나타내고, 반투명층(semitransparent layers)은 카본층을 나타낸다. 각 Fe3O4 나노 구조물의 크기는 50 nm 내지 80nm 범위이다. 카본층은 Fe3O4 나노구조물을 감싸도록 덮고 있고, 두께는 7-20 nm범위이고, 평균 두께는 10 nm이다. 합성된 Fe3O4@C에서 상기 카본 층과 Fe3O4 나노구조물의 계면 경계가 눈에 띤다.
Fe3O4 나노구조물의 대부분의 표면은 완전히 카본에 의하여 덮혀있다. 이것은 초기의 Fe2O3 나노입자들과 니트로셀룰로오즈 사이의 균일한 접촉면이 구조기반 자가연소 점화(combustion wave ignition) 이전에 이미 다공질 구조를 통하여 형성되었다는 것을 의미한다. 연소 반응이 전체 필름을 거쳐 간 후, 화학 연료와 금속 산화물 사이의 계면 경계는 금속산화물 표면의 카본층으로 바뀐다.
도 9는 Fe3O4@C 의 코어-셀 구조에서 STEM 이미지와 원소들의 구성에 따른 형상을 보여주는 사진들이다.
도 9를 참조하면, (a)는 STEM 이미지이고, (b)는 카본 원자 이미지, (c)는 산소 원자 이미지, (d)는 카본과 철 원자의 이미지이다.
고분해능 STEM 사진과 카본, 산소, 및 카본-철의 분포를 나타내는 EDS mapping이 조사되었다. 합성된 물질의 코어 구조는 Fe3O4 이며, 두께가 평균10 nm의 셀 구조는 도 도 9(B) and 도 9(D)에서 카본층으로 나타나고, 청색으로 표시된다. 합성된 Fe3O4@C 합성물은 개방된 대기 조건에서 안정적이다. 일반적으로, Fe3O4 구조들은 Fe3O4의 높은 반응성과 나노 물질의 넓은 표면적 때문에 쉽게 Fe2O3 또는 FeO 나노구조들로 쉽게 산화된다. 그러나, 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 형성된 카본층을 가진 경우, Fe3O4@C 합성물은 한달 동안 방치한 경우에도 산화없이 원래 구조 및 화학적 조성을 유지한다.
화학 연료와 코어 물질의 하이브리드 혼합물에서 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의한 상 변화는 다른 금속산화물의 변화 및 세라믹 합성에 응용되고, 나노 구조 물질에 카본 코팅층의 형성을 위한 방법으로 쓰일 수 있다.
이구조기반 자가연소(combustion wave)은 개방된 대기 조건에서 실행되기 때문에, 저렴한 비용의 설치로 수 초안에 완료될 수 있다. 구조기반 자가연소(combustion wave)의 개발은 마이크로 및 나노 구조 물질의 저비용, 고속 합성에 널리 사용될 수 있다.
본 발명은 구조기반 자가연소(combustion wave)을 통하여 Fe2O3 나노입자들에서 나노구조의 Fe3O4@C 코어/셀 합성물로의 산화철의 상 변화에 대해서 기술되었다. Fe2O3 나노입자를 코어 물질로 니트로셀룰로오즈를 화학 연료로 사용한 하이브리드 혼합물은 습식 함침법에 의하여 제조되었다. 구조기반 자가연소(combustion wave)는 Fe2O3 나노구조물과 니트로셀룰로오즈 하이브리드 구조의 경계계면을 따라 전파되며 연소된다. 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)는 짧은 시간에 온도가 빠르게 증가하며, 동시에 화학 연료의 연소에 의한 코어 물질에서의 산소 방출을 유도하기 때문에, 적갈색 Fe2O3 나노입자들은 어두운 회색 Fe3O4 나노구조로 상 변화가 일어난다. 생성된 Fe3O4 나노 구조는 카본 코팅 층에 의하여 감싸지고, 이 카본의 층은 Fe3O4의 구조적-화학적 안정성을 가져오고, 전기 전도도를 향상시킨다. 구조기반 자가연소(combustion wave)를 통한 상 변화 및 카본 코팅은 연소가 대기 조건에서 단시간에 완료되기 때문에, 이 공정은 고가 또는 넓은 공간을 차지하는 장비없이 원스텝(one-step)으로, 빠르고, 그리고 반응 후 생성물의 대량 생산이 가능하다.
종래에는, 카본 코팅의 형성과 금속 산화물의 상변화를 일으키기 위하여, 다단계의 화학 반응 또는 제어된 대기 환경에서 오래시간 어닐링 공정 및 후속의 CVD를 쓰는 방법이 사용되었다. 그러나, 나노구조의 물질과 화학 연료의 하이브리드 합혼합물에서 구조기반 자가연소(combustion wave)은 이러한 단점을 극복할 수 있다. 이 기술은 에너지 전환(energy conversion) 및 저장 연구 분야에서 유뮤기 하이브리드 나노 구조물의 대량 생산에 적용될 수 있다.
Fe2O3 나노 파우더는 증류수를 용매로 하여 5 mg/ml로 용해된다. 이 때, 균일하게 분산시키위해 30분간 초음파를 이용하여 분산시켜준다. 잘 분산된 용액은 기판 위에 드랍-캐스트(drop-cast)하여, 1시간동아 100도에서 어닐링하여 Fe2O3의 얇은 박막을 제작한다.
Fe2O3 필름과와 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 혼합물은 니트로 셀룰로오즈를 Fe2O3 필름위에 드랍 캐스트(drop-casti)하면서, 습식 함침에 의하여 제조된다. 이 때, 연료는 콜로디온 용액으로써 니트로 셀룰로오즈가 디에틸 에테르에 분산된 용액이 사용된다. 콜로디온은 상기 Fe2O3 나노입자 필름 상에 떨어지고, 콜로디온은 상온에서 다공질의 Fe2O3 필름 안으로 습식 함침한다. 콜로디온의 함침은 수 분 이내에 완료된다.
이 후, 연료의 용액의 용매를 건조시킨다. 그렇게 생성된 Fe2O3와 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 구조에서 니트로셀룰로오즈는 Fe2O3 나노 입자들의 표면과 직접 접촉하기 때문에, 코어-셀 구조 (Fe2O3@nitrocellulose)로서 기술될 수 있다.
구조기반 자가연소(combustion wave)는 하이브리드 혼합물의 한쪽 가장자리에서 텅스텐 와이어의 줄 히팅 방법(joule heating)에 의하여 일어난다. 마이크로 및 나노 구조의 Fe2O3 와 니트로셀룰로오즈의 하이브리드 구조는 구조기반 자가연소(combustion wave)의 방향성을 가지고 구조 위에서 전파된다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 산화물 제조 방법을 설명하는 도면들이다. 도 1a 내지 도 1g에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 위에서 설명한 것과 차이는 다공질 금속산화물 박막 대신에 대용량 처리를 위하여 다공질 금속 산화물 벌크 구조 또는 두꺼운 필름이 준비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법은 나노 사이즈의 금속산화물 파티클을 사용하여 다공질 금속 산화물 필름을 제작하는 단계; 상기 다공질 금속산화물 필름에서 상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계; 및 상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 탄소를 코팅하는 단계를 포함한다.
금속 산화물 파우더(120)는 용매(122)에 의하여 균일하게 분산된다. 분산된 금속산화물의 용액은 용기(또는 접시)(110a)에 담기고, 용매는 건조 공정에 의하여 제거된다. 이에 따라, 다공질 금속산화물 벌크가 형성된다.
이어서, 연료와 용매를 혼합하여 연료용액이 준비된다. 상기 금속산화물은 Fe2O3이고, 상기 환원된 금속 산화물 파티클은(130) 코어로서 Fe3O4일 수 있다. 상기 연료는 니트로셀룰로오즈일 수 있다. 상기 연료 용액은 상기 금속산화물의 다공성의 필름 내부에 함침된다. 이어서, 상기 용매를 증발 건조시키어 상기 금속산화물 파티클의 표면에 연료를 코팅한다. 이후, 구조기반 자가연소(combustion wave)를 이용하여 상기 금속산화물을 환원시키어 코어로서 환원된 금속산화물(130)을 형성하고, 동시에 상기 환원된 금속 산화물의 표면에 셀층으로 카본의 카본층(132)으로 코팅된다.
상기 금속산화물은 Fe2O3이고, 상기 환원된 금속 산화물파우더는 Fe3O4일 수 있다. 상기 금속 산화물 파우더의 직경은 350 nm 이하일 수 있다. 상기 연료는 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 연소될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 기판
120: 금속 산화물 파티클
126: 연료
130: 환원된 산화물 파티클
126: 연료
120: 금속 산화물 파티클
126: 연료
130: 환원된 산화물 파티클
126: 연료
Claims (18)
- 나노 사이즈의 금속산화물 파티클을 기판 상에 박막으로 제작하는 단계;
상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계; 및
상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 카본을 코팅하는 단계를 포함하고,
나노 사이즈의 금속 산화물 파티클을 기판 상에 제작하여 박막을 제작하는 단계는:
금속산화물 파티클을 분산제(dispersing agent) 용액과 혼합하는 단계;
분산된 금속산화물 용액을 상기 기판 상에 드랍-캐스트(drop-cast)하는 단계; 및
상기 분산제를 증발시키어 상기 기판 상에 상기 금속 산화물 파티클로 구성된 다공질의 금속산화물 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 금속 산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계는:
상기 연료와 용매를 혼합하여 연료 용액을 준비하는 단계;
상기 연료 용액을 상기 금속 산화물 박막에 함침하는 단계; 및
상기 용매를 증발시키어 상기 금속산화물 파티클의 표면에 상기 연료를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 카본을 코팅하는 단계는:
상기 연료의 연소에 의한 구조기반 자가연소(combustion wave)가 상기 기판을 따라 진행하고,
상기 구조기반 자가연소(combustion wave)는 상기 금속산화물 파티클을 가열하고,
상기 구조기반 자가연소(combustion wave)으로 인하여 상기 금속산화물 파티클로부터 산소가 방출어 상기 금속산화물 파티클이 환원되고,
상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면은 카본으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 연료 용액은 콜로디온 용액이고,
상기 연료는 니트로셀룰로오즈인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제5 항에 있어서,
상기 콜로디온 용액은 상기 연료로 니트로셀룰로오즈와 상기 용매로 디메틸 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 금속산화물 파티클은 Fe2O3고, 상기 환원된 금속 산화물 파티클은 Fe3O4인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 금속 산화물 파티클의 직경은 350 nm 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 금속 산화물 파티클은 구형이고,
상기 환원된 금속 산화물 파티클은 원형 다면체 형상(rounded polyhedral shapes)인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
카본으로 코팅된 코팅층의 두께는 5nm 내지 20 nm 범위인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제1 항에 의하여 제조되고, 상기 코어는 상기 금속산화물 파티클이 환원되어 형성되고, 상기 환원과 동시에 상기 셀이 코팅되는 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물.
- 코어로서 나노 사이즈의 사산화삼철 파티클 및 셀로서 상기 사산화삼철 파티클 표면에 코팅된 카본층을 포함하는 코어/셀 구조의 사산화삼철 파티클에 있어서,
상기 사산화삼철은 삼산화이철 파티클의 표면에 연료층으로 코팅된 하이브리드 금속 산화물 합성물로부터 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 환원되어 생성되고,
상기 카본층은 상기 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 동시에 형성되고,
상기 사산화삼철 파티클은 원형 다면체 형상(rounded polyhedral shapes)인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 사산화삼철 파티클. - 제12 항에 있어서,
상기 사산화삼철 파티클의 지름은 10 nm 내지 350 nm 범위이고,
상기 카본층의 두께는 5nm 내지 20 nm 범위인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 사산화삼철 파티클. - 나노 사이즈의 금속산화물 파티클을 사용하여 다공질 금속 산화물 필름을 제작하는 단계;
상기 다공질 금속산화물 필름에서 상기 금속산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계; 및
상기 연료를 연소시키어 상기 금속산화물 파티클을 환원시키고 상기 환원된 금속산화물 파티클의 표면에 탄소를 코팅하는 단계를 포함하고,
나노 사이즈의 금속 산화물 파티클을 사용하여 다공질 금속 산화물 필름을 제작하는 단계는:
금속산화물 파티클을 분산제(dispersing agent) 용액과 혼합하는 단계; 및
분산된 금속산화물 용액을 용기에 담는 단계;
상기 분산제를 증발시키어 상기 금속 산화물 파티클로 구성된 다공질의 금속산화물 필름을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 금속 산화물 파티클의 표면을 연료로 코팅하는 단계는:
상기 연료와 용매를 혼합하여 연료 용액을 준비하는 단계;
상기 연료 용액을 상기 금속 산화물 필름에 함침하는 단계; 및
상기 용매를 증발시키어 상기 금속산화물 파티클의 표면에 상기 연료를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 금속산화물 파티클은 Fe2O3이고, 상기 환원된 금속산화물 파티클은 Fe3O4인 것을 특징으로 하는 코어/셀 구조의 금속산화물 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 연료는 니트로셀룰로오즈인 것을 특징으로 하는 금속산화물 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 금속산화물 파티클의 직경은 350 nm 이하인 것을 특징으로 하는 금속산화물 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 연료는 구조기반 자가연소(combustion wave)에 의하여 연소되는 것을 특징으로 하는 금속산화물 제조 방법.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108329021A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-27 | 日照亿鑫电子材料有限公司 | 低频电流传感器磁芯材料及其制备方法 |
| KR20190079007A (ko) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 고려대학교 산학협력단 | 구조 기반 연소파를 이용한 코어-쉘 구조 나노 입자의 제조 방법 |
| US10818442B2 (en) | 2017-12-27 | 2020-10-27 | Korea University Research And Business Foundation | Method of fabricating metal oxide film |
-
2016
- 2016-03-25 KR KR1020160036368A patent/KR101754018B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ACS APPL. MATER. INTERFACES 2014, 6, 15575-15582* |
| APPLIED SURFACE SCIENCE 359 (2015) 931-938 |
| NANOTECHNOLOGY 18 (2007) 035602 |
| NANOTECHNOLOGY 23 (2012) 165601 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108329021A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-07-27 | 日照亿鑫电子材料有限公司 | 低频电流传感器磁芯材料及其制备方法 |
| KR20190079007A (ko) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 고려대학교 산학협력단 | 구조 기반 연소파를 이용한 코어-쉘 구조 나노 입자의 제조 방법 |
| KR102043527B1 (ko) | 2017-12-27 | 2019-11-11 | 고려대학교 산학협력단 | 구조 기반 연소파를 이용한 코어-쉘 구조 나노 입자의 제조 방법 |
| US10804043B2 (en) | 2017-12-27 | 2020-10-13 | Korea University Research And Business Foundation | Method of preparing core-shell structure nanoparticle using structure-guided combustion waves |
| US10818442B2 (en) | 2017-12-27 | 2020-10-27 | Korea University Research And Business Foundation | Method of fabricating metal oxide film |
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