KR101874238B1 - 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법 - Google Patents

공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101874238B1
KR101874238B1 KR1020170036807A KR20170036807A KR101874238B1 KR 101874238 B1 KR101874238 B1 KR 101874238B1 KR 1020170036807 A KR1020170036807 A KR 1020170036807A KR 20170036807 A KR20170036807 A KR 20170036807A KR 101874238 B1 KR101874238 B1 KR 101874238B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
copper
chalcogenide
eutectic solvent
nanoparticles
copper chalcogenide
Prior art date
Application number
KR1020170036807A
Other languages
English (en)
Inventor
김진혁
고파데 우마
콜레카 산자이
문종하
강명길
수리아완쉬 마헤쉬
이주연
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020170036807A priority Critical patent/KR101874238B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101874238B1 publication Critical patent/KR101874238B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G30/00—Compounds of antimony
    • C01G30/002—Compounds containing, besides antimony, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • 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
    • C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일포트 콜로이드 합성방법을 적용하고 공융용매를 이용하여 구리 칼코게나이드 화합물을 제조하는 제조방법이 제공된다. 본 발명은 공정의 편리성을 제공하고 무독성의 저렴한 시약을 사용하여 친환경적이며 이로 인해 공정단가를 낮을 수 있다. 또한, 낮은 전이온도를 가지며 공기와 물에 안정적인 공융용매를 사용하여 구리 칼코게나이드 화합물을 제조함에 따라 제조되는 구리 칼코게나이드 나노 입자는 광전기, 물분해, 태양전지의 조립 및 나노 잉크형성에 사용될 수 있다.

Description

공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법{Manufacturing method of copper chalcogenide using deep eutectic solution}
본 발명은 구리 칼코게나이드 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법에 관한 것이다.
반도체 박막 물질은 태양광, 광전기화학 및 열전장치 등의 다양한 분야에 적용이 가능하다. 안정된 효율의 박막형 태양전지는 CuInGaSe2(CIGSe), CdTe, CuInSe2(CIS)의 물질들이 주로 사용되고 있다. 하지만, 원료의 가격인상, 매장량의 부족 및 원료 사용으로 인한 잠재적인 환경오염 등의 문제로 사용이 제한적이다.
따라서, 기존 문제점을 해결해줄 수 있는 반도체 박막 물질에 재료로 가격이 저렴하고 원료량이 풍부하며, 자연상태에서 독성을 갖고 있지 않는 물질로써, 구리 칼코게나이드 나노 입자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, CuS, Cu-Sn-S 그리고 Cu-Sb-S 사이 상을 갖는 계, Cu2ZnSnS4(CZTS), Cu2ZnSn(SSe)4(CZTSSe)와 같은 물질에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만, 고품질의 나노 입자를 제조하기 위한 기존의 방법들은 높은 독성물질을 사용하고 위험성을 가지고 있으며 불안정한 특성과 값 비싼 용매를 사용해야 하는 문제로 제조비용을 증가시키고 대량생산을 제한하며 공정과정 중 엄격한 비활성 조건을 필요로 한다. 고품질의 나노 입자를 제조하기 위하여 사용되는 용매로는 oleylamine(OLA), dodecanethiol(DDT), tertiary-DDT, trioctylphosphine(TOP), trioctylphosphine oxide(TOPO) 등의 용매가 사용되고 있다. 하지만, 기존에 사용되는 용매는 독성을 자기고 있기 때문에 부산물을 발생시키게 되어 환경에 악영향을 미치는 점은 해결해야 할 문제점이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 공융용매를 제조하는 단계, 상기 공융용매와 칼코게나이드 화합물의 전구체와 금속전구체를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합용액을 반응시켜 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 단계를 포함하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 공융용매를 제조하는 단계에서 상기 공융용매는 염과 유기산, 염과 아미노산, 유기산과 아미노산, 염과 알코올, 알데히드 혼합물, 유기산, 유기산과 알코올, 탄수화물 또는 알데히드의 혼합물인 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 포함할 수 있다.
상기 공융용매는 하나 이상의 수소 결합된 도너와 억셉터를 포함하고 이들의 혼합으로 제조되는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 공융용매는 콜린 클로라이드와 에틸렌글리콜을 몰비율 1:2로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 포함할 수 있다.
상기 공융용매와 칼코게나이드 화합물의 전구체와 금속전구체를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계에서 상기 칼코게나이드 화합물의 전구체는 황(S), 셀레늄(Se) 또는 텔루르(Te) 칼코게나이드 화합물 중에 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 공융용매와 칼코게나이드 화합물의 전구체와 금속전구체를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계에서 상기 금속전구체는 구리(Cu), 안티모니(Sb), 철(fe), 니켈(Ni), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 중에 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 포함할 수 있다.
상기 혼합용액을 반응시켜 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 단계에서 상기 혼합용액은 80℃ 내지 160℃에서, 5분 내지 240분동안 반응시켜 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 구리 칼코게나이드 나노 입자의 크기는 2nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 포함할 수 있다.
상기 구리 칼코게나이드 나노 입자는 2원계, 3원계 또는 다원계를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 구리 칼코게나이드 나노 입자는 나노디스크, 나노브릭, 나노로드 또는 나노링을 포함하는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이트 화합물 제조방법을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 친환경적인 공융용매를 사용하여 고품질의 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 공융용매를 사용할 경우, 기존에 나노 입자 합성을 위해 사용되는 추가적인 용매(OLA, OA, TOP, TOPO 및 ODF)의 첨가가 필요하지 않으므로 전자와 정공의 이동을 방해하는 물질이 생성되지 않기 때문에 소자의 특성이 향상될 수 있다.
또한, 단일포트 콜로이드 합성법을 적용하여 공정의 편리성 및 공정비용의 문제를 개선시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 사용되는 공융용매는 공기와 물에 안정적인 물질로써, 공융용매를 사용하여 제조되는 나노 입자는 광전기 물분해, 태양전지의 조립 및 나노잉크 형성에 용이하게 사용될 수 있다.
다만, 본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 공융용매를 사용하여 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 제조 순서를 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 전계 방출 주사 전자 현미경(EF-SEM)으로 분석한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 투과 전자 현미경(TEM)으로 분석한 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 X선 회절(XRD) 스펙트럼으로 분석한 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 UV-vis로 분석하여 나타낸 band gap 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자 및 공융용매를 FT-IR 스펙트럼으로 분석한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
실시예
본 발명은 친환경적인 공융용매(DES)를 용매로 사용하고 금속전구체, 칼코게나이드 전구체를 비롯하여 저가이면서 무독성인 시약을 사용하여 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 단일용기를 사용하여 모든 시약 및 용매를 혼합하여 공정의 간소화하여 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조함에 있다. 예를 들어, 본 발명의 구리 칼코게나이드 나노 입자 제조과정 중에 공융혼합물과 ethaline이 합성배지로 사용될 수 있다. Ethaline의 공융혼합물은 공융용매로써, 60℃에서 콜린 클로라이드(choline chloride, CHCl, HOC2H4N+((CH3)3Cl-)와 에틸렌 글리콜(ethylene glycol, EG, C2H6O2)로 이루어진 두 혼합물을 균일한 색상을 형성할 때까지 교반 제조한다. 또한, 이외에도 다른 종류의 공융용매도 이원계, 삼원계 또는 다원계 구리 칼코게나이드 나노 입자의 제조를 위한 합성배지로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 공융용매을 이용하여 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조함에 있어서, 반응시간을 조절함에 따라 제조되는 구리 칼코게나이드 나노 입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 상기 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조함에 있어서 구리 칼코게나이드 물질은 각종 금속 할로겐, 금속 원소, 칼코게나이드 원소뿐 만 아니라, 칼코게나이드 화합물을 포함하는 금속원소 또는 이들 전구체들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 공융용매를 이용한 나노 입자 제조는 구리 칼코게나이드 이외에도 다른 금속과 텔루륨 또는 황, 셀레늄 등의 다른 물질을 이용하여도 나노 입자를 제조할 수 있다.
본 발명의 공융용매를 사용하여 제조된 구리 칼코게나이드 나노 입자는 2nm 내지 500nm의 크기를 갖으며, 나노 입자로 이루어진 나노디스크, 나노브릭, 나노로드 또는 나노링의 다양한 형상을 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 공융용매를 사용하여 제조된 구리 칼코게나이드 나노 입자는 광전지, 비 태양전지 등의 적용을 위해 제어된 조성 및 결정구조로 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 공융용매를 사용하여 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 제조 순서를 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 공융용매를 사용하여 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 제조방법에 대한 순서도가 개시된다.
도 1의 S100은 공융용매를 제조하는 단계이다.
상기 공융용매는 하나 이상의 수소 결합된 도너와 억셉터를 포함하고 이들의 혼합으로 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 공융용매는 염과 유기산, 염과 아미노산, 유기산과 아미노산, 염과 알코올, 알데히드 혼합물, 유기산, 유기산과 알코올, 탄수화물 또는 알데히드의 혼합물 중에 2개 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 공융용매는 공융 혼합물인 Ethaline이 균일한 무색의 액체가 형성될 때까지 60℃에서 콜린 클로라이드와 에틸렌글리콜을 몰비율 1:2로 혼합하여 제조할 수 있다. 또한, 교반된 용액은 냉각시킨 후 재사용될 수 있다.
도 1의 S200은 상기 공융용매와 칼코게나이드 화합물의 전구체와 금속전구체를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계이다.
상기 혼합용액에 포함되는 칼코게나이드 화합물의 전구체는 황(S), 셀레늄(Se) 또는 텔루륨(Te) 중에 어느 하나를 포함할 수 있다. 이외에도 칼코게나이드 화합물이면 포함될 수 있으며, 그 종류를 한정하지 않는다.
또한, 상기 혼합용액에 포함되는 금속전구체는 구리(Cu), 안티모니(Sb), 철(fe), 니켈(Ni), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 은(Ag) 중에 어느 하나를 포함할 수 있다. 이외에도 상기 혼합용액에 포함되는 금속전구체는 금속물질 중에, 알칼리 금속류, 알칼리 토금속류, 전이금속류, 준금속류 또는 비금속류를 포함할 수 있으며 금속전구체로 사용될 수 있는 물질은 그 종류를 한정하지 않는다.
먼저, S100의 단계로 제조된 공융용매에 칼코게나이드 화합물의 전구체와 금속전구체를 첨가하고 75℃ 내지 85℃ 에서 혼합하여 혼합용액을 제조할 수 있다.
예를 들어, 25.1mL의 공융용매 내에 셀레늄(Sb), 황(S) 및 구리(Cu)를 몰비 1:4:3로 첨가하여 75℃ 내지 85℃ 에서 혼합하여 구리 칼코게나이드 혼합용액을 제조할 수 있다. 이때, 혼합온도가 75℃ 미만일 경우에는 금속 전구체 소스와 칼코게나이드 소스가 용매에 녹지 않은 상태로 잔류할 수 있다. 또한, 혼합온도가 85℃이상일 경우, 다른 결정구조의 물질이 제조될 수 있다. 따라서, 혼합용액의 혼합온도는 75℃ 내지 85℃으로 설정하는 것이 바람직하다.
도 1의 S300은 상기 혼합용액을 반응시켜 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 단계이다.
도 1의 S300은 S200에서 혼합된 혼합용액을 반응시켜 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 단계이다. 상기 혼합용액은 80℃ 내지 160℃에서 5분 내지 240분동안 반응시켜 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조할 수 있다. 80도 이하의 온도에서는 금속 전구체 소스와 칼코게나이드 소스가 쉽게 용매에 녹지 않기 때문에 그 이상의 온도가 필요하며, 160도 이상의 온도에서는 다른 결정구조의 물질이 합성되기 때문에 혼합용액은 80℃ 내지 160℃에서 반응시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 혼합용액은 불활성 기체 내에서 반응시키는 것이 바람직하다.
아울러, 제조된 상기 구리 칼코게나이드 나노 입자의 크기는 2nm 내지 500nm인일 수 있으며, 보다 상세하게는 6nm 내지 7nm일 수 있다. 또한, 상기 구리 칼코게나이드 나노 입자는 2원계, 3원계 또는 다원계를 포함할 수 있다.
제조예 1
공융용매 제조
상기 공융용매는 염화콜린 1: 에틸렌글리콜 2의 몰비로 혼합하여 제조한다. 이때, 공융점에 해당하는 60℃에서 혼합하여 균질한 점성액체의 공융용매를 제조한다.
제조예 2
구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자 제조
제조예 1을 통해 제조된 공융용매 25.1mL를 3구 둥근바닥 플라스크에 넣는다. 그 후, 3구 둥근바닥 플라스크에 구리 아세테이트(Cu acetate) 1.66 mmol, 안티모니 아세테이트(Sb acetate) 1.66 mmol, 티오아세트아미드(Thioacetamide) 4.33 mmol을 넣고 80℃에서 1분 동안 교반 시킨다. 교반 시킨 후, 아르곤 분위기에서 120℃ 온도로 2시간 반응시킨다. 반응 후 용액은 상온에서 냉각된다. 냉각된 용액에 에탄올을 첨가하고 원심분리로 분리하여 검은색 침전물을 얻는다. 원심분리 과정은 3번 이상 반복하고 침전물에 잔존하는 에탄올은 진공 건조하여 제거하여 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 제조한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 전계 방출 주사 전자 현미경(EF-SEM)으로 분석한 이미지이다.
도 2를 참조하면, 제조된 패마티나이트 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4)는 10nm이하의 크기를 가지며, 규칙적인 형상을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 투과 전자 현미경(TEM)으로 분석한 결과 그래프이다.
도 3을 참조하면, 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4)는 6nm 내지 7nm의 크기를 가진 Cu3SbS4 나노 입자로 제조된 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 X선 회절(XRD) 스펙트럼으로 분석한 결과 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자는 회절패턴 JCPDS 데이터(카드번호 00-035-0581)에 의해 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 UV-vis로 분석하여 나타낸 band gap 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도시된 Tauc's plot에 의해 패마티나이트 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 밴드갭 에너지가 1.39eV인 것을 확인할 수 있다. 나아가, 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자는 1.39eV 밴드갭을 가지므로 태양전지의 소자로 사용되기에 적합한 밴드갭 에너지이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자 및 공융용매를 FT-IR 스펙트럼으로 분석한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 공융용매의 작용기는 수소 도너 결합과 유사하여 공융용매 내부의 암모늄이 포함되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 공융용매의 수소 억셉터를 비교하면 작용기 진동에 의해 나타나는 구간인 2500cm-1 내지 3100 cm-1 사이의 CHCl에 해당하는 구간에서 피크를 확인할 수 있다. 반면, 본 발명의 실시예 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노입자는 2500cm-1 내지 3100 cm-1 사이의 CHCl에 해당하는 구간에 피크가 나타나지 않는다. 이처럼, 공융용매의 IR 결과와는 달리 본 발명의 실시예 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 작용기 피크(band peak)는 위치에 변화가 일어났으며 강도도 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 공융용매와 본 발명의 실시예 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자는 작용기가 동일하지 않다. 이는 본 발명의 실시예 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자의 경우, 금속 착화물 분해 또는 나노 입자의 표면에 리간드의 발생으로 인해 결합수가 감소하기 때문이다.
아울러, 본 발명의 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자는 무독성이며 친환경적인 공융용매를 사용하여 제조함에 따라 고품질의 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자로 제조된다.
아울러, 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 제조하는 과정에서 기존 나노 입자를 제조하기 위해 주로 사용되는 추가적으로 분산제 및 용매(OLA, OA, TOP, TOPO 및 ODF)를 사용하지 않고 공융용매만을 사용하여 부생성물이 생성되지 않고 고품질의 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4) 나노 입자를 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 공융용매를 사용하여 제조된 구리 칼코게나이드(Cu3SbS4)를 전자 소자로 사용할 경우 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 단일포트 콜로이드 합성법을 적용하여 공정의 편리성 및 공정비용의 문제점을 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명에 사용되는 공융용매는 공기와 물에 안정적인 물질로써, 공융용매를 사용하여 제조되는 나노 입자는 광전기 물분해, 태양전지의 조립 및 나노입크 형성에 용이하게 사용될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (10)

  1. 콜린 클로라이드와 에틸렌글리콜을 몰비율 1:2로 혼합하여 공융용매를 제조하는 단계;
    상기 공융용매에,
    황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루르(Te) 칼코게나이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 칼코게나이드 화합물의 전구체와,
    구리(Cu), 안티모니(Sb), 철(fe), 니켈(Ni), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 및 은(Ag)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속전구체를 첨가하고 75℃ 내지 85℃에서 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합용액을 120℃ 내지 160℃에서 반응시켜 3원계 이상의 다원계 구리 칼코게나이드 나노 입자를 제조하는 단계를 포함하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 나노 입자의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 구리 칼코게나이드 나노 입자의 크기는 2nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 나노 입자의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 구리 칼코게나이드 나노 입자는 나노디스크, 나노브릭, 나노로드 또는 나노링을 포함하는 것을 특징으로 하는 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이트 나노 입자의 제조방법.
KR1020170036807A 2017-03-23 2017-03-23 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법 KR101874238B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170036807A KR101874238B1 (ko) 2017-03-23 2017-03-23 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170036807A KR101874238B1 (ko) 2017-03-23 2017-03-23 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101874238B1 true KR101874238B1 (ko) 2018-07-03

Family

ID=62918075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170036807A KR101874238B1 (ko) 2017-03-23 2017-03-23 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101874238B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200019540A (ko) * 2018-08-14 2020-02-24 명지대학교 산학협력단 공융용매를 이용한 금속 복합 산화물의 제조방법
KR102260185B1 (ko) * 2020-02-25 2021-06-03 한국화학연구원 기능화된 맥신 잉크 조성물
KR20210076776A (ko) * 2019-12-16 2021-06-24 한국재료연구원 철-니켈 합금 확산방지층용 전착 조성물 및 이를 이용한 열전소자의 제조방법
PL442599A1 (pl) * 2022-10-24 2024-04-29 Politechnika Krakowska im.Tadeusza Kościuszki Sposób otrzymywania bezwodnych zawiesin nanocząstek metali

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012061023A1 (en) 2010-10-25 2012-05-10 Imra America, Inc. A non-vacuum method for fabrication of a photovoltaic absorber layer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012061023A1 (en) 2010-10-25 2012-05-10 Imra America, Inc. A non-vacuum method for fabrication of a photovoltaic absorber layer

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chem. Mater. 2010, 22, 3586-3588*
MATERIALS RESEARCH INNOVATIONS 2017 VOL.21 NO.4 PP232~236*
SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 94 (2010) 207~211

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200019540A (ko) * 2018-08-14 2020-02-24 명지대학교 산학협력단 공융용매를 이용한 금속 복합 산화물의 제조방법
KR102129274B1 (ko) 2018-08-14 2020-07-02 명지대학교 산학협력단 공융용매를 이용한 금속 복합 산화물의 제조방법
KR20210076776A (ko) * 2019-12-16 2021-06-24 한국재료연구원 철-니켈 합금 확산방지층용 전착 조성물 및 이를 이용한 열전소자의 제조방법
KR102640063B1 (ko) * 2019-12-16 2024-02-26 한국재료연구원 철-니켈 합금 확산방지층용 전착 조성물 및 이를 이용한 열전소자의 제조방법
KR102260185B1 (ko) * 2020-02-25 2021-06-03 한국화학연구원 기능화된 맥신 잉크 조성물
PL442599A1 (pl) * 2022-10-24 2024-04-29 Politechnika Krakowska im.Tadeusza Kościuszki Sposób otrzymywania bezwodnych zawiesin nanocząstek metali

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6570688B2 (ja) 分子クラスタ化合物からの金属酸化物ナノ粒子の合成
US7829059B2 (en) Rapid synthesis of ternary, binary and multinary chalcogenide nanoparticles
KR101874238B1 (ko) 공융용매를 이용한 구리 칼코게나이드 화합물 제조방법
US8470636B2 (en) Aqueous process for producing crystalline copper chalcogenide nanoparticles, the nanoparticles so-produced, and inks and coated substrates incorporating the nanoparticles
JP6531071B2 (ja) セレン化１３族ナノ粒子
CN101365828B (zh) 纳米颗粒
Ou et al. Hot-injection synthesis of monodispersed Cu 2 ZnSn (S x Se 1− x) 4 nanocrystals: tunable composition and optical properties
US7968075B2 (en) Multi-element metal chalcogenide and method for preparing the same
Malik et al. A colloidal synthesis of CuInSe 2, CuGaSe 2 and CuIn 1− x Ga x Se 2 nanoparticles from diisopropyldiselenophosphinatometal precursors
CN105531804B (zh) 硒化铜纳米粒子的制备
JP2018140934A (ja) ナトリウム又はアンチモンがドープされたナノ粒子
CN105899462A (zh) 富铜的铜铟(镓)二硒化物/二硫化物纳米粒子的制备
Ray et al. Influence of Copper Concentration on Structural Properties of Cusbs2 Material for Solar Cell Application

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant