KR102000460B1 - 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 포타슘 티타네이트, 염기성 물질 및 폴리올계 용매를 혼합하고 반응시켜 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되게 하는 단계와, 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되어 있는 결과물과 NH기를 갖는 실란 전구체를 혼합하고 콜로이달 용액을 형성하여 상기 포타슘 티타네이트의 표면을 OH기에서 NH기로 개질하는 단계와, 주석 전구체, 수용성 고분자 및 폴리올계 용매를 혼합하여 주석 전구체 용액을 형성하는 단계와, 상기 주석 전구체 용액을 상기 콜로이달 용액에 첨가하고 반응시키며, 상기 반응에 의해 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 주석 나노입자가 흡착되고 실리카(SiO2)가 상기 주석 나노입자와 상기 포타슘 티타네이트를 둘러싸는 구조를 이루는 주석-포타슘 티타네이트 복합체가 형성되는 단계 및 상기 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 선택적으로 분리해내는 단계를 포함하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, Sn 금속 나노입자를 표면 부착하기 위한 코어 물질인 포타슘 티타네이트의 표면처리와 비정질 물질 형성을 위한 촉매 반응, 그리고 Sn 금속으로의 환원을 인-시츄(in-situ)로 함으로써 공정의 단순화를 기대할 수 있다.

Description

주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법{Manufacturing method of tin-potassium titanate composite}
본 발명은 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Sn 금속 나노입자를 표면 부착하기 위한 코어 물질인 포타슘 티타네이트의 표면처리와 비정질 물질 형성을 위한 촉매 반응, 그리고 Sn 금속으로의 환원을 인-시츄(in-situ)로 함으로써 공정의 단순화를 기대할 수 있고, 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이의 결합력이 강하여 내마모성이 요구되는 산업분야에 사용될 수 있는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법에 관한 것이다.
K2Ti2O5와 K2Ti4O9는 층상구조가 있기 때문에 무기이온재 등의 용도로 많이 이용되고 있으며, K2Ti6O13와 K2TiO3은 안정한 구조로 되어 있어서 플라스틱과 금속의 보강재, 열저항 및 단열재, 브레이크 마찰재 등의 용도로 사용되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1150075호는 터널형 구조의 K2Ti6O13 휘스커를 제조하는 방법을 제시하고 있다.
포타슘 티타네이트에 Sn 금속 나노입자를 고정하기 위한 방법으로 정전기적 인력(eletrostatic attraction)에 의존한 전기적 방식 또는 해당 금속이온을 접합(conjugation)할 수 있는 DTA(diaminetetraacetic acid), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), NTA(nitrilotriacetic acid) 등의 킬링 에이전트(killing agent) 혹은 캡춰링 에이전트(capturing agent)를 이용한 화학적 고정법 등이 있다. 그러나, 이러한 고정 방식(Sn 금속 나노입자를 포타슘 티타네이트에 고정)은 그의 모체(포타슘 티타네이트)와 Sn 금속입자와의 결합력이 약함에 의해 이의 응용처가 매우 제한적이다. 우수한 내마모성을 갖게 하기 위해서는 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이의 결합력이 우수한 고정법의 개발이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1150075호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 Sn 금속 나노입자를 표면 부착하기 위한 코어 물질인 포타슘 티타네이트의 표면처리와 비정질 물질 형성을 위한 촉매 반응, 그리고 Sn 금속으로의 환원을 인-시츄(in-situ)로 함으로써 공정의 단순화를 기대할 수 있고, 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이의 결합력이 강하여 내마모성이 요구되는 산업분야에 사용될 수 있는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, (a) 포타슘 티타네이트, 염기성 물질 및 폴리올계 용매를 혼합하고 반응시켜 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되게 하는 단계와, (b) 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되어 있는 결과물과 NH기를 갖는 실란 전구체를 혼합하고 콜로이달 용액을 형성하여 상기 포타슘 티타네이트의 표면을 OH기에서 NH기로 개질하는 단계와, (c) 주석 전구체, 수용성 고분자 및 폴리올계 용매를 혼합하여 주석 전구체 용액을 형성하는 단계와, (d) 상기 주석 전구체 용액을 상기 콜로이달 용액에 첨가하고 반응시키며, 상기 반응에 의해 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 주석 나노입자가 흡착되고 실리카(SiO2)가 상기 주석 나노입자와 상기 포타슘 티타네이트를 둘러싸는 구조를 이루는 주석-포타슘 티타네이트 복합체가 형성되는 단계 및 (e) 상기 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 선택적으로 분리해내는 단계를 포함하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법을 제공한다.
상기 포타슘 티타네이트는 K2TiO3를 포함할 수 있다.
상기 염기성 물질은 NaBH4를 포함할 수 있다.
상기 염기성 물질은 NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 NH4OH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 폴리올계 용매는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 실란 전구체는 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 및 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 주석 전구체는 염화주석(Tin(II) chloride), 아세트산주석(tin acetate) 및 황화주석(tin sulfide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 수용성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate) 및 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 주석 전구체가 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 10∼60중량부 혼합되게 상기 주석 전구체 용액과 상기 콜로이달 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 상기 실란 전구체는 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 50∼200중량부 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이의 결합력이 강한 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, Sn 금속 나노입자를 표면 부착하기 위한 코어 물질인 포타슘 티타네이트의 표면처리와 비정질 물질 형성을 위한 촉매 반응, 그리고 Sn 금속으로의 환원을 인-시츄(in-situ)로 함으로서 공정의 단순화를 기대할 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 주석-포타슘 티타네이트 복합체는 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이의 결합력이 강하여 내마모성이 요구되는 자동차(automobile)의 브레이크패드(brake pad), 플라스틱 화합물(plastic compound), 내후성 페인트(weather resistant paint), 오일필터(oil filter) 등에 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 6은 실시예 1에 따라 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 제조하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 실시예 1에 따라 제조된 주석-포타슘 티타네이트(Sn-K2TiO3) 복합체를 보여주는 투과전자현미경(TEM; transmission electron microscope) 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, '나노'라 함은 나노미터(㎚) 단위의 크기로서 1㎚ 이상이고 1㎛ 미만의 크기를 의미하는 것을 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법은, (a) 포타슘 티타네이트, 염기성 물질 및 폴리올계 용매를 혼합하고 반응시켜 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되게 하는 단계와, (b) 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되어 있는 결과물과 NH기를 갖는 실란 전구체를 혼합하고 콜로이달 용액을 형성하여 상기 포타슘 티타네이트의 표면을 OH기에서 NH기로 개질하는 단계와, (c) 주석 전구체, 수용성 고분자 및 폴리올계 용매를 혼합하여 주석 전구체 용액을 형성하는 단계와, (d) 상기 주석 전구체 용액을 상기 콜로이달 용액에 첨가하고 반응시키며, 상기 반응에 의해 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 주석 나노입자가 흡착되고 실리카(SiO2)가 상기 주석 나노입자와 상기 포타슘 티타네이트를 둘러싸는 구조를 이루는 주석-포타슘 티타네이트 복합체가 형성되는 단계 및 (e) 상기 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 선택적으로 분리해내는 단계를 포함한다.
상기 포타슘 티타네이트는 K2TiO3를 포함할 수 있다.
상기 염기성 물질은 NaBH4를 포함할 수 있다.
상기 염기성 물질은 NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 NH4OH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 폴리올계 용매는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 실란 전구체는 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 및 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 주석 전구체는 염화주석(Tin(II) chloride), 아세트산주석(tin acetate) 및 황화주석(tin sulfide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 수용성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate) 및 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 주석 전구체가 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 10∼60중량부 혼합되게 상기 주석 전구체 용액과 상기 콜로이달 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 상기 실란 전구체는 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 50∼200중량부 혼합하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
포타슘 티타네이트에 Sn 금속 나노입자를 고정하기 위한 방법으로 정전기적 인력(eletrostatic attraction)에 의존한 전기적 방식 또는 해당 금속이온을 접합(conjugation)할 수 있는 DTA(diaminetetraacetic acid), EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid), NTA(nitrilotriacetic acid) 등의 킬링 에이전트(killing agent) 혹은 캡춰링 에이전트(capturing agent)를 이용한 화학적 고정법 등이 있다. 그러나, 이러한 고정 방식(Sn 금속 나노입자를 포타슘 티타네이트에 고정)은 그의 모체(포타슘 티타네이트)와 Sn 금속 입자 사이의 결합력이 약하다는 단점이 있고, 따라서 이의 응용처가 매우 제한적이다. 우수한 내마모성을 갖게 하기 위해서는 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이의 결합력이 우수한 고정법의 개발이 필요하다.
본 발명의 발명자들은 포타슘 티타네이트의 우수한 물리적 특성에 의해 자동차(automobile)의 브레이크패드(brake pad), 플라스틱 화합물(plastic compound), 내후성 페인트(weather resistant paint), 오일필터(oil filter) 등에 사용되는 점등을 고려하여 우수한 내마모 특성을 갖기 위해 보다 우수한 결합력을 제공할 수 있는 고정법을 연구하였다.
본 발명은 포타슘 티타네이트에 Sn 금속 나노입자의 견고한 고정화를 위하여, 비정질 물질의 표면 인캡슐(encapsul)을 통한 방법을 사용한다. 제조과정에서 Sn 금속 나노입자를 표면 부착하기 위한 코어 물질인 포타슘 티타네이트의 표면처리와 비정질물질 형성을 위한 촉매 반응, 그리고 Sn 금속으로의 환원을 인-시츄(in-situ)로 함으로서 공정의 단순화를 기대할 수 있다.
상기 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 제조하기 위하여 포타슘 티타네이트, 염기성 물질 및 폴리올계 용매를 혼합하고 반응시켜 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되게 한다. 포타슘 티타네이트가 함유된 폴리올계 용매에 강염기의 염기성 물질을 첨가하여 반응시키면 염기에 의해 포타슘 티타네이트의 표면이 반응하여 다량의 OH기를 형성하게 된다.
상기 포타슘 티타네이트는 K2TiO3, K2Ti6O13, K2Ti2O5, K2Ti4O9 등일 수 있으나, 바람직하게는 K2TiO3 이다.
상기 염기성 물질은 NaBH4를 포함할 수 있다. 상기 염기성 물질은 NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 NH4OH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수도 있다. 상기 염기성 물질은 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 10∼100중량부 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올계 용매는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 폴리올계 용매는 상기 포티슘 티타네이트를 분산시키고 상기 염기성 물질을 용해시키는 역할을 한다.
상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되어 있는 결과물(슬러리)과 NH기를 갖는 실란 전구체를 혼합하고 콜로이달 용액을 형성하여 상기 포타슘 티타네이트의 표면을 OH기에서 NH기로 개질한다.
상기 실란 전구체는 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 및 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. NH기를 갖는 실란 전구체는 양전하를 갖는 NH2 표면작용기를 형성하고 비정질 보호막(실리카(SiO2))을 형성하는 역할을 할 수 있다. 상기 실란 전구체는 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 50∼200중량부 혼합하는 것이 바람직하다.
높은 염기 분위기의 슬러리에 NH기를 갖는 실란 전구체의 첨가시 포타슘 티타네이트 표면의 OH기와 NH기를 갖는 실란 전구체의 결합으로 인해 포타슘 티타네이트 표면은 음전하(OH기)에서 양전하(NH기)로 개질이 된다. 이와 같이 표면 특성이 양전하로 개질된 포타슘 티타네이트 입자는 향후 Sn 금속 나노입자의 고정시 클롱힘(coulomb's force)에 의한 정전기적 인력의 작용을 하게 된다.
주석 전구체, 수용성 고분자 및 폴리올계 용매를 혼합하여 주석 전구체 용액을 형성한다.
상기 주석 전구체는 염화주석(Tin(II) chloride), 아세트산주석(tin acetate) 및 황화주석(tin sulfide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 수용성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate) 및 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 수용성 고분자는 계면활성제(surfactant)의 역활을 한다.
상기 폴리올계 용매는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 폴리올계 용매는 상기 주석 전구체를 분산시키고 상기 수용성 고분자를 용해시키는 역할을 한다.
상기 콜로이달 용액에 상기 주석 전구체 용액을 첨가하고 반응시킨다. 상기 주석 전구체 용액은 상기 콜로이달 용액에 천천히 떨어뜨리면서 첨가하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 주석 전구체 용액은 0.1∼2㎖/hr의 속도로 상기 콜로이달 용액에 첨가하고, 1∼72시간, 더욱 바람직하게는 12∼24시간 동안 반응시킨다. 상기 반응에 의해 포타슘 티타네이트의 표면에 주석 나노입자가 흡착되고 실리카(SiO2)가 주석(Sn) 나노입자와 포타슘 티타네이트를 둘러싸는 구조를 이루는 주석-포타슘 티타네이트 복합체가 형성되게 된다. 상기 주석 전구체가 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 10∼60중량부 혼합되게 상기 주석 전구체 용액과 상기 콜로이달 용액을 혼합하는 것이 바람직하다.
Sn 금속 나노입자의 형성을 위한 주석 전구체의 첨가 시 실란 전구체의 가수분해 후에도 포화되어 있는 염기에 의해 HCl이 생성되고, Sn 이온은 염기 분위기에서의 안정화를 위해 미세한 크기의 금속 나노입자로 석출되며, 포타슘 티타네이트 표면에 NH기의 양전하에 의해 Sn 나노입자가 흡착되고, Si+ 이온이 산소와 반응하여 포타슘 티타네이트 표면을 망목구조의 형태로 둘러싸면서 포타슘 티타네이트 표면에 흡착된 Sn 금속 나노입자도 함께 둘러쌈에 따라 Sn 금속 나노입자가 포타슘 티타네이트 표면에 고정되게 된다. 포타슘 티타네이트의 표면에 흡착된 주석(Sn) 나노입자와 모체인 포타슘 티타네이트는 실리카(SiO2)에 의해 둘러싸여 있는 구조를 이룬다.
상기 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 선택적으로 분리해낸다. 예컨대, 반응 종료 후, 반응물(주석-포타슘 티타네이트 복합체)을 정제하기 위해 원심분리기를 이용하여 침전물과 용매를 분리한 후, 침전물을 증류수, 에탄올 등 이용하여 세척하고 건조하여 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 수득한다.
이렇게 제조된 주석-포타슘 티타네이트 복합체는 비정질 물질인 실리카(SiO2)로 주석(Sn) 나노입자와 포타슘 티타네이트가 인캡슐(encapsul)화 되어 있는 구조로 이루어지며, 이에 의해 포타슘 티타네이트와 Sn 금속 나노입자 사이는 우수한 결합력을 나타낸다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1 내지 도 6은 실시예 1에 따라 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 제조하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 5㎛의 K2TiO3 1g, 95% 이상의 순도를 갖는 NaBH4 0.5g, 그리고 99% 이상의 순도의 디에틸렌글리콜(DEG; Diethylene glycol) 8㎖를 혼합하고, 약 2시간 동안 교반시켜 K2TiO3 입자를 용액 내에서 분산시킴과 동시에 NaBH4 분말을 용해시켰다. K2TiO3 막대(rod)가 포함된 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 용액에 강염기의 NaBH4를 첨가하여 반응시키면 NaBH4의 강한 염기에 의해 K2TiO3의 표면이 반응하여 다량의 OH기를 형성하게 된다. 이와 동시에 용액에는 NaBH4에서 용해된 Na+와 H+ 이온이 포화되게 된다.
이렇게 얻어진 슬러리에 실란(Silane) 전구체인 99% 순도의 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES; (3-Aminopropyl)triethoxysilane) 1㎖를 첨가하고 약 1시간 동안 교반시켜 콜로이달 용액을 형성하였다. 높은 염기 분위기의 슬러리에 말단에 하나의 NH기를 갖는 실란 전구체인 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES)의 첨가시 K2TiO3 표면의 OH기와 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES)의 결합으로 인해 K2TiO3 표면은 음전하(OH기)에서 양전하(NH기)로 개질이 된다. 이와 같이 표면 특성이 양전하로 개질된 K2TiO3 입자는 향후 Sn 금속 나노입자의 고정시 클롱힘(coulomb's force)에 의한 정전기적 인력의 작용을 하게 된다.
Sn 나노입자의 형성을 위한 주석 전구체인 염화주석(Tin(II) chloride, SnCl2) 0.4741g(0.25 mol)과 수용성 고분자인 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone)(분자량(Mw) 26,000) 0.015g이 용해되어 있는 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol) 용액 2㎖를 0.4㎖/hr의 속도로 상기 콜로이달 용액에 첨가한 후 약 24시간 동안 반응시켰다.
Sn 나노입자의 형성을 위한 염화주석(Tin(II) chloride, SnCl2)의 첨가 시 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES)의 가수분해 후에도 포화되어 있는 염기에 의해 HCl이 생성되고, Sn 이온은 염기 분위기에서의 안정화를 위해 미세한 크기의 금속 나노입자로 석출되며, K2TiO3 표면에 NH기의 양전하에 의해 Sn 나노입자가 흡착되고, Si+ 이온이 산소와 반응하여 K2TiO3 표면에서 망목구조의 형태로 둘러싸면서 K2TiO3 표면에 흡착된 Sn 금속 나노입자도 함께 둘러쌈에 따라 Sn 금속 나노입자가 K2TiO3 표면에 고정되게 된다.
반응 종료 후, 반응물을 정제하기 위해 원심분리기를 이용하여 약 6000rpm의 속도로 침전물과 용매를 분리한 후, 침전물을 100㎖의 3차 증류수(DIW)를 이용하여 초음파세척기를 이용해 약 10분 가량 세척하여 주석-포타슘 티타네이트(Sn-K2TiO3) 복합체를 수득하였다. 도 6은 Sn-K2TiO3 복합체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 실시예 1에 따라 제조된 주석-포타슘 티타네이트(Sn-K2TiO3) 복합체를 보여주는 투과전자현미경(TEM; transmission electron microscope) 사진이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. (a) 포타슘 티타네이트, 염기성 물질 및 폴리올계 용매를 혼합하고 반응시켜 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되게 하는 단계;
    (b) 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 OH기가 형성되어 있는 결과물과 NH기를 갖는 실란 전구체를 혼합하고 콜로이달 용액을 형성하여 상기 포타슘 티타네이트의 표면을 OH기에서 NH기로 개질하는 단계;
    (c) 주석 전구체, 수용성 고분자 및 폴리올계 용매를 혼합하여 주석 전구체 용액을 형성하는 단계;
    (d) 상기 주석 전구체 용액을 상기 콜로이달 용액에 첨가하고 반응시키며, 상기 반응에 의해 상기 포타슘 티타네이트의 표면에 주석 나노입자가 흡착되고 실리카(SiO2)가 상기 주석 나노입자와 상기 포타슘 티타네이트를 둘러싸는 구조를 이루는 주석-포타슘 티타네이트 복합체가 형성되는 단계; 및
    (e) 상기 주석-포타슘 티타네이트 복합체를 선택적으로 분리해내는 단계를 포함하며,
    상기 포타슘 티타네이트는 K2TiO3를 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 염기성 물질은 NaBH4를 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 염기성 물질은 NaOH, KOH, Ca(OH)2 및 NH4OH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리올계 용매는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 실란 전구체는 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 및 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 주석 전구체는 염화주석(Tin(II) chloride), 아세트산주석(tin acetate) 및 황화주석(tin sulfide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수용성 고분자는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate) 및 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 주석 전구체가 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 10∼60중량부 혼합되게 상기 주석 전구체 용액과 상기 콜로이달 용액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 실란 전구체는 상기 포타슘 티타네이트 100중량부에 대하여 50∼200중량부 혼합하는 것을 특징으로 하는 주석-포타슘 티타네이트 복합체의 제조방법.
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