KR102345022B1 - 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법 - Google Patents

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KR102345022B1 KR1020200172294A KR20200172294A KR102345022B1 KR 102345022 B1 KR102345022 B1 KR 102345022B1 KR 1020200172294 A KR1020200172294 A KR 1020200172294A KR 20200172294 A KR20200172294 A KR 20200172294A KR 102345022 B1 KR102345022 B1 KR 102345022B1
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pluronic
mesoporous
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박서현
박찬규
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한국산업기술시험원
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Abstract

본 발명은 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 하드 템플릿을 사용하지 않고 메조 다공성 텅스텐 산화물을 제조하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 제조 방법은 유기용매에 계면활성제 및 텅스텐 산화물을 첨가하는 제1단계, 상기 텅스텐 산화물과 상기 계면활성제가 반응하여 졸(sol)을 형성하는 제2단계, 상기 유기용매를 제거하여 상기 졸을 건조시키는 제3단계, 및 상기 건조된 졸을 하소(calcination)하는 제4단계;를 포함할 수 있다.

Description

메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법{Method of Manufacturing Mesoporous Tungsten Oxide}
본 발명은 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법에 관한 것이다.
텅스텐 산화물은 광촉매, 전기변색, 전자기기 및 센서 등 다양한 분야에 사용되는 물질이다.
이때, 호스트-게스트 상호작용(host-guest interaction)을 위해 다공성 구조와 반도체 특성을 갖도록 제조된 메조 다공성 텅스텐 산화물은 고효율 가시광 촉매 및 광열전환 융합촉매로서 미세먼지 전구체의 제거를 위해 사용되는 것이 연구되고 있다.
한편, 메조 다공성 나노분자를 주형으로 사용하는 하드 템플릿 합성법(hard template synthesis)을 통해 메조 다공성 텅스텐 산화물이 제조될 수 있는데, 상기 하드 템플릿 합성법은 표면적이 큰 메조 다공성 나노분자를 주형으로 사용하여야 한다는 제한이 있으며, 또한 상기 주형으로 사용된 물질을 제거하기 위해 화학물질을 지속적으로 사용하여야 한다는 단점이 있다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 하드 템플릿을 사용하지 않고 소프트 템플릿을 사용하여 메조 다공성 텅스텐 산화물을 제조할 수 있는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 메조 기공을 포함함으로써 뛰어난 질소 흡착률을 가지는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법은, 유기용매에 계면활성제 및 텅스텐 산화물을 첨가하는 제1단계; 상기 텅스텐 산화물과 상기 계면활성제가 반응하여 졸(sol)을 형성하는 제2단계; 상기 유기용매를 제거하여 상기 졸을 건조시키는 제3단계; 및 상기 건조된 졸을 하소(calcination)하는 제4단계;를 포함할 수 있다.
상기 유기용매는 알코올류 유기용매를 포함할 수 있으며, 상기 계면활성제는 폴록사머(poloxamer)를 포함할 수 있다.
상기 유기용매는 무수 에탄올(anyhdrous ethanol; anyhdrous EtOH)일 수 있으며, 상기 계면활성제는 폴리에틸렌 옥사이드(poly(ethylene oxide); PEO)와 폴리프로필렌 옥사이드(poly(propylene oxide); PPO)로 이루어진 삼중 블록 공중합체(P123)일 수 있다.
상기 제3단계는 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다.
상기 제3단계는 23시간 내지 25시간동안 수행될 수 있다.
상기 제4단계는 330℃보다 높고 370℃보다 낮은 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법은, 유기용매에 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)를 첨가하는 제1단계; 상기 텅스텐 산화물과 상기 계면활성제가 반응하여 졸(sol)을 형성하는 제2단계; 상기 졸을 수득한 후 잔류하는 유기용매를 제거하여 겔(gel)을 형성하는 제3단계; 및 상기 겔을 하소(calcination)하는 제4단계;를 포함할 수 있다.
상기 텅스텐 소스는 텅스텐 헥사클로라이드(tungsten hexachloride)일 수 있다.
상기 제1단계는, 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)를 상기 유기용매에 첨가한 후 교반하여 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)를 상기 유기용매에 용해시키는 제1첨가단계; 및 상기 제1첨가단계 이후 상기 텅스텐 소스(W source)를 계속 교반하면서 첨가하는 제2첨가단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1첨가단계는 실온에서 1시간 이내로 수행될 수 있으며, 상기 제2첨가단계는 실온에서 3시간 이내로 수행될 수 있다.
상기 제2단계는, 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)가 첨가된 유기용매를 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도에서 23시간 내지 25시간동안 숙성시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 제3단계는, 상기 겔을 형성하는 겔화 과정(gelation process)는 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도에서 23시간 내지 25시간동안 수행될 수 있다.
상기 제4단계는 330℃보다 높고 370℃보다 낮은 온도에서 2시간 이내로 수행될 수 있다.
상기 제4단계는 1℃/min 보다 크고 3℃/min 보다 작은 가열속도로 수행될 수 있다.
상기 제4단계 이후, 상기 하소된 겔을 자연 냉각시키는 제5단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법에 의하면, 하드 템플릿을 사용하지 않고 소프트 템플릿을 사용하여 메조 다공성 텅스텐 산화물을 제조할 수 있으며, 이에 따라 표면적이 큰 메조 다공성 나노분자를 주형으로 사용할 필요가 없고, 또한 상기 주형으로 사용된 물질을 제거하기 위해 화학물질을 지속적으로 사용할 필요도 없다.
따라서, 주형으로 사용되는 메조 다공성 나노분자의 표면적에 관계없이 특정 크기의 메조 기공을 가지는 메조 다공성 텅스텐 산화물을 제조할 수 있으며, 상기 메조 다공성 나노분자 및 이를 제거하기 위한 화학물질을 사용하지 않으므로 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조단가도 낮아질 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 X-선 회절법으로 분석한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 가스 흡착법으로 분석한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 FT-IR 푸리에 변환 적외선 분광기로 분석한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 투과 전자 현미경으로 촬영한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법은, 유기용매에 계면활성제 및 텅스텐 산화물을 첨가하는 첨가단계(S100), 상기 텅스텐 산화물과 상기 계면활성제를 반응시켜 졸(sol)을 수득하는 반응단계(S110), 상기 유기용매를 제거한 후 상기 졸을 건조시키는 건조단계(S120), 및 상기 건조된 졸을 하소(calcination)하는 하소단계(S130)를 포함할 수 있다.
첨가단계(S100), 반응단계(S110), 건조단계(S120) 및 하소단계(S130)는 순차적으로 수행될 수 있다. 따라서, 첨가단계(S100), 반응단계(S110), 건조단계(S120) 및 하소단계(S130)는 각각 제1단계 내지 제4단계로 명명될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유기용매는 알코올류 유기용매를 포함할 수 있으며, 상기 계면활성제는 폴록사머(poloxamer)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 유기용매는 예를 들어, 무수 에탄올(anyhdrous ethanol; anyhdrous EtOH)일 수 있고, 상기 계면활성제는 예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드(poly(ethylene oxide); PEO)와 폴리프로필렌 옥사이드(poly(propylene oxide); PPO)로 이루어진 삼중 블록 공중합체 즉, 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 텅스텐 산화물은 텅스텐 트리옥사이드(tungsten trioxide)일 수 있다.
구체적으로, 첨가단계(S100)는 실온에서 플루로닉 삼중 블록 공중합체를 무수 에탄올에 첨가한 후 교반하여 용해시키고, 이후 텅스텐 트리옥사이드를 계속 교반하면서 첨가함으로써 수행될 수 있다. 플루로닉 삼중 블록 공중합체의 용해는 1시간, 바람직하게는 30분동안 수행될 수 있다.
이때, 플루로닉 삼중 블록 공중합체는 유기 용액인 무수 에탄올 내에서 마이셀(micelle)을 형성하여 계면활성제 분자의 집합체인 콜로이드 현탁액을 형성할 수 있으며, 상기 마이셀의 소수성 코어에는 폴리프로필렌 옥사이드(poly(propylene oxide); PPO)로 구성되고, 상기 마이셀의 친수성 코어에는 폴리에틸렌 옥사이드(poly(ethylene oxide); PEO)로 구성될 수 있다. 이후, 상기 마이셀 구조를 형성하고 있는 플루로닉 삼중 블록 공중합체와 무수 에탄올로 이루어진 현탁액에 텅스텐 트리옥사이드가 첨가되는 경우, 텅스텐 트리옥사이드는 상기 마이셀 구조의 외표면을 둘러싸도록 유도될 수 있다.
반응단계(S110)는 실온에서 플루로닉 삼중 블록 공중합체, 텅스텐 트리옥사이드 및 무수 에탄올로 이루어진 현탁액을 1시간보다 크고 3시간보다 작은 시간, 바람직하게는 2시간동안 교반함으로써 수행될 수 있다.
한편, 반응단계(S110)는 상기 교반이 이루어진 현탁액을 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도, 바람직하게는 45℃에서 23시간 내지 25시간, 바람직하게는 24시간동안 숙성시키는 숙성과정을 더 포함할 수도 있다.
반응단계(S110)가 수행되면 플루로닉 삼중 블록 공중합체와 텅스텐 트리옥사이드가 반응하여 형성된 졸(Sol)이 형성될 수 있다.
건조단계(S120)는 플루로닉 삼중 블록 공중합체와 텅스텐 트리옥사이드로 이루어진 상기 졸을 페트리 접시로 옮긴 후 잔류하는 무수 에탄올을 증발시키고, 이후 상기 졸을 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도, 바람직하게는 45℃에서 23시간 내지 25시간, 바람직하게는 24시간동안 겔화(gelation)함으로써 수행될 수 있다.
건조단계(S120)가 수행되면 플루로닉 삼중 블록 공중합체와 텅스텐 트리옥사이드로 이루어진 상기 졸이 겔화되어 형성된 겔(gel)이 수득될 수 있다.
이후, 상기 겔을 하소(calcination)하는 하소단계(S130)를 수행함으로써 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조를 완성할 수 있다.
하소단계(S130)는 330℃보다 높고 370℃보다 낮은 온도, 바람직하게는 350℃에서 수행될 수 있으며, 1℃/min 보다 크고 3℃/min 보다 작은 가열속도, 바람직하게는 2℃/min 의 가열속도로 2시간 이내 바람직하게는 1시간동안 수행될 수 있다.
한편, 하소단계(S130)가 수행된 이후에 상기 하소된 겔을 자연 냉각시키는 자연 냉각 과정이 더 수행될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법은, 유기용매에 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)를 첨가하는 제1단계(S200), 상기 텅스텐 소스와 플루로닉 삼중 블록 공중합체를 반응시켜 졸(sol)을 형성하는 제2단계(S210), 상기 졸을 수득한 후 잔류하는 유기용매를 제거하고 상기 졸을 겔화(gelation)시켜 겔(gel)을 형성하는 제3단계(S220), 및 상기 겔을 하소(calcination)하는 제4단계(S230)를 포함할 수 있다.
도 2를 기초로 설명하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법은, 유기용매에 텅스텐 산화물을 직접 첨가하지 않고 텅스텐 소스를 첨가하는 것을 제외하면, 도 1을 기초로 설명한 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법과 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 이하에서는 동일한 내용에 대한 자세한 설명은 생략한다.
구체적으로, 제1단계(S200)는 실온에서 플루로닉 삼중 블록 공중합체를 유기용매인 무수 에탄올에 첨가한 후 교반하여 용해시키고, 이후 텅스텐 소스를 계속 교반하면서 첨가함으로써 수행될 수 있다. 플루로닉 삼중 블록 공중합체의 용해는 1시간, 바람직하게는 30분동안 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1단계(S200)는 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)를 상기 유기용매에 첨가한 후 교반하여 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)를 상기 유기용매에 용해시키는 제1첨가단계, 및 상기 제1첨가단계 이후 상기 텅스텐 소스(W source)를 계속 교반하면서 첨가하는 제2첨가단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 텅스텐 소스는 텅스텐 헥사클로라이드(tungsten hexachloride)일 수 있다.
상기 제1첨가단계는 실온에서 1시간 이내, 바람직하게는 30분동안 수행될 수 있으며, 상기 제2첨가단계는 실온에서 3시간 이내, 바람직하게는 2시간동안 수행될 수 있다.
제2단계(S210)는, 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)가 첨가된 유기용매를 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도, 바람직하게는 45℃에서 23시간 내지 25시간동안, 바람직하게는 24시간동안 숙성시킴으로써 수행될 수 있다.
제2단계(S210)가 수행됨에 따라, 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)는 유기용매 내에서 졸(Sol)을 형성할 수 있다.
이후, 제3단계(S220)를 통해 상기 졸을 겔화시키는 겔화 과정(gelation process)이 수행될 수 있는데, 이때 상기 겔화 과정은 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도, 바람직하게는 45℃에서 23시간 내지 25시간동안, 바람직하게는 24시간동안 수행될 수 있다.
이후, 제4단계(S230)를 통해 상기 겔을 하소하는 하소 과정(calcination process)이 수행될 수 있다. 상기 하소 과정은 330℃보다 높고 370℃보다 낮은 온도, 바람직하게는 350℃에서, 1℃/min 보다 크고 3℃/min 보다 작은 가열속도, 바람직하게는 2℃/min 의 가열속도로, 2시간 이내, 바람직하게는 1시간동안 수행될 수 있다.
전술한 제1단계 내지 제4단계(S200, S210, S220, S230)를 통해 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법을 완성할 수 있다.
한편, 제4단계(S230) 이후, 상기 하소된 겔을 자연 냉각시키는 제5단계(S240)가 더 수행될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법에 의하면, 하드 템플릿을 사용하지 않고 소프트 템플릿을 사용하여 메조 다공성 텅스텐 산화물을 제조할 수 있으며, 이에 따라 표면적이 큰 메조 다공성 나노분자를 주형으로 사용할 필요가 없고, 또한 상기 주형으로 사용된 물질을 제거하기 위해 화학물질을 지속적으로 사용할 필요도 없게 된다.
따라서, 주형으로 사용되는 메조 다공성 나노분자의 표면적에 관계없이 특정 크기의 메조 기공을 가지는 메조 다공성 텅스텐 산화물을 제조할 수 있으며, 상기 메조 다공성 나노분자 및 이를 제거하기 위한 화학물질을 사용하지 않으므로 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조단가도 낮아질 수 있다.
메조 다공성 텅스텐 산화물의 특성 분석
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법을 수행하여, 아래와 같이 4개의 텅스텐 산화물을 제조하였으며, 이들에 대한 비표면적(BET) 및 세공 분포도 분석표는 다음과 같다.
BET
Surface Area		 Total
Pore Volume		 DFT
Pore Volume
(< 2 nm)		 EFT
Pore Volume
(2-150 nm)
W-0 16 m2/g 0.03 cm3/g 0.001 cm3/g 0.029 cm3/g
W-1 92 m2/g 0.10 cm3/g 0.020 cm3/g 0.08 cm3/g
W-2 147 m2/g 0.19 cm3/g 0.008 cm3/g 0.0182 cm3/g
W-3 228 m2/g 0.36 cm3/g 0.02 cm3/g 0.345 cm3/g
W-0는 P123을 첨가하지 않고 WCl6를 첨가하여 제조된 메조 다공성 텅스텐 산화물이며, W-1, W-2 및 W-3는 각각 P123을 5g씩 첨가하고 WCl6를 P123 대비 0.5배, 1배 및 1.5배의 양으로 첨가하여 제조된 메조 다공성 텅스텐 산화물이다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, WCl6를 P123 대비 1.5배의 양으로 첨가하여 제조된 W-3가 가장 높은 비표면적 및 가장 높은 결정성을 가지는 것을 확인하였다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물에 대해 Micromeritics 社(US)의 ASAP 2020(Accelerated Surface Area Porosimety)를 이용하여 X-선 회절법으로 분석한 도면이다(200℃, N2 조건). 이때, 도 3(a)는 W-0를 X-선 회절법으로 분석한 도면이고, 도 3(b)는 W-1을 X-선 회절법으로 분석한 도면이며, 도 3(c)는 W-2를 X-선 회절법으로 분석한 도면이고, 도 3(d)는 W-3을 X-선 회절법으로 분석한 도면이다.
상기 표 1과 도 3을 함께 참조하면, W-0, W-1, W-2 및 W-3에서 각각 350℃ 이하에서 소성된 텅스텐 산화물이 안정된 구조를 이룰 때 확인 가능한 Monoclinic structure가 나타나는 것을 확인하였다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 가스 흡착법으로 분석한 도면들이다.
상기 표 1과 도 4 및 도 5를 함께 참조하면, P123을 첨가하지 않고 제조한 W-0의 경우에는 텅스텐 산화물에 메조 기공이 형성되지 않았음을 확인할 수 있었으나, P123을 첨가형 제조한 W-0, W-1, W-2 및 W-3 각각의 경우에는 상대압력 0.4 내지 0.6 지점에서 branch가 생기고 흡탈착 곡선이 있는 것을 확인하였으며, 이에 따라 W-0, W-1, W-2 및 W-3 각각의 경우에는 텅스텐 산화물에 메조 기공이 형성된 것을 확인하였다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, P123을 첨가하여 제조한 W-3의 경우에서 가장 높은 비표면적을 얻을 수 있었으며, 이는 P123을 첨가하지 않고 제조한 W-0의 경우에 비해 약 14배 이상의 매우 높은 비표면적임을 확인할 수 있었다.
도 6은 본 발명의 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 FT-IR 푸리에 변환 적외선 분광기로 분석한 도면이다.
도 6을 참조하면, P123을 첨가하지 않고 제조한 W-0의 경우 여러 형태의 텅스텐 산화물 phase가 혼재되어 있으나, P123을 첨가하여 제조함으로써 메조 기공이 형성된 W-3 경우 메조 다공성 텅스텐 산화물의 관련 성분인 W3O13 phase(대표적 피크는 578, 632 및 807 cm-1)가 뚜렷하게 형성된 것을 확인하였다. 또한, 상대적으로 적은 양의 WCl6를 첨가하여 제조된 W-1의 경우보다, 상대적으로 많은 양의 WCl6를 첨가하여 제조된 W-3의 경우에서 W3O13 phase가 더 뚜렷하게 형성된 것을 확인하였다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메조 다공성 텅스텐 산화물을 투과 전자 현미경으로 촬영한 도면이다.
도 7을 참조하면, TEM 분석을 통해 W-3의 메조 다공성 텅스텐 산화물에서 메조 기공이 형성된 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 유기용매에 계면활성제 및 텅스텐 산화물을 첨가하는 제1단계;
    상기 텅스텐 산화물과 상기 계면활성제를 반응시켜 졸(sol)을 수득하는 제2단계;
    상기 유기용매를 제거하여 상기 졸을 건조시키는 제3단계; 및
    상기 건조된 졸을 하소(calcination)하는 제4단계;를 포함하고,
    상기 제4단계는 330℃보다 높고 370℃보다 낮은 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 알코올류 유기용매를 포함하고, 그리고
    상기 계면활성제는 폴록사머(poloxamer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 무수 에탄올(anyhdrous ethanol; anyhdrous EtOH)이고, 그리고
    상기 계면활성제는 폴리에틸렌 옥사이드(poly(ethylene oxide); PEO)와 폴리프로필렌 옥사이드(poly(propylene oxide); PPO)로 이루어진 삼중 블록 공중합체(P123)인 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 23시간 내지 25시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 유기용매에 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)를 첨가하는 제1단계;
    상기 텅스텐 소스와 플루로닉 삼중 블록 공중합체를 반응시켜 졸(sol)을 형성하는 제2단계;
    상기 졸을 수득한 후 잔류하는 유기용매를 제거하고 상기 졸을 겔화(gelation)시켜 겔(gel)을 형성하는 제3단계; 및
    상기 겔을 하소(calcination)하는 제4단계;를 포함하고,
    상기 제4단계는 330℃보다 높고 370℃보다 낮은 온도에서 2시간 이내로 수행되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 텅스텐 소스는 텅스텐 헥사클로라이드(tungsten hexachloride)인 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)를 상기 유기용매에 첨가한 후 교반하여 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123)를 상기 유기용매에 용해시키는 제1첨가단계; 및
    상기 제1첨가단계 이후 상기 텅스텐 소스(W source)를 계속 교반하면서 첨가하는 제2첨가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1첨가단계는 실온에서 1시간 이내로 수행되고, 그리고
    상기 제2첨가단계는 실온에서 3시간 이내로 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2단계는, 플루로닉 삼중 블록 공중합체(Pluronic P123) 및 텅스텐 소스(W source)가 첨가된 유기용매를 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도에서 23시간 내지 25시간동안 숙성시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제3단계는, 상기 겔을 형성하는 겔화 과정(gelation process)을 40℃보다 높고 50℃보다 낮은 온도에서 23시간 내지 25시간동안 진행함에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제4단계는 1℃/min 보다 크고 3℃/min 보다 작은 가열속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제4단계 이후, 상기 하소된 겔을 자연 냉각시키는 제5단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메조 다공성 텅스텐 산화물의 제조 방법.
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