KR20050121301A - 실버할라이드 나노클러스터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지올라이트 내의 일정한 위치에서 동일한 분자 구조 및 분자 크기를 가지는 실버할라이드 나노클러스터 및 그 제조 방법을 제공하려는 것으로서, 이를 위한 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터는 그 분자구조식이 Ag₄X₄이며, X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이며, 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터의 제조 방법은 nano porous material과 AgNO₃를 반응시킨 후, 메탄올(CH₃OH)에 세척처리하고, 상기 메탄올 처리된 결정과 KX(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 메탄올 환경에서 반응시킴으로서, 소달라이트의 공극속에서 실버할라이드 나노클러스터인 Ag₄X₄를 합성하는 것이 특징이다.

Description

실버할라이드 나노클러스터 및 그 제조 방법{Silver halides nanocluster and the synthesis method of it}

본 발명은 실버할라이드 나노클러스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동일한 분자 구조와 분자 크기를 가지는 실버할라이드 나노클러스터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

AgBr 등의 실버할라이드(Siver Halides)는 감광성 물질로서 빛에 매우 민감하므로, 태양 에너지를 전환하는 감광성촉매로 적용되고, 광학 정보 및 이미지 저장의 미디어(media)로 이용된다.

최근에는 나노 분자에 대한 연구가 활발해지면서, 실버할라이드에 있어서도 나노사이즈인 실버할라이트 나노클러스터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이에, 여러 학자들에 의하여 실버할리이드 나노클러스터에 대한 합성 방법 및 그 구조, 입체적 성질 등에 관한 발표가 많아지고 있으며, 실버할라이드 나노클러스터의 응용 분야에 대하여서도 많은 연구와 발표가 이어지고 있다.

Takushi Hirono, G.A.Ozin, Wei Chen, T.Kodaira 등에 의하여 발표 및 주장된 실버할라이드에 대하여 요약ㆍ정리하면 다음과 같다.

나노사이즈의 실버할라이드 나노클러스터는 지올라이트를 이용하여 합성이 가능하며, 지올라이트 안으로의 실버할라이드 합성은 Quantum-size 효과를 가질 것으로 예상되는 여러 나노 사이즈의 클러스트들을 생성한다. 게다가, 지올라이트 내에서의 실버할라이드는 광자극 발광 성질(photostimulated luminescence ; PSL)을 가지며, 이러한 지올라이트는 Computerized X-ray Radiography 또는 Erasable Optical Memory를 위한 이미지 플레이트로 사용될 수 있다.

상기 학자들은 지올라이트를 이용한 여러 가지 방법에 의한 실버할라이드 나노클러스터의 합성 방법을 제안하면서, 그 응용 분야를 찾아 발표하였지만, 지올라이트 내에서 합성된 나노 클러스터의 확정된 위치와 확정된 분자 구조를 발표하지 못하였으며, 또한, 동일한 분자 구조와 사이즈로 합성된 나노클러스터의 실제예를 보여주진 못하고 있는 것이 현 실정이다.

이에, 본 발명의 목적은 지올라이트 내의 일정한 위치에서 동일한 분자 구조 및 분자 크기를 가지는 실버할라이드 나노클러스터 및 그 제조 방법을 제공하려는 것이다.

이를 위한 본 발명으로서 실버할라이드 나노클러스터는 그 분자구조식이 Ag₄X₄이며, X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 특징이다.

또, 본 발명으로서 실버할라이드 나노클러스터의 제조 방법은 nano porous material과 AgNO₃를 반응시킨 후, 상기 반응물을 메탄올(CH₃OH)에 세척처리하고, 상기 메탄올 처리된 결정과 KX(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 메탄올 환경에서 반응시킴으로서, 소달라이트의 공극속에서 실버할라이드 나노클러스터인 Ag₄X₄를 합성하는 것이 특징이다.

본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 실버할라이드 나노클러스터는 그 분자구조식이 Ag₄X₄이며, X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나이다.

즉, 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터는 Ag₄Cl₄ 및 Ag₄Br₄, Ag₄I₄로서 실버할라이드 나노클러스터로서 그 분자 구조가 확정된 것이다.

그리고, 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터는 nano porous material에 도입되어 있는 것을 특징으로 하며, 여기에서의 nano porous material은 소달라이트 공극 또는 이와 유사한 크기 및 특성을 가지는 공극을 포함한다.

이 때, 상기 nano porous material은 지올라이트-A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ ㆍ27H₂O ; Na₁₂-A)인 것이 바람직하다.

본 발명인 실버할라이드 나노클러스터로서 Ag₄I₄를 대표적으로 살펴보면, 그 분자 구조로서 그 입체적 특성은 도1의 그림과 같이 symmetry Td 구조이다.

그리고, 도 2의 그림에서와 같이 소달라이트 공극속에서 도 1의 동일한 입체적 분자 구조로서 동일한 분자 크기로서 도입되어 있는 것이다. 도 2는 소달라이트 공극의 단위셀을 기준으로 나타낸 것이고, 소달라이트의 여러 공극속에 도입되어 있는 실버할라이드 나노클러스터로서 Ag₄I₄를 나타내면 도 3과 같다.

다음으로 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 제조 방법의 과정을 나타낸다.

nano porous material을 AgNO₃와 반응시키는 제 1단계(S1)와, 상기 제 1단계의 반응물을 메탄올(CH₃OH)에 세척처리하는 제 2단계(S2)와, 상기 제 2단계의 결정과 KX(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 메탄올 환경에서 반응시키는 제 3단계(S3)를 포함한다.

그리고, 상기 nano porous material은 소달라이트 공극 또는 이와 유사한 크기 및 특성을 가지는 공극을 포함하는 것이 바람직하며, 특히, 상기 nano porous material은 지올라이트-A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ㆍ27H₂O ; Na₁₂-A)인 것이 더욱 바람직하다.

여기에서, 지올라이트-A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ㆍ27H₂O ; Na₁₂-A)를 이용한 본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 지올라이트A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ㆍ27H₂O ; Na ₁₂-A)와 AgNO₃를 반응시켜, Ag₁₂-A(S1)를 만든다. 그리고, 상기 Ag₁₂-A 결정을 메탄올(CH₃OH)에 세척처리(S2)한다. 마지막으로, 상기 메탄올 처리된 Ag₁₂-A 결정과 KX(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 메탄올 환경에서 반응시킴(S3)으로서, 상기 지올라이트-A의 공극속에서 실버할라이드 나노클러스터인 Ag₄X₄를 합성하는 것이다.

즉, 먼저 지올라이트-A의 Na⁺를 Ag⁺로 치환시켜 Ag₁₂-A를 만들고, 이를 메탄올 처리함으로서, 소달라이트 공극 속에서 Ag⁺가 메탄올과 전기적으로 결합하게 한다. 그 후, 메탄올 환경속에서 KX와 반응을 시킴으로서, Ag⁺와 전기적으로 결합되어 있는 메탄올을 I^-로 치환시킴으로서, 소달라이트 공극속에서 Ag₄X₄가 합성되는 것이다.

본 발명의 실시예로서 지올라이트-A를 이용한 Ag₄I₄의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지올라이트A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ㆍ27H₂O ; Na ₁₂-A)와 0.05M의 AgNO₃를 295K의 온도에서 반응시켜, Ag₁₂-A를 만든다. 그리고, 상기 Ag₁₂-A 결정을 메탄올(CH₃ OH)에 세척처리하고, 상기 메탄올 처리된 Ag₁₂-A 결정과 0.05M의 KI를 메탄올 환경에서 295K의 온도에서 2일간 반응시킨다.

그 결과, 소달라이트의 공극 속에서 실버할라이드 나노클러스터인 Ag₄I₄가 합성되는 것이다.

상기 실시예에서의 간략한 넷반응식은 다음과 같다.

그리고, 상기 실시예에서는 Ag₄I₄를 합성하기 위하여서는 KI를 사용하였지만, KBr을 사용할 경우에는 Ag₄Br₄가, KCl을 사용할 경우에는 Ag₄Cl₄ 가 합성된다는 것을 확인하였다.

본 발명은 지올라이트 내의 일정한 위치에서 동일한 분자 구조 및 분자 크기를 가지는 실버할라이드 나노클러스터로서 그 분자 구조식이 Ag₄X₄(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 제공하였으며, 또한, 실버할라이드 나노클러스터로서 그 분자구조식이 Ag₄X₄를 제조하는 방법을 제공하였다.

이에 따라, 나노 사이즈의 실버할라이드로서 더욱 정교한 광자극 발광 성질(photostimulated luminescence ; PSL)을 가지는 실버할라이드 나노클러스터를 제공하게 되었으며, 더 나아가, 상술한 바와 같이 Ag₄I₄ 등의 Ag₄X₄ 의 특정한 분자구조로서 동일한 분자크기를 가지는 실버할라이드 나노클러스터를 이용함으로서, Computerized X-ray Radiography 또는 Erasable Optical Memory를 위한 이미지 플레이트 등 실버할라이드 나노클러스터를 이용한 다양한 기술이 더욱 발전하게 되는 계기를 마련하게 되었다.

도 1은 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터로서 Ag₄I₄의 입체 구조 그림.

도 2는 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터로서 Ag₄I₄의 소달라이트 공극 단위셀에서의 그림.

도 3은 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터로서 Ag₄I₄의 소달라이트 공극에서의 그림.

도 4는 본 발명인 실버할라이드 나노클러스터 제조 방법의 공정도.

Claims (7)

1. 분자구조식이 Ag₄X₄이며, X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 특징인 실버할라이드 나노클러스터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 실버할라이드 나노클러스터는 nano porous material에 도입되어 있는 것이 특징인 실버할라이드 나노클러스터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 nano porous material은 소달라이트 공극 또는 이와 유사한 크기 및 특성을 가지는 공극을 포함하고 있는 것이 실버할라이드 나노클러스터.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 nano porous material은 지올라이트-A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ㆍ27H ₂O ; Na₁₂-A)인 것이 특징인 실버할라이드 나노클러스터.
5. nano porous material을 AgNO₃와 반응시키는 제 1단계와,

   상기 제 1단계의 반응에 의한 결정을 메탄올(CH₃OH)에 세척처리하는 제 2단계와,

   상기 제 2단계의 세척된 결정과 KX(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 메탄올 환경에서 반응시키는 제 3단계를 포함함으로서, 상기 nano porous material의 공극 속에서 실버할라이드 나노클러스터인 Ag₄X₄(X는 할라이드 원소로서, Cl 및 Br, I로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것)를 합성하는 것이 특징인 실버할라이드 나노클러스터의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 nano porous material은 소달라이트 공극 또는 이와 유사한 크기 및 특성을 가지는 공극을 포함하고 있는 것이 실버할라이드 나노클러스터의 제조 방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 nano porous material은 지올라이트-A(Na₁₂Si₁₂Al₁₂O₄₈ㆍ27H ₂O ; Na₁₂-A)인 것이 특징인 실버할라이드 나노클러스터의 제조 방법.