KR20080107809A - 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물 - Google Patents

산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20080107809A
KR20080107809A KR1020070056065A KR20070056065A KR20080107809A KR 20080107809 A KR20080107809 A KR 20080107809A KR 1020070056065 A KR1020070056065 A KR 1020070056065A KR 20070056065 A KR20070056065 A KR 20070056065A KR 20080107809 A KR20080107809 A KR 20080107809A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc oxide
crystal
crystals
photocatalytic activity
plate
Prior art date
Application number
KR1020070056065A
Other languages
English (en)
Inventor
최진호
박태운
장의순
Original Assignee
최진호
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 최진호 filed Critical 최진호
Priority to KR1020070056065A priority Critical patent/KR20080107809A/ko
Publication of KR20080107809A publication Critical patent/KR20080107809A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/30—Zinc; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/02—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
    • A61K8/0241—Containing particulates characterized by their shape and/or structure
    • A61K8/0254—Platelets; Flakes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/19—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
    • A61K8/27—Zinc; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q11/00—Preparations for care of the teeth, of the oral cavity or of dentures; Dentifrices, e.g. toothpastes; Mouth rinses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 제조하는 것을 특징으로 하는 산화아연의 광촉매 특성을 증가시키는 방법, 그 산화아연 나노플레이트를 제조하는 방법, 및 그 산화아연 나노플레이트를 포함하는 치아 미백용 조성물 및 유기 오염물 분해용 조성물을 제공한다.
산화아연, 나노플레이트, 과산화수소, 자외선

Description

산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매 활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물{A process of enhancing photocatalytic activity of a zinc oxide and a composition comprising zinc oxide with enhanced photocatalytic activity}
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 평균 직경 4 nm의 구형 산화아연 나노입자의 투과전자현미경 사진이다.
도 2의 (b)는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 산화아연 나노플레이트(nanoplate) 결정의 투과전자현미경 사진이며, 도 2의 (a), (c), 및 (d)는 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 산화아연의 나노로드(nanorod), 마이크로로드(microrod), 및 덤벨(dumbbel) 형태의 마이크로로드 결정의 투과전자현미경 사진이다.
도 3은 상기 도 2에 나타낸 각각의 산화아연의 결정 입자의 자외선 조사시간이 변화에 따른 단위질량 당 과산화수소수 발생량을 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 상기 도 2에 나타낸 각각의 산화아연의 결정 입의 자외선 조사시간의 변화에 따른 단위면적 당 과산화수소수의 발생량을 그래프로 나타낸 것이다.
광촉매 현상은 인간의 주위 환경에서 발생되는 오염물질을 분해하는데 많은 이점을 주고 있다. 특히 자연에 존재하는 광물질 혹은 무기입자 등의 표면은 이러한 광촉매 현상이 일어나는 계면으로서, 자외선을 받게 되면 쉽게 활성전자를 방출하여 오염물질의 분해를 가속시킴으로써 자연을 정화하는 기능을 담당하게 된다. 이러한 광촉매 현상을 가능하게 하는 무기물질로는 대표적으로 산화아연과 산화티타늄이 있다. 그 중에서 특히 산화아연은 인간에게 필요한 영양성분이자 손쉽게 얻을 수 있는 물질이어서 우리들의 생활 속에서 이미 많이 활용되고 있다.
광촉매현상을 갖는 무기물질들의 특징은 이러한 물질을 구성하는 원자가 자외선을 받을 경우 쉽게 기저상태에서 활성상태로 여기된다는 점이다. 이러한 전자의 여기 과정에서 발생되는 활성전자와 활성전자의 원래 자리에 생긴 빈 자리, 즉 정공(electron hole)이 촉매물질의 외부에서 벌어지는 화학반응에 관여하여 그 반응속도를 증가시키게 되는 것이며 이러한 반응이 오염물질의 분해일 경우 자연정화작용에 큰 도움을 주게 된다.
이러한 광촉매 반응은 촉매물질과 외부 물질의 계면에서 이루어지기 때문에 촉매물질의 표면 특성이 상당히 중요한 역할을 하게 된다. 그리하여, 광촉매의 효율을 높이기 위한 방안으로서 단일 물질이 아닌 복합물질을 이용하여 광촉매를 제조하는 방법, 코팅 등에 의해 표면의 특성을 개선하는 방법, 또는 촉매물질의 표면적을 증가시키는 방법 등이 대표적으로 이용되어 왔다.
광촉매 활성을 갖는 대표적인 물질인 산화아연은 이미 그것이 갖는 광촉매 특성으로 인해 촉매제로 사용되어 왔지만 그 광촉매 효율이 크지 않아서 자외선을 흡수하여 전자를 활성화시켜 화학반응을 유도하는 본래의 목적보다는 오히려 자외선을 흡수하는 기능만을 이용하는 자외선 차단 화장품으로 오랫동안 사용되어 왔다.
한편, 과산화수소수는 치아미백을 위해 사용되어 왔으며, 미국의 경우에는 OTC(over the counter) 제품으로 허용이 되고 있지만 유럽의 경우 법적으로 금지되어 있으며 2005년 발표된 보고서 SCCP/0844/04(Scientific Committee on Consumer Product : Opinion on Hydrogen Peroxide in Tooth Whitening Products )에 의하면 과산화수소수의 농도가 0.1% 미만의 경우 안전하다고 명시되어 있으며 그 농도가 0.1% 이상 6% 미만의 경우 치과의사의 처방에 따라 사용하도록 권고하고 있는 상황이어서 그 양을 줄이거나 사용하지 않아야 하는 형편이다.
이에 본 발명자들은 인체에 무해하면서도 낮은 광촉매 활성으로 인해 자외선 차단제로서만 사용되어온 산화아연을 그 용도를 보다 확대시키기 위해 광촉매 활성을 증가시키는 것에 대하여 연구하였다. 그 결과, 산화아연의 입자 크기를 나노미터 정도의 크기로 작게 하여 표면적을 증가시키는 것과 동시에 촉매 활성이 높은 특정 결정면의 비율을 증가시키면, 종래의 산화아연에 비해 광촉매 활성이 월등히 증가하여 자외선 흡수제에서 한 발 더 나아가 유기물을 분해시키거나 치아미백에 효과가 있을 정도로 충분히 과산화수소를 발생시키는 기능을 갖는다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광촉매 활성이 증가된 산화아연을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광촉매 활성이 증가된 산화아연을 치아 미백 치료에 사용하는 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광촉매 활성이 증가된 산화아연을 유기 오염물 분해에 사용하는 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 제조하는 것을 특징으로 하는, 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 시트르산 또는 시트르산의 염이 부가된 산화아연 결정 성장액 중에서 산화아연 나노입자를 결정핵으로 하여 결정의 성장을 유도하는 것을 포함하는, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 포함하는 치아 미백용 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 포함하는 유기 오염물 분해용 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
순수한 아연은 원자의 구조가 방향에 관계없이 일정한 등방성 특징을 갖지만 산화아연의 경우는 결정이 등방성이 아닌 이방성을 가지게 되어 결정방향에 따라 그 광촉매 활성도 변하게 된다. 본 발명자들은 산화아연의 광촉매 활성이 극대화될 수 있는 결정면이 c 축에 수직인 (0001)면이라는 것을 최초로 발견하고, (0001)면을 최대한으로 가지면서 증가된 표면적을 갖는 판상형 나노입자, 즉 나노플레이트(nanoplate)를 제조함으로써 산화아연의 광촉매 활성을 증가시킬 수 있다는 것을 밝혀내었다.
따라서, 본 발명은 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법에 관한 것으로, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 산화아연 나노플레이트는 산화아연의 광촉매 활성을 고려할 때, 평균 두께가 50 nm 이하이고, 두께에 대한 직경의 비율인 어스펙트비는 평균 20 이상인 것이 바람직하다.
이러한 산화아연 나노플레이트를 제조하는 방법은 종래에 이미 공지되어 있는 산화아연 나노플레이트의 제조방법(J. Zhang et.al., Chem. Mater., 2002, 14, 4172-4177)에 따라 제조될 수 있으나, 본 발명자들은 나노플레이트 결정을 제조할 수 있는 새로운 방법을 고안하였다.
따라서, 본 발명은 다른 측면에 있어서, 산화아연 나노플레이트 결정의 신규 제조방법에 관한 것으로, 시트르산 또는 시트르산의 염이 부가된 산화아연 결정 성 장액 중에서 산화아연 나노입자를 결정핵으로 하여 결정의 성장을 유도하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 산화아연 나노플레이트 결정의 제조방법은 통상적으로 이용되는 산화아연 결정의 성장액 중에서 산화아연 나노입자를 결정핵으로 하여 결정의 성장을 유도할 때, 산화아연 결정의 성장액 중에 부가된 시트르산 또는 시트르산의 염으로 인해 산화 아연 나노입자가 [0001] 축 방향으로의 결정성장이 억제되고 [0110] 방향으로 결정성장이 이루어져, (0001)면이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정이 생성된다. 이는 시트르산 또는 시트르산 염 유래의 시트레이트 리간드가 나노입자의 Zn2 +로 종결되는 (0001)면의 Zn2 + 이온과 복합체를 형성함으로써, [0001]축 방향으로의 결정 성장이 강력히 억제되고 그 결과 상대적으로 [0110] 방향으로의 결정성장이 증가되어 (0001)면을 높은 비율로 갖는 나노 플레이트 결정의 형성이 가능해지기 때문인 것으로 보인다.
상기 시트르산 또는 시트르산의 염이 부가된 산화아연 결정 성장액 중에서 산화아연 나노입자를 결정핵으로 하여 결정의 성장을 유도하는 반응의 조건은 결정이 성장할 수 있는 조건이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 결정의 충분한 성장을 위해 30-400℃에서 1 시간 이상 수행할 수 있다.
상기 [0001] 축 방향으로의 결정성장이 억제되고 [0110] 방향으로 결정성장을 가능하게 하는 시트르산 염으로는 시트르산 나트륨, 시트르산 암모늄, 또는 이들의 조합 등이 있으며, 가장 바람직하게는 시트르산 나트륨이 이용될 수 있다.
상기 산화아연 결정의 성장액은 산화아연의 결정을 성장시킬 수 있는 것으로 공지되어 있는 통상적인 산화아연 결정의 성장액이 이용될 수 있으며, 아세트산아연, Zn(NO3)2˙(H2O)x(x= 0-6의 정수), ZnX2(X=F, Cl, Br, 또는 I), 시트르산아연(H2O)x(x=0-6의 정수), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 아연염과 수산화나트륨, 수산화리튬, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 염기를 포함하는 성장액이 이용될 수 있으며, 대표적으로 아세트산아연 및 수산화나트륨의 혼합 용액이 이용될 수 있다.
상기 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정은 광촉매 활성의 향상으로 인해 UV 조사 시 과산화수소 발생량이 현격히 증가하여, 지금까지 낮은 광촉매 효율성으로 인해 사용되지 못했던 분야, 즉 치아 미백 치료, 유기오염물의 처리 등이 가능하다.
따라서, 본 발명은 또 다른 측면에 있어서, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 포함하는 치아 미백용 조성물을 제공한다. 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정은 다른 형태의 산화아연 입자, 예를 들어 산화아연 나노로드, 산화아연 마이크로로드, 덤벨형태의 산화아연 마이크로로드에 비해 자외선 조사 시 발생되는 과산화수소의 양이 현저히 높다. 그리하여, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정은 치아미백에 충분할 정도로 과산화수소를 발생시켜, 치아미백에 효과적으로 이용될 수 있다.
종래에 치아 미백 치료를 위해 과산화수소수가 이용되어 왔으나, 과산화수소 의 농도에 따른 안전성이 문제되어 왔다. 본 발명에 따른 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 이용하면, 인체에 안전한 산화아연을 사용하면서 UV가 조사되는 부위에만 국부적으로 과산화수소를 발생시켜 치아미백을 치료할 수 있다. 그리하여, 종래 과산화수소수를 직접 이용하는 것으로 우려되었던 안전성의 문제를 해소할 수 있는 장점이 있다.
상기 치아 미백용 조성물은 과산화수소의 발생을 가능하게 하기 위해 정공 제거제(hole scavenger)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 정공 제거제로는 아세트산 또는 아세트산의 염 등이 이용될 수 있다.
상기 치아 미백용 조성물의 산화아연 나노 플레이트의 농도는 약 30 M 이하의 범위로 할 수 있으며, 치아 미백 치료를 위해 그 조성물을 치아에 국소적으로 도포하고, 자외선을 치아에 국소적으로 조사함으로써 치아 미백 치료를 가능하게 할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정은 광촉매 활성의 향상으로 인해 자외선 조사 시 과산화수소 발생량이 현격히 증가하여 치아 미백 치료뿐만 아니라 유기 오염물의 처리에도 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 포함하는 유기 오염물 분해용 조성물을 제공한다. 이러한 산화아연 나노플레이트 결정은, 종래의 광촉매 물질을 유기 오염물질을 분해하는데 사용하는 방법과 같은 통상적인 방식으로 유기 오염물을 분해하는데 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 하지만, 하기 실시예는 예시적인 것에 지나지 않으며, 결코 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
하기 실시예에서는 산화아연 나노플레이트의 제조를 위한 결정핵 역할을 하는 나노입자를 우선 합성한 다음, 그로부터 (0001) 면이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 형성시키는 방법의 일 예를 나타내었다. 또한, 본 발명에 따른 산화아연 나노플레이트가 다른 형태의 산화아연 결정 입자에 비해 높은 광촉매 활성을 갖는지를 확인하기 위해 다양한 결정 구조의 산화아연 결정 입자를 제조하고, 각각의 광촉매 활성을 과산화수소 발생 시험을 통해 측정하였다.
실시예 1
산화아연 나노입자의 합성
ZnO 나노입자는 (1) Zn 아세테이트와 에탄올(99.5%)로부터 전구체의 합성 단계 및 (2) LiOH로 가수분해를 통한 ZnO 나노입자의 합성 단계를 통해 합성하였다. 보다 구체적으로 설명하면 0.01몰 Zn 아세테이트를 100 ml 에탄올에 녹인 용액을 응축기를 부착한 250 ml 둥근 바닥 플라스크에 도입하였다. 78 ~ 85 ℃에서 약 3시간 동안 100 ml의 용액이 40 ml가 될 때까지 환류시켰다. 이때 반응시간은 매우 중요하여 3시간 초과일 경우 나노입자가 매우 불균일하게 커서 용액이 현탁해진다. 또한, 3시간 미만일 경우 충분한 전구체로서 작용할 수 없다. 최종 얻어진 전구체 는 맑고 투명해야 한다. 반응 후 얻어진 40 ml의 전구체는 0.1몰 LiOH를 에탄올에 용해시킨 용액 60 ml로 희석시켰다. 이때 용액의 온도가 높아지면 가수
분해된 ZnO의 결정 크기가 커지기 때문에 용액의 색은 다시 현탁해진다. 따라서, 빙조에 넣은 후 Ultrasonic(120W, 35kHz)에서 약 2분 동안 처리하였다. 얻어진 산화아연 나노 입자의 투과전자현미경 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1에 따르면, 내부 오른쪽 상부의 삽입부분은 도 1의 (a)에 해당하는 부분의 확대 이미지로서 입자의 크기가 4 nm임을 보여주고 있다. 도 1은 이러한 ZnO 나노입자의 HR-TEM 영상을 도시한 것이다. 격자 사이의 거리가 약 5.2 Å으로서 전형적인 Wurtzite ZnO의 c-축 길이와 일치한다. 이와 같은 균일한 ZnO 나노입자는 나노플레이트의 출발물질이기 때문에 균일한 크기의 나노플레이트 합성을 위해 매우 중요하다.
실시예 2
산화아연 나노플레이트 결정의 합성
실시예 1에서 얻어진 나노입자를 세 가지 물질(0.5몰 농도의 아세트산아연, 0.1몰 농도의 수산화나트륨 용액, 0.17 밀리몰 농도의 구연산나트륨)을 포함하는 100 mL의 결정 성장액에 넣고 95℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 이렇게 얻어진 용액에서 탈이온수를 이용하여 미반응 물질을 제거하고 순수한 판상형 결정을 여과하여 얻었다. 얻어진 산화아연 판상형 결정의 투과전자현미경 사진을 도 2의 (b)에 나타내었다.
투과전자현미경 사진에 따르면, 평균 두께가 50 nm이고 평균 직경이 약 1 ㎛ 인 판상형 나노 입자의 형태를 보여주고 있으며 판상을 형성하는 면은 결정의 c축에 수직인 (0001)면인 것으로 나타났다.
비교예 1
산화아연 나노로드 결정의 합성
실리콘 웨이퍼 조각(1cm x 1cm)을 초음파세척기에서 아세톤으로 세척한 다음 진한 황산과 30% 과산화수소수의 혼합액(부피비 2:1)으로 상온에서 30 분 동안 식각하였다. 이렇게 식각된 실리콘 웨이퍼를 실시예 1에서 얻어진 산화아연 나노입자 분산액에 담군 다음 4 cm/분의 속도로 꺼내어 용액을 웨이퍼에 코팅하였다. 이렇게 산화아연 나노입자가 코팅된 실리콘 웨이퍼를 0.1 M 질산아연 용액과 0.1 M 헥사메틸렌테트라아민(hexamethylenetetraamine) 용액이 1:1의 부피비로 섞인 혼합 영양 용액에 넣고 오토클레이브에서 수열반응을 95℃에서 6 시간동안 진행한 다음 천천히 상온으로 냉각시켰다. 이렇게 수열반응이 완료된 실리콘 웨이퍼를 꺼내 탈이온수로 여러 번 세척한 다음 웨이퍼 표면을 긁어 내고 초음파 분산시켜 산화아연 나노로드 결정의 분산액을 얻었다. 이렇게 얻은 산화아연 나노로드 결정의 주사전자현미경 사진을 도 2의 a에 나타내었다.
비교예 2
산화아연 마이크로로드 결정의 합성
1 M의 아세트산 아연 용액과 2 M의 수산화나트륨 용액을 혼합한 용액을 섭씨 200℃에서 12 시간동안 수열 합성하여 산화아연 마이크로로드 결정이 얻어졌다. 이렇게 얻은 산화아연 마이크로로드 결정의 주사전자현미경 사진을 도 2의 c에 나타내었다.
비교예 3
덤벨(dumbbel)형상의 마이크로로드 결정의 합성
0.1 M의 아세트산 아연 용액과 0.1 M의 헥사메틸렌테트라아민(hexamethylenetetraamine)용액을 혼합한 용액을 95℃에서 6 시간동안 수열 합성하여 덤벨 형상의 마이크로로드 결정이 얻어졌다. 이렇게 얻은 산화아연의 덤벨형상 마이크로로드 결정의 주사전자현미경 사진을 도 2의 d에 나타내었다.
상기 실시예 2 및 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 산화아연 결정의 평균 직경 및 평균 두께를 하기 표 1에 정리하였다.
평균 직경(㎛) 평균 두께(㎛)
나노플레이트(실시예1) 1.00 0.05
나노로드(비교예 1) 0.10 1.50
마이크로로드(비교예 2) 1.80 6.20
덤벨 형상의 마이크로 로드(비교예 3) 3.50 6.00
실험예 1
자외선 조사에 의한 과산화수소 발생량 측정
실시예 2 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 산화아연 결정을 0.01 g씩 채취한 다음, 120 mL의 2 mM 아세트산(정공 제거제로서 작용) 용액을 함유하고 있는 200 mL 석영 셀(cell)에 넣고 심하게 흔들어 주면서 자외선(300 와트 Xe 램프를 이용하여 발생)을 조사하여 과산화수소의 발생량을 측정하였다.
과산화수소의 측정은 0.000001몰 농도까지 측정 가능한 요오드의 산화 반응을 이용하였다. 요오드 산화반응을 이용하여 과산화수소의 농도를 측정하는 방법은, 암모늄 몰리브데이트(ammonium molybdate)에 의한 촉매 작용에 의해 요오드 이온(iodide ion)이 과산화수소와 반응하여 삼요오드화이온(triiodide)을 생성하는데 이 삼요오드화이온의 흡광도(흡수 파장 352nm)를 측정하여 과산화수소의 농도를 계산하는 방법에 의해 이루어질 수 있다. 과산화수소수의 농도 계산에 이용되는 검량선은 이미 알려진 농도를 갖는 과산화수소수의 기준물질이 요오드화반응에서 발생시키는 삼요오드화이온의 농도 측정치로부터 만들어지게 된다.
실시예 2 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 산화아연 결정 시료의 자외선 조사시간의 변화에 따른 과산화수소 발생량을 측정하였으며, 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 도 3은 산화아연 결정 시료의 단위질량 당 과산화수소 발생량에 대해 나타낸 것이며, 도 4는 산화아연 결정 시료의 단위면적 당 과산화수소의 발생량을 나타낸 것이다.
도 3과 도 4의 a), b), c), d)는 각각 나노로드 결정(비교예 1), 나노플레이트 결정(실시예 1), 마이크로로드(비교예 2), 및 마이크로 덤벨형 마이크로로드(비교에 3)를 나타낸다.
도 3 및 도 4에 나타난 과산화수소 발생량에 따르면, 산화아연 나노플레이트 결정(b)이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 산화아연 나노로드 결정(a), 마이크로로드 결정(c), 마이크로 덤벨형 마이크로로드 결정(d)의 순서로 나타났다. 따라서, 산화아연의 경우 (0001) 결정면에 의한 광촉매 효율이 가장 높다는 것이 확인되었으며, 그러한 (0001) 결정면이 최대화된 본 발명의 나노플레이트 결정(a)이 나노로드 형태의 결정(b)에 비해 대략 3 배 이상의 광촉매 활성을 가지며, 덤벨 형태의 마이크로로드 결정(d)에 비해서는 10 배 이상의 광촉매 활성을 갖는 것으로 나타났다. 상기 표 1 보여주는 바와 같이 산화아연 나노플레이트의 경우 (0001)면이 다른 결정면에 비해 90% 이상 발현되어 있음을 알 수 있고, 이에 따라 산화아연 결정의 결정면이 산화아연의 광촉매 효율에 얼마나 큰 영향을 미치는지를 보여준다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 (0001)면이 최대화되는 나노 플레이트를 제조함으로써 산화아연의 광촉매 활성을 증가시킬 수 있으며, 그리하여 (0001)면이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트는 광촉매 활성의 증가로 인해 종래에 사용될 수 없었던 치아 미백 치료 분야, 유기 오염물 분해 등에 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 제조하는 것을 특징으로 하는, 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 산화아연 나노플레이트 결정은 평균 두께가 50 nm 이하이고, 평균 어스펙트비는 20 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 시트르산 또는 시트르산의 염이 부가된 산화아연 결정 성장액 중에서 산화아연 나노입자를 결정핵으로 하여 결정의 성장을 유도하는 것을 포함하는, 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 시트르산 염은 시트르산 나트륨, 시트르산 암모늄, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 산화아연 결정 성장액은 아세트산아연, Zn(NO3)2˙(H2O)x(x= 0-6의 정수), ZnX2(X=F, Cl, Br, 또는 I), 시트르산아연(H2O)x(x=0-6의 정수), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 아연염과 수산화나트륨, 수산화리튬, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 염기를 포함하는 것을 특 징으로 하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 결정의 성장은 30-400℃ 에서 1 시간 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 포함하는 치아 미백용 조성물.
  8. 결정면 (0001)이 판상을 형성하는 산화아연 나노플레이트 결정을 포함하는 유기 오염물 분해용 조성물.
KR1020070056065A 2007-06-08 2007-06-08 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물 KR20080107809A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070056065A KR20080107809A (ko) 2007-06-08 2007-06-08 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070056065A KR20080107809A (ko) 2007-06-08 2007-06-08 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080107809A true KR20080107809A (ko) 2008-12-11

Family

ID=40367956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070056065A KR20080107809A (ko) 2007-06-08 2007-06-08 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080107809A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068402B1 (ko) * 2009-03-24 2011-09-29 한국과학기술원 입체 구조 위에 형성된 산화아연 미세 구조체 및 이의 합성방법
KR20140016310A (ko) * 2011-04-28 2014-02-07 사까이가가꾸고오교가부시끼가이샤 육각판상 산화아연 입자, 그 제조 방법, 그것을 배합한 화장료, 방열성 필러, 방열성 수지 조성물, 방열성 그리스 및 방열성 도료 조성물
KR20180117350A (ko) * 2017-04-19 2018-10-29 울산대학교 산학협력단 산화아연 흡착층을 포함하는 소수성 복합체 및 이의 제조방법
KR102089178B1 (ko) 2018-11-02 2020-03-13 금오공과대학교 산학협력단 은-산화아연 나노 복합체를 포함하는 항균제의 제조방법
KR20210143101A (ko) * 2020-05-19 2021-11-26 (주)덕진 판상 산화아연 입자, 그 제조 방법 및 응용
KR20220105686A (ko) 2021-01-20 2022-07-28 금오공과대학교 산학협력단 산화아연 및 이산화티타늄 복합체를 포함하는 항균제의 제조방법
KR20220133076A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 (주)덕진 도핑 또는 표면 처리된 판상 산화 아연 입자, 그 제조 방법 및 응용

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068402B1 (ko) * 2009-03-24 2011-09-29 한국과학기술원 입체 구조 위에 형성된 산화아연 미세 구조체 및 이의 합성방법
KR20140016310A (ko) * 2011-04-28 2014-02-07 사까이가가꾸고오교가부시끼가이샤 육각판상 산화아연 입자, 그 제조 방법, 그것을 배합한 화장료, 방열성 필러, 방열성 수지 조성물, 방열성 그리스 및 방열성 도료 조성물
KR20180117350A (ko) * 2017-04-19 2018-10-29 울산대학교 산학협력단 산화아연 흡착층을 포함하는 소수성 복합체 및 이의 제조방법
KR102089178B1 (ko) 2018-11-02 2020-03-13 금오공과대학교 산학협력단 은-산화아연 나노 복합체를 포함하는 항균제의 제조방법
KR20210143101A (ko) * 2020-05-19 2021-11-26 (주)덕진 판상 산화아연 입자, 그 제조 방법 및 응용
KR20220105686A (ko) 2021-01-20 2022-07-28 금오공과대학교 산학협력단 산화아연 및 이산화티타늄 복합체를 포함하는 항균제의 제조방법
KR20220133076A (ko) * 2021-03-24 2022-10-04 (주)덕진 도핑 또는 표면 처리된 판상 산화 아연 입자, 그 제조 방법 및 응용

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ludi et al. Zinc oxide nanoparticles: chemical mechanisms and classical and non-classical crystallization
Jang et al. Fine tuning of the face orientation of ZnO crystals to optimize their photocatalytic activity
Zhang et al. Synthesis and properties of (Yb, N)-TiO2 photocatalyst for degradation of methylene blue (MB) under visible light irradiation
US20090017303A1 (en) Zinc oxide having enhanced photocatalytic activity
Madhusudan et al. Photocatalytic degradation of organic dyes with hierarchical Bi 2 O 2 CO 3 microstructures under visible-light
Boppella et al. Facile synthesis of face oriented ZnO crystals: tunable polar facets and shape induced enhanced photocatalytic performance
Chandrappa et al. Electrochemical synthesis and photocatalytic property of zinc oxide nanoparticles
Yin et al. Hydrothermal synthesis of nanosized anatase and rutile TiO2 using amorphous phase TiO2
Zuo et al. Active facets on titanium (III)-doped TiO2: an effective strategy to improve the visible-light photocatalytic activity
Liu et al. Crystal facet engineering of semiconductor photocatalysts: motivations, advances and unique properties
KR20080107809A (ko) 산화아연의 광촉매 활성을 증가시키는 방법 및 광촉매활성이 증가된 산화아연을 포함하는 조성물
Xiao et al. Preparation and characterization of CdS nanoparticles decorated into titanate nanotubes and their photocatalytic properties
US8652991B2 (en) Tungsten oxide photocatalyst and method for producing the same
Warule et al. Novel sonochemical assisted hydrothermal approach towards the controllable synthesis of ZnO nanorods, nanocups and nanoneedles and their photocatalytic study
KR101814001B1 (ko) 코어-쉘 타입의 판상형 나노입자 및 이의 제조방법
Alorku et al. Nanomixture of 0-D ternary metal oxides (TiO2–SnO2–Al2O3) cooperating with 1-D hydroxyapatite (HAp) nanorods for RhB removal from synthetic wastewater and hydrogen evolution via water splitting
US8357348B2 (en) Method for preparing uniform anatase-type titanium dioxide nanoparticles
Liu et al. Foamed single-crystalline anatase nanocrystals exhibiting enhanced photocatalytic activity
KR20170005275A (ko) 은(Ag) 도핑된 이산화티탄 광촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광촉매
Santhi et al. Synergic effect of Sn-doped TiO 2 nanostructures for enhanced visible light photocatalysis
Barandehfard et al. Sonochemical synthesis of hydroxyapatite and fluoroapatite nanosized bioceramics
Zhan et al. A novel synthesis and excellent photodegradation of flower-like ZnO hierarchical microspheres
Wu et al. Synthesis of AgCl hollow cubes and their application in photocatalytic degradation of organic pollutants
JP5750662B2 (ja) 酸化セリウムナノ粒子−ゼオライト複合体、その製造方法および紫外線遮蔽材としての利用
Wu et al. Study on the effect of methanol on the morphology and optical properties of ZnO

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination