KR20100065650A - 산화아연 나노막대 제조 방법 - Google Patents

산화아연 나노막대 제조 방법 Download PDF

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Abstract

산화아연 나노막대 제조 방법이 개시된다. 산화아연 나노막대 제조 방법은 아연(Zn) 전구체, 도핑 금속 전구체, 에멀젼화제 및 유기용매가 혼합된 제1 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 상기 제1 에멀젼 용액에 환원 물질을 투입하여 제2 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 및 상기 제2 에멀젼 용액을 20 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.

Description

산화아연 나노막대 제조 방법 {Method of manufacturing ZnO nanorod}
본 발명은 금속산화물 나노막대 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화아연 나노막대 제조에 관한 것이다.
산화아연(ZnO)은 대략 3.4 eV의 밴드갭(band gap)을 갖는 전형적인 n형 반도체 재료로서, 고전압 전기전자소자, 압전소자, 가스센서, 자외선 차단제, 투명도전막 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기 산화아연의 제조 방법은, 일반적으로, 건식법 및 습식법으로 구분된다. 상기 건식법에는 금속아연을 용해 후, 증기화시킨 상태에서 공기에 의한 산화로 산화아연 분말을 얻는 방법, 및 수산화아연 또는 탄산아연을 석탄과 함께 환원시켜 얻는 방법이 있다. 그 중에서, 전자의 방법은 입자 크기를 100nm 이하로 제조하기가 어렵고, 후자의 방법은 고순도 분말을 얻기가 어렵다. 상기 습식법은, 일반적으로, 황산아연 또는 염화아연 용액, 및 탄산나트륨 용액을 반응시켜 염기성 탄산아연을 석출시킨 후, 이를 여과 및 수세한 다음, 약 400℃로 가열 분해해서 만드는 방법이다. 상기 습식법은 작은 크기의 분말을 얻을 수 있는 장점은 있지만 분말 입자들의 형상이 불규칙하여 형태 조절이 어렵다는 단점이 있다.
한편, 상기 산화아연은, 일반적으로, 거의 부도체에 가깝기 때문에, 상기 산화아연을 투명 도전막 재료로 이용하기 위해서는 도전성을 부여하기 위한 별도의 공정이 필요하다. 이러한 도전성 부여 방법으로는 크게 세가지가 있다. 첫 번째는, 열처리를 통해 산화아연의 결함 형성 농도를 증가시켜 내부 결함에 의해 저항을 낮추는 방법이다. 그러나, 상기 열처리에 의한 방법은 결함의 제어가 쉽지 않고 온도 등과 같은 외부 환경에 의한 특성 변화가 크다는 단점이 있다. 두 번째는, 주입(implantation) 또는 플라즈마 공정을 이용한 불순물의 주입 방법이다. 그러나, 이는 고가장비를 사용해야하는 점 및 재현성이 낮다는 문제가 있다. 세 번째는, 졸-겔(sol-gel) 공정을 이용한 방법인데, 이는 입자의 형태가 일반적이며 모폴로지 제어가 어렵다는 단점이 있다. 이 때문에, 산화아연에 도전성을 부여하기 위한 다른 방법을 강구할 필요가 있다.
본 발명은 도전성을 가지면서도 균일한 종횡비(aspect ratio)를 갖는 산화아연 나노막대를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 고순도 및 우수한 결정성을 갖는 산화아연 나노막대를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 저가이면서도 낮은 공정 온도에서 산화아연 나노막대를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 산화아연 나노막대를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대 제조 방법은 아연(Zn) 전구체, 도핑 금속 전구체, 에멀젼화제 및 유기용매가 혼합된 제1 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 상기 제1 에멀젼 용액에 환원 물질을 투입하여 제2 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 및 상기 제2 에멀젼 용액을 20 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대는 상기한 바에 따라 제조되고, 종횡비(aspect ratio)가 1.25 내지 200이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화학적 특성을 이용한 습식법으로 산화아연 나노막대에 도전성을 갖는 금속 원자를 도핑하기 때문에, 도전성 및 균일한 종횡비를 갖는 산화아연 나노막대를 제조할 수 있다. 또한, 에멀젼화제의 첨가량 및/또는 종류를 달리함으로써 종횡비를 변경시킬 수 있어서, 목적하는 용도에 적합한 산화아연 나노막대를 제조할 수 있다. 또한, 저가의 장비로 낮은 온도에서 고순도 및 높은 결정성을 갖는 산화아연 나노막대를 제조할 수 있으므로, 그 생산성이 매우 우수하다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대 제조 방법은 아연(Zn) 전구체, 도핑 금속 전구체, 에멀젼화제 및 유기용매가 혼합된 제1 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 상기 제1 에멀젼 용액에 환원 물질을 투입하여 제2 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 및 상기 제2 에멀젼 용액을 20 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 상기 가열에 의해 상기 도핑 금속 전구체의 금속 원자가 도핑된 산화아연 나노막대를 포함하는 제3 에멀젼 용액이 제조될 수 있는데, 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대 제조 방법은 상기 제3 에멀젼 용액을 원심분리 또는 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대 제조 방법에 대하여 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대를 제조하기 위해, 먼저, 아연(Zn) 전구체, 도핑 금속 전구체, 에멀젼화제 및 유기용매를 각각 준비할 필요가 있다.
상기 아연 전구체로는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 염화아연(ZnCl2), 황산아연(ZnSO4), 아연아세테이트(Zn(CH3CO2)2), 아연사이트레이트(Zn3[O2CCH2C(OH)(CO2)CH2CO2]2), 질산아연(Zn(NO3)2), 아연아세테이트수화물(Zn(OOCCH3)2·2H2O) 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 도핑 금속 전구체는, 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대가 도전성을 갖도록 하기 위해, 상기 산화아연 나노막대에 상기 도핑 금속 전구체의 금속 원자를 도핑하기 위한 원료로 사용된다. 따라서, 상기 도핑 금속 전구체는 도전성이 있는 금속 원자를 포함하면 되므로 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 알루미늄(Al) 전구체, 갈륨(Ga) 전구체, 인듐(In) 전구체, 은(Ag) 전구체, 티타늄(Ti) 전구체, 주석(Sn) 전구체, 탈륨(Ta) 전구체 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 상기 도핑 금속 전구체는, 예를 들어, 질산염, 초산염, 탄산염, 아세트산염, 할로겐염 등과 같은 금속염; 할로겐화물; 산화물; 황화물 등과 같은 화합물일 수 있으나, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 상기 금속염, 할로겐화물, 산화물, 황화물 등은 단독으로 또는 2종 이상 조합되어 사용될 수 있으며, 수화물 또는 무수물 형태일 수 있다.
상기 알루미늄 전구체의 예로서는 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O), 염화알루미늄(AlCl3), 초산알루미늄(Al(CH2COO)3), 황산알루미늄(Al2(SO4)3·18H2O), 브롬화알루미늄(AlBr3) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 상기 알루미늄 전구체를 사용하면 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대에는 알루미늄 원자가 도핑될 수 있다. 이러한 알루미늄 원자가 도핑된 산화아연 나노막대를 이용하여 도전막을 형성할 경우, 그 도전막은 3.4 내지 3.7eV의 밴드갭 및 400 내지 700nm의 가시광 영역에서 높은 투과도를 나타낼 수 있다.
상기 갈륨 전구체의 예로서는 갈륨 아세틸아세토네이트(Gallium acetylacetonate), 갈륨 클로라이드(Gallium chloride), 갈륨 플루오라이드(Gallium fluoride), 갈륨 옥사이드(Gallium oxide), 갈륨 나이트레이트(Gallium nitrate), 갈륨 설페이트(Gallium sulfate) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 인듐 전구체의 예로서는 인듐 클로라이드(Indium chloride), 인듐 옥사이드(Indium oxide), 인듐 나이트레이트(Indium nitrate), 인듐 설페이트(Indium sulfate) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 은 전구체의 예로서는 질산은(AgNO3), 산화은(Ag2O), 염화은(AgCl), 실버 아세테이트(Silver acetate), 실버 퍼클로레이트 하이드레이트(Silver perchlorate hydrate) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 티타늄 전구체의 예로서는 에틸 티타네이트(Ethyl titanate), n-프로필 티타네이트(n-Propyl titanate), 이소프로필 티타네이트(Isopropyl titanate), 이 소부틸 티타네이트(Isobutyl titanate),n-부틸 티타네이트(n-Butyl titanate), 티타늄 테트라클로라이드(Titanium tetrachloride) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 주석 전구체의 예로서는 주석 비스아세틸아세토네이트(Tin bisacetylacetonate), 주석 브로마이드(Tin bromide), 주석 클로라이드(Tin chloride), 주석 플루오라이드(Tin fluoride), 주석 옥사이드(Tin oxide), 주석 설페이트(Tin sulfate) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 탈륨 전구체의 예로서는 탈륨 아세테이트(Thallium acetate), 탈륨 아세틸아세토네이트(Thallium acetylacetonate), 탈륨 클로라이드(Thallium chloride), 탈륨 옥사이드(Thallium oxide), 탈륨 에톡사이드(Thallium ethoxide), 탈륨 나이트레이트(Thallium nitrate), 탈륨 설페이트(Thallium sulfate), 탈륨 카보네이트(Thallium carbonate) 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 에멀젼화제로는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 에틸벤젠 설폰산 소듐 염(Ethylbenzene sulfonic acid sodium salt: EBS), 소듐 벤젠 설포네이트(Sodium benzene sulfonate: SBS), 도데실 소듐 설포네이트(Dodecyl sodium sulfate: DSS), 이소프로필 나프탈렌 설포네이트(Isopropyl naphthalene sulfonate: INS), 데옥실벤젠 설포네이트(Dodexylbenzene sulfonate: DBS) 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 유기용매로는 극성 또는 비극성 유기용매가 모두 가능하나, 다른 성분들에 대한 용해성을 고려할 경우, 비극성 유기용매가 바람직하다. 상기 비극성 유기용매로는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 염화메틸렌, 클로로포름, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 이소프로필 에테르, 헥산, 트리에틸아민, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 이소부틸 이소부티레이트, 트리부틸아민, 언데칸, 2,2,4-트리메틸펜틸 아세테이트, 이소부틸 헵틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 시클로펜탄, 시클로헥산, 이소부틸 벤젠, 에틸벤젠 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 아연 전구체, 도핑 금속 전구체, 에멀젼화제 및 유기용매를 각각 준비한 후에는, 상기 유기용매에 상기 아연(Zn) 전구체, 도핑 금속 전구체 및 에멀젼화제를 각각 투입한 후, 이를 교반하여 제1 에멀젼 용액을 준비할 수 있다. 여기서, 상기 아연 전구체 및 상기 도핑 금속 전구체의 상대적인 투입량에 따라 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대의 금속 원자 도핑 농도가 달라질 수 있다. 이 때문에, 상기 아연 전구체 및 상기 도핑 금속 전구체 각각의 투입량은 원하고자 하는 도핑 농도를 고려하여 결정할 필요가 있을 것이다. 한편, 상기 에멀젼화제의 투입량 및/또는 종류를 달리할 경우, 상기 산화아연 나노막대의 종횡비를 변경시킬 수 있다. 이 때문에, 목적하는 용도에 적합한 산화아연 나노막대를 제조할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 에멀젼 용액에 환원 물질을 투입하여 제2 에멀젼 용액을 준비한다.
상기 환원 물질은 상기 제1 에멀젼 용액내의 아연 전구체 및 도핑 금속 전구 체를 환원시켜 아연 원자 또는 이온, 및 도핑 금속 원자 또는 이온을 생성시키기 위한 것으로서, 상기 제1 에멀젼 용액에 대해 비혼화성인 특성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 환원 물질로서는 환원제를 단독으로 사용할 수 있으나, 환원제 및 알콜을 포함하는 환원 용액을 이용하여도 무방하다.
상기 환원제로는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 하이드라이진(N2H4·H2O), 하이드로퀴논(C6H4(OH)2), 수소화붕소나트륨(NaBH4) 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 환원 용액의 알콜은 상기 환원제를 용해시키기 위한 용매로서 이용된다. 상기 알콜로는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, n-프로필 알콜, n-부틸 알콜, sec-부틸 알콜, t-부틸 알콜 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 한편, 상기 환원 용액의 알콜 대신에 상기 환원제에 대한 용해성을 가지는 다른 유기용매를 사용하여도 무방하다.
다음으로, 상기 제2 에멀젼 용액을 20 내지 300℃의 온도로 가열한다. 이로써, 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대가 제조될 수 있다. 즉, 상기 도핑 금속 전구체의 금속 원자가 도핑된 산화아연 나노막대가 제조될 수 있다. 상기 가열시 온도가 20℃ 미만이면, 반응이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 300℃를 초과하면 반응용액 내의 다른 불순물들이 산화아연 나노막대에 도핑될 수 있다.
상기 가열에 의해 상기 산화아연 나노막대를 포함하는 제3 에멀젼 용액이 제 조될 수 있다. 즉, 경우에 따라 상기 산화아연 나노막대는 다른 성분들과 에멀젼 상태로, 즉, 제3 에멀젼 용액 내에 결정 형태로 함유될 수 있다. 이 경우에는, 상기 산화아연 나노막대를 분리하기 위해 상기 제3 에멀젼 용액을 원심분리하거나 또는 열처리할 수 있다. 상기 원심분리 또는 열처리 공정 후에는 필요에 따라 수세 및 건조 공정이 추가될 수 있다. 여기서, 상기 원심분리 또는 열처리의 구체적인 공정 조건에 의해 본 발명은 한정되지 않는다.
전술한 바에 따라 제조되는 본 발명의 일 측면에 따른 산화아연 나노막대는 종횡비(aspect ratio)가 1.25 내지 200일 수 있다. 일 예로, 상기 산화아연 나노막대의 두께는 20 내지 400nm일 수 있으며, 아울러 상기 산화아연 나노막대의 길이는 500nm 내지 4㎛일 수 있다.
또한, 상기 산화아연 나노막대에서 아연 원자에 대한 도핑된 금속 원자의 몰비는 0.03 내지 0.2일 수 있다. 상기 몰비가 0.03 미만이거나 또는 0.2를 초과하면 전도성이 현저히 감소하는 문제점이 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면 도전성 및 균일한 종횡비를 갖는 산화아연 나노막대를 제조할 수 있다. 또한, 저가의 장비로 낮은 온도에서 고순도 및 높은 결정성을 갖는 산화아연 나노막대를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
크실렌 60 ml를 2구 플라스크 넣고, 에틸벤젠 설폰산 소듐 염 5g, 아연아세테이트수화물 2 mmol 및 질산알루미늄 0.2mmol을 상기 2구 플라스크에 넣은 뒤, 핫 플레이트 위에서 마그네틱바를 이용하여 교반시켜 불투명한 제1 에멀젼 용액을 제조하였다. 이어, 상기 제1 에멀젼 용액에 하이드라이진 2 ml 및 에탄올 8 ml로 이루어진 환원 용액을 천천히 투입하여 제2 에멀젼 용액을 준비하였다. 이어, 2구 플라스크에 환류 냉각기를 연결한 후, 상기 제2 에멀젼 용액을 140℃에서 5시간 동안 마그네틱바를 이용하여 교반시켜 반응을 진행시켰다. 이어, 상기 반응에 의해 제조된 제3 에멀젼 용액을 에탄올에 투입하여 원심분리하고, 증류수로 다시 원심분리 및 수세한 후에 얻은 흰색의 분말을 진공오븐에서 70℃의 온도로 건조하여 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대를 얻었다.
상기 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과, 주사전자현미경 사진 및 에너지 분산 분광 분석(Energy Dispersive Spectroscopy: EDS) 결과를 각각 도 1 내지 도 3에 도시하였다. 상기 산화아연 나노막대는, 도 1에 도시된 바와 같이, 결정성이 우수하며 다른 불순물이 존재하지 않는 뚜렷한 산화아연 상을 나타내었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 2에 도시된 바와 같이, 두께가 약 50nm이며 길이가 약 1.5㎛인 나노막대 형상을 가짐을 알 수 있었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 원자가 존재함을 알 수 있었다.
실시예 2
에멀젼화제로서 에틸벤젠 설폰산 소듐 염 5g 대신에 소듐 벤젠 설포네이트 5g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대를 얻었다.
상기 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과, 주사전자현미경 사진 및 에너지 분산 분광 분석 결과를 각각 도 4 내지 도 6에 도시하였다. 상기 산화아연 나노막대는, 도 4에 도시된 바와 같이, 결정성이 우수하며 다른 불순물이 존재하지 않는 뚜렷한 산화아연 상을 나타내었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 5에 도시된 바와 같이, 두께가 약 20 내지 50nm이며 길이가 약 1 내지 1.5㎛인 나노막대 형상을 가짐을 알 수 있었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 6에 도시된 바와 같이, 알루미늄 원자가 존재함을 알 수 있었다.
실시예 3
에멀젼화제로서 에틸벤젠 설폰산 소듐 염 5g 대신에 도데실 소듐 설포네이트 5g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대를 얻었다.
상기 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과, 주사전자현미경 사진 및 에너지 분산 분광 분석 결과를 각각 도 7 내지 도 9에 도시하였다. 상기 산화아연 나노막대는, 도 7에 도시된 바와 같이, 결정성이 우수하며 다른 불순물이 존재하지 않는 뚜렷한 산화아연 상을 나타내었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 8에 도시된 바와 같이, 두께가 약 30 내지 50nm이며 길이가 약 1 내지 2㎛인 나노막대 형상을 가짐을 알 수 있었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 9에 도시된 바와 같이, 알루미늄 원자가 존재함을 알 수 있었다.
실시예 4
에멀젼화제로서 에틸벤젠 설폰산 소듐 염 5g 대신에 이소프로필 나프탈렌 설포네이트 5g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대를 얻었다.
상기 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과, 주사전자현미경 사진 및 에너지 분산 분광 분석 결과를 각각 도 10 내지 도 12에 도시하였다. 상기 산화아연 나노막대는, 도 10에 도시된 바와 같이, 결정성이 우수하며 다른 불순물이 존재하지 않는 뚜렷한 산화아연 상을 나타내었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 11에 도시된 바와 같이, 두께가 약 200nm이며 길이가 약 1㎛인 나노막대 형상을 가짐을 알 수 있었다. 또한, 상기 산화아연 나노막대는, 도 12에 도시된 바와 같이, 알루미늄 원자가 존재함을 알 수 있었다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 에너지 분산 분광 분석 결과를 보여주는 데이터이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 에너지 분산 분광 분석 결과를 보여주는 데이터이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 X선 회절 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 주사전자현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 에너지 분산 분광 분석 결과를 보여주는 데이터이다.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노 막대의 X선 회절 분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 주사전자현미경 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 알루미늄 도핑된 산화아연 나노막대의 에너지 분산 분광 분석 결과를 보여주는 데이터이다.

Claims (13)

  1. 아연(Zn) 전구체, 도핑 금속 전구체, 에멀젼화제 및 유기용매가 혼합된 제1 에멀젼 용액을 준비하는 단계;
    상기 제1 에멀젼 용액에 환원 물질을 투입하여 제2 에멀젼 용액을 준비하는 단계; 및
    상기 제2 에멀젼 용액을 20 내지 300℃의 온도로 가열하는 단계
    를 포함하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열에 의해 상기 도핑 금속 전구체의 금속 원자가 도핑된 산화아연 나노막대를 포함하는 제3 에멀젼 용액이 제조되고,
    상기 제3 에멀젼 용액을 원심분리 또는 열처리하는 단계
    를 더 포함하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아연 전구체는 염화아연(ZnCl2), 황산아연(ZnSO4), 아연아세테이트(Zn(CH3CO2)2), 아연사이트레이트(Zn3[O2CCH2C(OH)(CO2)CH2CO2]2), 질산아연(Zn(NO3)2) 및 아연아세테이트수화물(Zn(OOCCH3)2·2H2O)로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도핑 금속 전구체는 알루미늄(Al) 전구체, 갈륨(Ga) 전구체, 인듐(In) 전구체, 은(Ag) 전구체, 티타늄(Ti) 전구체, 주석(Sn) 전구체 및 탈륨(Ta) 전구체로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도핑 금속 전구체는 알루미늄 전구체이고, 상기 알루미늄 전구체는 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O), 염화알루미늄(AlCl3), 초산알루미늄(Al(CH2COO)3), 황산알루미늄(Al2(SO4)3·18H2O) 및 브롬화알루미늄(AiBr3)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에멀젼화제는 에틸벤젠 설폰산 소듐 염(Ethylbenzene sulfonic acid sodium salt: EBS), 소듐 벤젠 설포네이트(Sodium benzene sulfonate: SBS), 도데실 소듐 설포네이트(Dodecyl sodium sulfate: DSS), 이소프로필 나프탈렌 설포네이트(Isopropyl naphthalene sulfonate: INS) 및 데옥실벤젠 설포네이 트(Dodexylbenzene sulfonate: DBS)로부터 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 염화메틸렌, 클로로포름, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 이소프로필 에테르, 헥산, 트리에틸아민, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 이소부틸 이소부티레이트, 트리부틸아민, 언데칸, 2,2,4-트리메틸펜틸 아세테이트, 이소부틸 헵틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 시클로펜탄, 시클로헥산, 이소부틸 벤젠 및 에틸벤젠으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 환원 물질은 환원제 및 알콜을 포함하는 환원 용액인 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 환원제는 하이드라이진(N2H4·H2O), 하이드로퀴논(C6H4(OH)2) 및 수소화붕소나트륨(NaBH4)으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 알콜은 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, n-프로필 알콜, n-부틸 알콜, sec-부틸 알콜 및 t-부틸 알콜로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 산화아연 나노막대 제조 방법.
  11. 제1항에 기재된 방법에 따라 제조되고, 종횡비(aspect ratio)가 1.25 내지 200인 산화아연 나노막대.
  12. 제11항에 있어서,
    알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 은(Ag), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 및 탈륨(Ta)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 원자가 도핑되어 있는 산화아연 나노막대.
  13. 제12항에 있어서,
    아연 원자에 대한 상기 도핑된 금속 원자의 몰비가 0.03 내지 0.2인 산화아연 나노막대.
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