KR20110049278A - Method for manufacturing nanotubes with nanoparticles and depositing nanoparticles on nanopores - Google Patents
Method for manufacturing nanotubes with nanoparticles and depositing nanoparticles on nanopores Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110049278A KR20110049278A KR1020090106224A KR20090106224A KR20110049278A KR 20110049278 A KR20110049278 A KR 20110049278A KR 1020090106224 A KR1020090106224 A KR 1020090106224A KR 20090106224 A KR20090106224 A KR 20090106224A KR 20110049278 A KR20110049278 A KR 20110049278A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- block copolymer
- template
- nanoparticles
- porous nano
- metal salt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
- C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
- C08L25/06—Polystyrene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 나노입자가 포함된 나노튜브를 제조하는 방법 및 나노기공에 나노입자를 부착시키는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속염이 첨가된 블록공중합체 고분자 마이셀을 이용하여 나노입자가 포함된 나노튜브를 제조하는 방법 및 나노기공에 나노입자를 부착하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing nanotubes containing nanoparticles and a method for attaching nanoparticles to nanopores, and more particularly, nanoparticles containing nanoparticles using a block copolymer polymer micelle to which a metal salt is added. A method of making a tube and a method of attaching nanoparticles to nanopores.
양극 산화 알루미늄(Anodized aluminum oxides; AAO)은 알루미늄을 전기화학적으로 산화시켜 제조된 것으로서, 최근 나노 기술분야에서 새롭게 각광받고 있는 물질 중에 하나이다. 이러한 양극 산화 알루미늄을 템플릿으로 이용하는 경우, 원하는 물질로 나노기공, 나노로드, 나노튜브 등의 나노 구조물을 용이하게 제작할 수 있기 때문에, 이에 대한 관심이 급증하고 있는 추세이다.Anodized aluminum oxides (AAO) are manufactured by electrochemically oxidizing aluminum, and are one of the newly emerging materials in the nanotechnology field. In the case of using such anodized aluminum as a template, since nanostructures such as nanopores, nanorods, and nanotubes can be easily manufactured using a desired material, there is a growing interest in this.
특히, 나노튜브의 제조는 그 크기(길이 또는 굵기)를 조절하는 것이 용이하지 않은데. 양극 산화 알루미늄을 템플릿으로 이용하는 경우 그 기공의 직경과 배열을 달리하여 나노튜브의 크기를 다양하게 조절할 수 있어, 양극 산화 알루미늄을 템플릿으로 나노튜브를 제조하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 일례로, 양극 산화 알루미늄 템플릿에 형성된 기공에 나노튜브를 구성하고자 하는 물질을 채워 넣고, 불화수소(HF)와 같은 산이나 수산화나트륨(NaOH)과 같은 염기성 물질로 양극 산화 알루미늄을 제거하여, 나노튜브를 제조하는 방법이 여러 공개 문헌에 소개되기도 하였다. 또한, 최근에는 나노튜브의 표면 특성을 향상시키기 위해, 아미노실란화된(aminosilane-modified) 양극 산화 알루미늄 템플릿을 이용하여(상기 템플릿에 형성된 기공에 금속 콜로이드 용액을 채워 넣은 후 양극 산화 알루미늄을 제거하여), 금속 나노입자가 포함되어 있는 나노튜브를 제조하는 방법이 소개되기도 하였다.In particular, the production of nanotubes is not easy to control their size (length or thickness). In the case of using anodized aluminum as a template, nanotubes can be controlled in various sizes by varying the diameter and arrangement of the pores, and researches for producing nanotubes using anodized aluminum are actively conducted. For example, the nanotubes are filled with pores formed in the anodized aluminum template, and the anodized aluminum is removed by an acid such as hydrogen fluoride (HF) or a basic material such as sodium hydroxide (NaOH). Methods of preparing the have been introduced in various publications. In addition, recently, in order to improve the surface properties of nanotubes, using an aminosilane-modified anodized aluminum template (filling pores formed in the template with a metal colloidal solution and then removing the anodized aluminum ), A method of manufacturing nanotubes containing metal nanoparticles has been introduced.
한편, 다공성 나노 물질의 표면 특성을 향상시키기 위하여, 양극 산화 알루미늄을 이용하는 연구 역시 활발하게 진행되고 있다. 일례로, 양극 산화 알루미늄에 형성된 나노기공 상에 초미세 층간 증착(layer-by-layer deposition) 방법으로 금속 나노입자를 부착함으로써, 금속 나노입자가 부착된 다공성 나노 물질을 제작하는 방법이 소개되기도 하였다.Meanwhile, in order to improve the surface properties of porous nanomaterials, researches using anodized aluminum have also been actively conducted. For example, a method of fabricating a porous nanomaterial to which metal nanoparticles are attached by attaching metal nanoparticles to nanopores formed in anodized aluminum by ultra-layer-by-layer deposition has been introduced. .
그러나, 이러한 방법들에 따르면, 금속 나노입자가 로프나 묶음 형태를 형성하려는 경향, 즉 금속 나노입자의 응집을 방지하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있었다. 이러한 금속 나노입자의 응집은 표면적을 증가시키는 결과를 초래하여 나노튜브 또는 다공성 나노 물질의 제반 특성을 저하시키는 원인이 되었다.However, according to these methods, there is a problem that metal nanoparticles tend to form ropes or bundles, that is, it is not easy to prevent aggregation of metal nanoparticles. Aggregation of these metal nanoparticles has resulted in an increase in surface area, which causes deterioration of various properties of nanotubes or porous nanomaterials.
이러한 금속 나노입자의 응집을 방지하기 위하여 캡핑 에이전트(capping agents)와 같은 응집 억제 물질을 도입하는 기술이 제안되기도 하였으나, 이러한 응집 억제 물질은 금속 나노입자의 촉매로서의 기능을 제한하는 한계점을 가지고 있었다.In order to prevent the aggregation of the metal nanoparticles, a technique for introducing an aggregation inhibitor such as capping agents has been proposed. However, such an aggregation inhibitor had a limitation of limiting the function of the metal nanoparticle as a catalyst.
본 발명은, 금속염이 첨가된 블록공중합체 고분자 마이셀을 이용함으로써, 금속 나노입자가 균일하게 분포된 나노튜브를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing nanotubes in which metal nanoparticles are uniformly distributed by using a block copolymer polymer micelle to which a metal salt is added.
또한, 본 발명은, 금속염이 첨가된 블록공중합체 고분자 마이셀을 이용함으로써, 나노기공에 금속 나노입자를 균일하게 부착하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for uniformly attaching metal nanoparticles to nanopores by using a block copolymer polymer micelle to which a metal salt is added.
또한, 본 발명은 표면 특성이 향상된 나노튜브 및 다공성 나노 물질을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide nanotubes and porous nanomaterials with improved surface properties.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자를 포함하는 나노튜브 제조 방법은 다공성 나노 템플릿을 제조하는 단계; 블록공중합체 마이셀 용액을 제조하는 단계; 상기 블록공중합체 마이셀 용액에 금속염을 첨가하여 금속염 블록공중합체 마이셀 용액을 제조하는 단계; 상기 다공성 나노 템플릿의 기공 내에 상기 금속염 블록공중합체 마이셀 용액을 주입하는 단계; 및 상기 다공성 나노 템플릿을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a nanotube manufacturing method comprising a nanoparticle according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a porous nano-template; Preparing a block copolymer micelle solution; Preparing a metal salt block copolymer micelle solution by adding a metal salt to the block copolymer micelle solution; Injecting the metal salt block copolymer micelle solution into the pores of the porous nano-template; And removing the porous nano template.
그리고, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 나노기공에 나노입자를 부착하는 방법은 블록공중합체 마이셀 용액을 제조하는 단계; 상기 블록공중합체 마이셀 용액에 금속염을 첨가하여 금속염 블록공중합체 마이셀 용액을 제조하는 단계; 상기 다공성 나노 템플릿의 기공 내에 상기 금속염 블록공중합체 마이셀 용액을 주입하는 단계; 및 상기 블록공중합체를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for attaching nanoparticles to nanopores according to another embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a block copolymer micelle solution; Preparing a metal salt block copolymer micelle solution by adding a metal salt to the block copolymer micelle solution; Injecting the metal salt block copolymer micelle solution into the pores of the porous nano-template; And removing the block copolymer.
상기 블록공중합체는 폴리스틸렌-폴리비닐피리딘일 수 있다.The block copolymer may be polystyrene-polyvinylpyridine.
상기 다공성 나노 템플릿은 산화 알루미늄으로 구성될 수 있다.The porous nano template may be composed of aluminum oxide.
상기 블록공중합체 마이셀 용액에 첨가되는 금속염은 HAuCl4, AgNO3, CoCl2, ZnCl2, FeCl3 중 적어도 하나일 수 있다.The metal salt added to the block copolymer micelle solution may be at least one of HAuCl 4 , AgNO 3 , CoCl 2 , ZnCl 2 , FeCl 3 .
상기 블록공중합체 마이셀 용액의 블록공중합체의 농도는 0.1 내지 30 wt% 범위 내일 수 있다.The concentration of the block copolymer of the block copolymer micelle solution may be in the range of 0.1 to 30 wt%.
상기 다공성 나노 템플릿의 나노기공의 크기는 40 내지 400 nm 범위 내일 수 있다.The size of the nanopores of the porous nano-template may be in the range of 40 to 400 nm.
침지법 또는 스핀 코팅법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 다공성 나노 템플릿의 기공 내에 상기 블록공중합체 마이셀 용액을 주입할 수 있다.The block copolymer micelle solution may be injected into the pores of the porous nano-template using at least one of dipping or spin coating.
상기 다공성 나노 템플릿은 산 또는 염기 용액 중 적어도 하나를 이용하여 제거할 수 있다.The porous nano template may be removed using at least one of an acid or a base solution.
상기 블록공중합체는 산소 플라즈마를 이용하여 제거할 수 있다.The block copolymer may be removed using an oxygen plasma.
본 발명에 의하면, 금속염이 첨가된 블록공중합체 고분자 마이셀을 이용함으로써, 금속 나노입자가 균일하게 분포된 나노튜브를 제조할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by using a block copolymer polymer micelle to which a metal salt is added, there is an effect that a nanotube in which metal nanoparticles are uniformly distributed can be produced.
또한, 본 발명에 의하면, 금속염이 첨가된 블록공중합체 고분자 마이셀을 이 용함으로써, 나노기공에 금속 나노입자를 균일하게 부착할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 표면 특성이 향상된 나노튜브 및 다공성 나노 물질을 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by using the block copolymer polymer micelle to which the metal salt is added, there is an effect that the metal nanoparticles can be uniformly attached to the nanopores. In addition, according to the present invention, there is an effect that can provide a nanotube and a porous nanomaterial with improved surface properties.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several aspects, and length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
먼저 본 발명은 블록공중합체 마이셀 용액을 이용하여 나노입자가 포함된 나노튜브를 제조하는 것 및 나노기공에 나노입자를 부착시키는 것을 특징적 구성으로 한다. 여기서, 나노입자란 분자 수준의 클러스터(cluster)를 포함하는 0.1 내지 1,000nm 범위 내의 크기를 갖는 입자를 의미한다.First, the present invention is characterized by manufacturing nanotubes containing nanoparticles using a block copolymer micelle solution and attaching nanoparticles to nanopores. Here, the nanoparticles refer to particles having a size in the range of 0.1 to 1,000 nm including clusters at the molecular level.
블록공중합체(block copolymer)란 두 개 이상의 고분자 사슬이 공유 결합에 의하여 연결된 것으로서, 수 미크론의 거대 상 분리 현상을 보이는 일반 고분자 혼합물과는 다르게 두 블록간의 공유 결합 연결점의 제약에 의해 각 블록을 각각의 도메인으로 상 분리시킬 수 있는 특성을 갖는다. 이러한 자발적 상 분리 현상에 의해 10nm내지 100nm 정도의 크기를 갖는 나노 구조의 형성이 가능하기 때문에, 다양한 화학 구조를 갖는 블록을 사용할 수 있는 블록공중합체는 원하는 물리적 성질을 지닌 물질의 구현이 가능하다. 이와 같은 블록공중합체가 형성하는 다양한 나노 구조는 금속, 반도체, 산화물 등의 나노입자의 합성에 응용이 가능한 특성을 갖는다. 특히, 블록공중합체의 나노 구조 내에서 입자의 크기는 나노미터 크기로 제한이 되며, 입자의 배열 역시 나노 구조의 크기와 간격에 의하여 제한되기 때문에 입자의 크기와 배열의 제어가 가능하다. 즉, 블록공중합체를 사용하게 되면 나노입자의 크기와 위치, 배열에 이르는 특성을 나노미터 영역에서 제어 가능하게 될 뿐만 아니라, 유연성과 투명성, 제조 용이성, 저비용 등의 고분자 소재의 특성을 그대로 유지할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 소수성(hydrophobic) 블록과 친수성(hydrophilic) 블록으로 구성되는 양쪽성 2중 블록공중합체는 물 속에서 각 분자의 소수성 블록(코어 블록)이 핵을 형성하고 이를 친수성 블록(코로나 블록)이 둘 러싸고 있는 마이셀(micelle)이라는 구조를 갖는다. 이러한 블록 공중합체 마이셀 구조의 코어 블록에 나노입자의 선구물질을 도입한 후에 마이셀을 적절하게 후처리 하면 원하는 물질의 나노입자 합성이 가능하다.A block copolymer is a block copolymer in which two or more polymer chains are connected by covalent bonds. Unlike general polymer mixtures that show macrophase separation of several microns, each block is limited by the covalent bond between two blocks. It has the property of phase separation into domains of. Because of the spontaneous phase separation, nanostructures having a size of about 10 nm to 100 nm can be formed, and block copolymers capable of using blocks having various chemical structures can realize materials having desired physical properties. Various nanostructures formed by such block copolymers have properties that can be applied to the synthesis of nanoparticles such as metals, semiconductors, and oxides. In particular, the size of the particles within the nanostructure of the block copolymer is limited to the size of nanometers, and the arrangement of the particles is also limited by the size and spacing of the nanostructure, it is possible to control the size and arrangement of the particles. In other words, the use of block copolymer not only enables the control of nanoparticle size, position, and arrangement in the nanometer range, but also maintains the properties of polymer materials such as flexibility, transparency, ease of manufacture, and low cost. There is an advantage. On the other hand, the amphoteric double block copolymer composed of a hydrophobic block and a hydrophilic block has a hydrophobic block (core block) of each molecule in water, and a hydrophilic block (corona block) has two. It has a structure called micelles. If the precursor of nanoparticles is introduced into the core block of the block copolymer micelle structure, the micelles are properly post-treated to enable nanoparticle synthesis of a desired material.
이에 본 발명자는 블록 공중합체 마이셀 용액에 금속염을 첨가하고 이를 다공성 나노 템플릿(template)에 도입하는 경우, 금속 나노입자를 포함하는 나노튜브 및 금속 나노입자가 부착된 다공성 나노 물질의 제조가 가능할 것이라는 점에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.Accordingly, the present inventors, when adding a metal salt to the block copolymer micelle solution and introducing it into the porous nano-template, it will be possible to prepare a nanotube including the metal nanoparticles and a porous nanomaterial to which the metal nanoparticles are attached. Attention was drawn to the present invention.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자(52)가 포함된 나노튜브(50)를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.1 to 4 are diagrams showing a method of manufacturing a
먼저, 도 1을 참조하면, 다공성 나노 템플릿(10)을 준비한다. 이처럼 다공성 나노 템플릿(10)을 이용하여 나노튜브(50)를 제조하는 것은, 다공성 나노 템플릿(10)의 기공(12)의 크기(길이와 지름)를 조절함에 따라, 나노튜브(50)의 크기를 조절하기 용이하기 때문이다. 이때, 다공성 나노 템플릿(10)의 기공(12)의 크기는 40 내지 400 nm 범위 내인 것이 바람직하다. 또한 다공성 나노 템플릿(10)은 제조 과정이 간단하고 기공(12)을 많이 형성할 수 있는 양극 산화 알루미늄으로 구성되는 것이 바람직하다.First, referring to FIG. 1, a
본 실시예에서는 다공성 나노 템플릿(10)으로 양극 산화 알루미늄을 선택하고, 2 단계 양극 산화하는 방식으로 양극 산화 알루미늄 템플릿(10)을 준비하였다. 먼저, 순수한 알루미늄 시트를 전기 화학적으로 연마하고, 약 0.01 M의 인산 수용액에서 160 V를 인가한 후 0℃에서 15시간 동안 양극 산화하였다. 이후, 상기 양 극 산화 결과 생성된 알루미늄 산화물 층을 1.8 wt%의 크롬산과 6.0 wt%의 인산을 용해시킨 수용액을 이용하여 60℃에서 10시간 동안 제거하였다. 이후 동일한 방법으로 다시 양극 산화하여 약 250nm 직경의 기공(12)이 다수 형성된 양극 산화 알루미늄 템플릿(10)을 준비하였다. 양극 산화 알루미늄 템플릿(10)을 제조하는 기술은 본 기술분야에서 공지의 기술이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.In the present embodiment, anodized
다음으로, 도 2를 참조하면, 블록공중합체 마이셀(30) 용액을 제조한다. 먼저, 본 발명의 실시예에서 사용하는 블록공중합체(20)는 폴리스티렌(polystyrene; 22)-폴리비닐피리딘(b-polyvinylprydine; 24)인 것을 특징으로 한다. 여기서, 블록공중합체(20)는 특정한 유기용매 또는 물에서 양쪽성을 가지는, 즉 친수성과 친유성을 가지는 것을 말하며 유기용매나 물에서 마이셀을 형성할 수 있는 블록공중합체를 말한다. 블록공중합체(20)는 음이온 중합법 또는 리빙 라디칼 중합(living radical polymerization)법 등을 이용하여 제조된다. 음이온 중합법 또는 리빙 라디칼 중합법은 공지의 기술이므로 이와 관련한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Next, referring to Figure 2, to prepare a
다음으로, 이러한 블록공중합체(20)에 톨루엔(toluene)과 같은 용해제를 첨가하면, 블록공중합체(20)는 자체 반응을 일으키며 안쪽의 코어 부분은 폴리비닐피리딘(24) 성분으로 이루어지게 되고, 바깥쪽의 껍질(shell) 부분은 폴리스티렌(22) 성분으로 이루어지는 블록공중합체 마이셀(30) 용액으로 재 구성이 이루어지게 된다. 이때, 블록공중합체 마이셀(30) 용액의 농도는 0.05 wt% 내지 30 wt% 범위 내인 것이 바람직하며, 0.2 wt% 내지 5 wt% 범위 내인 것이 더 바람직하다. Next, when a solubility such as toluene is added to the
본 실시예에서는 두 종류의 폴리스티렌-폴리비닐피리딘 블록공중합체(20)를 준비하였다. 먼저, 약 47600 g mol-1의 수평균 분자량(number average molecular weights)을 가지는 폴리스티렌(이하PS[48]; [48]은 약 48000 g mol-1의 수평균 분자량을 가짐을 의미함)과 20900 g mol-1의 수평균 분자량을 가지는 폴리비닐피리딘(이하 PVP[21])을 합성하여 PS[48]-PVP[21]을 준비하였으며, 상기 고분자 물질의 다분산 지수(polydispersity index)는 약 1.14로 측정되었다. 다음으로, 수평균 분자량 31900 g mol-1의 폴리스티렌(이하 PS[32])과 수평균 분자량 13200 g mol-1의 폴리비닐피리딘(이하 PVP[13])을 합성하여 PS[32]-PVP[13]을 준비하였으며, 상기 고분자 물질의 다분산 지수는 약 1.08로 측정되었다. 이렇게 준비한 두 종류의 블록공중합체(20)를 약 0.5 wt%의 농도로 톨루엔 용액에 용해시키고, 상온에서 약 2시간 동안 교반한 후 약 80℃에서 약 8시간 동안 교반해 주는 방식으로 블록공중합체 마이셀(30) 용액을 제조하였다.In this embodiment, two types of polystyrene-
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액을 제조한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 블록공중합체 마이셀(30) 용액에 금속염 분말을 첨가하여 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액을 형성한다. 이때, 금속염 분말은 주기율표 상에서 전이금속 내지는 중금속이라 칭하는 염화금속 내지는 질산금속, 아세트산금속 등을 포함하는 금속성분과 음이온의 성질을 가지는 치환체가 결합하여 형성된다. 이러한 금속염 분말은 HAuCl4, AgNO3, CoCl2, ZnCl2, FeCl3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있을 것이다. 본 실시예에서는 염화금산(HAuCl4)을 금 속염 성분으로 선택하여 블록공중합체 마이셀(40) 용액에 비닐피리딘 단량체를 1.0 몰 비율로 첨가한 후 교반해 주는 방식으로 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액을 제조하였다.Next, referring further to FIG. 2, a metal salt
다음으로, 도 3을 참조하면, 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액을 다공성 나노 템플릿(10)의 기공(12) 내에 주입한다. 이때, 주입 방법으로는 저장 용기에 담긴 용액 내로 다공성 나노 템플릿(10)을 담그어 주입하는 침지법 또는 용액을 고속 회전하는 다공성 나노 템플릿(10) 상으로 적하시켜 주입하는 스핀 코팅법이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 침지법을 사용하였으며, 모세관 현상에 의하여 다공성 나노 템플릿(10)의 기공(12) 내로 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액이 용이하게 주입되는 것을 확인할 수 있었다.Next, referring to FIG. 3, the metal salt
다음으로, 다공성 나노 템플릿(10)의 기공(12) 내에 주입된 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액 중에서 금속염을 환원한다. 이를 위하여, 금속염을 환원시키는 환원제가 포함된 용액에 다공성 나노 템플릿(10)을 담그는 침지법이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 다공성 나노 템플릿(10)을 약 1.0 wt% 농도의 수소화붕소나트륨(NaBH4)에 침지하였으며, 침지 시간은 약 30초이었다.Next, the metal salt is reduced in the solution of the metal salt
다음으로, 다공성 나노 템플릿(10)을 제거한다. 이때 다공성 나노 템플릿(10)을 제거하는 방법으로는, 산 또는 염기 용액에 다공성 나노 템플릿(10)을 담그는 침지법이 사용될 수 있다. 다공성 나노 템플릿(10)을 산 또는 염기 용액에 소정의 시간 동안 침지하면, 템플릿(10)은 모두 용해되어 제거되는 반면, 블록공중 합체 마이셀(30)로 구성된 나노튜브는 산 또는 염기 용액에 용해되지 않으므로, 용이하게 다공성 나노 템플릿(10)을 제거할 수 있다. 본 실시예에서는 양극 산화 알루미늄으로 구성된 다공성 나노 템플릿(10)을 약 5.0 wt% 농도의 수산화나트륨(NaOH) 염기 용액에 침지하는 방법을 사용하였다. Next, the
상술한 과정을 모두 거치면, 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 나노입자(52)가 포함되며 블록공중합체 마이셀(30)로 구성된 나노튜브(50)를 제조할 수 있게 된다.Through all the above-described process, as shown in FIG. 4, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 블록공중합체 마이셀 나노튜브의 모습을 나타내는 사진이다. 도 5의 (a)는 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM)으로 나노튜브를 촬영한 사진이며, (b)는 투과전자현미경(TEM)으로 나노튜브를 촬영한 사진이다. 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 약 250nm의 직경을 가지는 나노튜브가 제조되었음을 확인할 수 있었다. 블록공중합체의 중량(weight) 또는 다공성 나노 물질에 형성된 기공의 직경 등을 조절함으로써, 제조되는 나노튜브의 크기는 적절하게 조절될 수 있을 것이다.Figure 5 is a photograph showing the appearance of the block copolymer micelle nanotubes prepared according to an embodiment of the present invention. 5 (a) is a photograph taken with the nanotubes by the field emission scanning electron microscope (FE-SEM), (b) is a photograph taken by the transmission electron microscope (TEM). As shown in (a) and (b) of Figure 5, it was confirmed that the nanotube having a diameter of about 250nm was prepared. By controlling the weight of the block copolymer or the diameter of the pores formed in the porous nanomaterial, the size of the nanotube to be manufactured may be appropriately controlled.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속 나노입자를 포함하는 나노튜브의 모습을 근접 촬영한 사진이다. 도 6의 (a)는 PS[48]-PVP[21]로 구성된 나노튜브를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이며, (b)는 PS[32]-PVP[13]로 구성된 나노튜브를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다. 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 두 종류의 나노튜브에 금(Au) 나노입자가 응집되지 않으면서도 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 금 나노입자의 평균 직경은 약 6nm로 측정되었다. 금속염을 환원하는 정도를 조절함으로써, 나노튜브에 포함되는 금속 나 노입자가 분포되는 지역, 금속 나노입자의 수 및 직경 등은 적절하게 조절될 수 있을 것이다.Figure 6 is a close-up photograph of the appearance of a nanotube including a metal nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention. 6 (a) is a photograph taken with a transmission electron microscope of a nanotube composed of PS [48] -PVP [21], and (b) shows a transmission electron nanotube composed of PS [32] -PVP [13]. The picture was taken with a microscope. As shown in (a) and (b) of FIG. 6, gold (Au) nanoparticles were uniformly distributed in the two types of nanotubes without aggregation. The average diameter of these gold nanoparticles was measured to be about 6 nm. By controlling the degree of reduction of the metal salt, the area where the metal nanoparticles included in the nanotubes are distributed, the number and diameter of the metal nanoparticles, etc. may be appropriately adjusted.
한편, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 다공성 나노 템플릿(10a)의 기공(12a) 내에 금속 나노입자(14a)가 부착되어 있는 모습을 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 7 is a view showing the metal nanoparticles (14a) attached to the pores (12a) of the porous nano-template (10a) according to another embodiment of the present invention.
본 실시예는 이전의 실시예와 같이 다공성 나노 템플릿(10) 및 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액을 제조하고, 다공성 나노 템플릿(10)의 기공(12a) 내에 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액을 주입하는 과정은 동일하다.In the present embodiment, the
그러나, 주입된 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 용액 중에서 금속염을 환원하는 과정이 포함되지 아니하며, 다공성 나노 템플릿(10)을 제거하는 대신 블록공중합체(20)를 제거하는 과정이 포함된다. 즉, 최종 목적은 다공성 나노 템플릿(10a)의 기공(12a) 내에 금속 나노입자(14a)를 부착하는 것이므로, 금속염 블록공중합체 마이셀(40) 중에서 금속 나노입자(14a) 이외의 고분자 성분은 모두 제거하는 단계이다. 본 실시예에서는 진공이 유지된 상태에서 산소 플라즈마를 이용하여, 2.0 × 10-2 Torr의 압력에서 100 W의 전력으로 고분자 성분을 제거하였다. 처리 시간은 약 10분 정도이었다.However, the process of reducing the metal salt in the injected metal salt block
이로써, 도 7에 도시된 바와 같이 다공성 나노 템플릿(10a)의 기공(12a) 내에 금속 나노입자(14a)를 부착할 수 있게 된다.As a result, as shown in FIG. 7, the
도 8은 본 발명의 일 실시예 따른 나노기공에 금속 나노입자를 부착하는 방법에 따라 부착된 금속 나노입자의 모습을 나타내는 사진이다. 도 8의 (a)는 PS[48]-PVP[21]를 이용하여 부착된 금 나노입자의 모습을 전계방사 주사전자현미경으로 촬영한 사진이며, (b)는 PS[32]-PVP[13]를 이용하여 부착된 금 나노입자의 모습을 전계방사 주사전자현미경으로 촬영한 사진이다. 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 양극 산화 알루미늄의 기공 내에 금 나노입자가 응집되지 않으면서도 균일하게 부착되어 있음을 확인할 수 있었다. 또한, PV(48)-PVP(21)를 이용하여 부착된 금 나노입자의 직경은 약 29nm로 측정되었으며, PV(32)-PVP(13)를 이용하여 부착된 금 나노입자의 직경은 약 18nm로 측정되었다. 이러한 결과에서도 알 수 있듯이, 블록공중합체(20)의 중량을 조절함에 따라, 기공 내에 부착되는 금속 나노입자의 직경은 적절하게 조절될 수 있을 것이다.8 is a photograph showing the appearance of the metal nanoparticles attached according to the method for attaching the metal nanoparticles to the nanopores according to an embodiment of the present invention. Figure 8 (a) is a photograph taken with the field emission scanning electron microscope image of the gold nanoparticles attached using PS [48] -PVP [21], (b) is PS [32] -PVP [13 ] Is a photograph of the gold nanoparticles attached using a field emission scanning electron microscope. As shown in (a) and (b) of FIG. 8, it was confirmed that the gold nanoparticles were uniformly attached to the pores of the anodized aluminum without aggregation. In addition, the diameter of gold nanoparticles deposited using PV (48) -PVP (21) was measured to be about 29 nm, and the diameter of gold nanoparticles deposited using PV (32) -PVP (13) was about 18 nm. Was measured. As can be seen from these results, as the weight of the
한편, 도 8에는 도시되지 않았지만, 염화철(FeCl3)을 금속염 성분으로 선택하여 위 실시예와 동일한 방법으로 실험한 결과, 약 24nm의 직경을 가지는 산화철(Fe2O3) 입자가 나노 기공 상에 균일하게 부착될 수 있음을 확인하였다. 이렇게 부착된 산화철 입자는 다공성 나노 물질의 표면 특성, 특히 자기적 특성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.On the other hand, although not shown in Figure 8, ferric chloride (FeCl 3) to select a metal component results of the experiment in the same manner as in the above embodiment, the iron oxide having a diameter of about 24nm (Fe 2 O 3) particles on the nanoporous It was confirmed that it could be attached uniformly. The iron oxide particles thus attached may help to improve the surface properties, particularly the magnetic properties, of the porous nanomaterial.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. Variations and changes are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the invention and the appended claims.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자가 포함된 나노튜브를 제조하는 방법을 나타내는 도면이다.1 to 4 is a view showing a method for manufacturing a nanotube containing nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 블록공중합체 마이셀 나노튜브의 모습을 나타내는 사진이다.Figure 5 is a photograph showing the appearance of the block copolymer micelle nanotubes prepared according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속 나노입자를 포함하는 나노튜브의 모습을 근접 촬영한 사진이다.Figure 6 is a close-up photograph of the appearance of a nanotube including a metal nanoparticles prepared according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 다공성 나노 템플릿의 기공 내에 금속 나노입자가 부착되어 있는 모습을 나타내는 도면이다.7 is a view showing a metal nanoparticles attached to the pores of the porous nano-template in accordance with another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예 따른 나노기공에 금속 나노입자를 부착하는 방법에 따라 부착된 금속 나노입자의 모습을 나타내는 사진이다.8 is a photograph showing the appearance of the metal nanoparticles attached according to the method for attaching the metal nanoparticles to the nanopores according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 10a: 다공성 나노 템플릿10, 10a: porous nano template
12: 기공12: pore
14a: 나노입자14a: nanoparticles
20: 블록공중합체20: block copolymer
22: 폴리스티렌(polystyrene) 블록22: polystyrene block
24: 폴리비닐피리딘[poly(vinyl pyridine)] 블록24: poly (vinyl pyridine) block
30: 블록공중합체 마이셀30: block copolymer micelles
40: 금속염 블록공중합체 마이셀40: metal salt block copolymer micelle
50: 나노튜브50: nanotube
52: 나노입자52: nanoparticles
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090106224A KR101107396B1 (en) | 2009-11-04 | 2009-11-04 | Method For Manufacturing Nanotubes With Nanoparticles And Depositing Nanoparticles On Nanopores |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090106224A KR101107396B1 (en) | 2009-11-04 | 2009-11-04 | Method For Manufacturing Nanotubes With Nanoparticles And Depositing Nanoparticles On Nanopores |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110049278A true KR20110049278A (en) | 2011-05-12 |
KR101107396B1 KR101107396B1 (en) | 2012-01-19 |
Family
ID=44360437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090106224A KR101107396B1 (en) | 2009-11-04 | 2009-11-04 | Method For Manufacturing Nanotubes With Nanoparticles And Depositing Nanoparticles On Nanopores |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101107396B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130122290A (en) * | 2012-04-30 | 2013-11-07 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | Method for preparing metal oxide nanoparticles |
KR20160088548A (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-26 | 고려대학교 산학협력단 | Metallic nanotube and preparation method thereof |
WO2016168851A1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-10-20 | Miles Mark W | Closed and open loop solar air collectors |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101249958B1 (en) | 2011-04-19 | 2013-04-03 | 이화여자대학교 산학협력단 | Hybrid carbonaceous nanotube, and preparing method of the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100619590B1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-09-13 | 학교법인고려중앙학원 | Nano-particle embedded nano-structure |
-
2009
- 2009-11-04 KR KR1020090106224A patent/KR101107396B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130122290A (en) * | 2012-04-30 | 2013-11-07 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | Method for preparing metal oxide nanoparticles |
KR20160088548A (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-26 | 고려대학교 산학협력단 | Metallic nanotube and preparation method thereof |
WO2016168851A1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-10-20 | Miles Mark W | Closed and open loop solar air collectors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101107396B1 (en) | 2012-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Feng et al. | Self‐templating approaches to hollow nanostructures | |
Qiu et al. | Using corrosion to fabricate various nanoporous metal structures | |
Han et al. | Conducting polymer-noble metal nanoparticle hybrids: Synthesis mechanism application | |
Wang et al. | Anisotropic overgrowth of metal heterostructures induced by a site-selective silica coating. | |
Yang et al. | Mesoporous nano/micro noble metal particles: synthesis and applications | |
Wang et al. | Synthesis of metallic nanotube arrays in porous anodic aluminum oxide template through electroless deposition | |
JP6518307B2 (en) | Metal nanospring and method of manufacturing the same | |
Han et al. | A simple route to hierarchically assembled micelles and inorganic nanoparticles | |
KR101107396B1 (en) | Method For Manufacturing Nanotubes With Nanoparticles And Depositing Nanoparticles On Nanopores | |
WO2005069955A2 (en) | Supercritical fluids in the formation and modification of nanostructures and nanocomposites | |
Pasquali et al. | Role of AAO template filling process parameters in controlling the structure of one-dimensional polymer nanoparticles | |
Krajewski | Magnetic-field-induced synthesis of magnetic wire-like micro-and nanostructures | |
Khalaf et al. | Nanostructured materials: importance, synthesis and characterization-a review | |
Li et al. | Electroless deposition of open-end Cu nanotube arrays | |
Azizi et al. | End-closed NiCoFe-B nanotube arrays by electroless method | |
Cho et al. | Precise placements of metal nanoparticles from reversible block copolymer nanostructures | |
WO2012123435A1 (en) | Platinium/silver noble metal single wall hollow nanoparticles and their preparation process | |
Proenca et al. | Cylindrical magnetic nanotubes: Synthesis, magnetism and applications | |
KR101249958B1 (en) | Hybrid carbonaceous nanotube, and preparing method of the same | |
Bi et al. | Controlled synthesis of pentagonal gold nanotubes at room temperature | |
JP5615375B2 (en) | Selective nanoparticle deposition | |
KR101523849B1 (en) | Method of fabricating metal-carbon composite particle | |
Liu et al. | Themed issue: Chemistry of functional nanomaterials | |
Wei | Recent developments in the fabrication of ordered nanostructure arrays based on nanosphere lithography | |
CN111892037A (en) | Porous nano-wire carbon material and super-assembly preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141230 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151224 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161227 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171221 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190102 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200102 Year of fee payment: 9 |