KR20120045713A - Synthetic methods for monodisperse iron oxide nanoparticles - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of iron oxide nano-particle is provided to process a reaction by heating a mixed solution of alcoholic compound and iron precursor without using additional solvent or surfactant, thereby reducing manufacturing cost. CONSTITUTION: A manufacturing method of iron oxide nano-particle comprises next steps: preparing mixed solution by mixing alcoholic compound having 4-18 carbons and iron oxide nano-particle precursor; heating the mixed solution; and obtaining iron oxide nano-particle from the mixed solution. The iron precursor is selected from a group including iron(II)acetylacetonate(Fe(acac)2), iron (III) acetylacetonate (Fe(acac)3), iron (II) trifluoroacetylacetonate(Fe(tfac)2), iron(III)trifluoroacetylacetonate(Fe(tfac)3), iron(II)acetate(Fe(ac)2), iron(III)acetate(Fe(ac)3), and a mixture thereof.

Description

균일한 산화철 나노입자의 제조 방법{Synthetic Methods for Monodisperse Iron Oxide Nanoparticles}Synthetic Methods for Monodisperse Iron Oxide Nanoparticles

본 발명은 산화철 나노입자를 제조하는 방법에 관한 것으로, 크기가 작고 균일하며 분산성이 우수한 산화철 나노입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing iron oxide nanoparticles, and to a method for producing iron oxide nanoparticles small in size, uniform and excellent in dispersibility.

전이금속 산화물 나노입자는 그 특징적인 화학적, 물리학적 성질로 인하여 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되는 재료로서 각광을 받고 있다. 그 중에서도 산화철 나노 입자는 저장 매체, 촉매, 센서, 조영제, 리튬 이온 이차 전지 등 여러 분야에서 쓰이며 철 물질의 매장량이 풍부하고 값이 저렴하여 많은 연구자와 산업 현장에서 가장 주목을 받고 있는 물질이다. Transition metal oxide nanoparticles are spotlighted as materials widely used in various industrial fields because of their characteristic chemical and physical properties. Among them, iron oxide nanoparticles are used in various fields, such as storage media, catalysts, sensors, contrast agents, and lithium ion secondary batteries, and are the materials of most interest in many researchers and industrial sites due to their rich reserves and low cost.

현재까지 산화철 나노입자는 음향화학(sonochemisty)적 방법, 열 분해법 또는 용매열 반응법 등 다양한 방법으로 제조되어 왔다. 그러나 종래의 제조방법은 제조되는 산화철 나노입자의 균일성이 좋지 않거나 제조 비용이 높거나 제조과정이 복잡한 문제점이 있다. 따라서 좋은 질을 지닌 산화철 나노 입자를 간단하고 저렴하게 대량 생산할 수 있는 합성법의 개발이 요구되고 있는 실정이다.To date, iron oxide nanoparticles have been prepared by various methods such as sonochemisty, thermal decomposition, or solvent thermal reaction. However, the conventional manufacturing method has a problem in that the uniformity of the iron oxide nanoparticles to be manufactured is not good or the manufacturing cost is high or the manufacturing process is complicated. Therefore, there is a demand for the development of a synthesis method capable of mass production of iron oxide nanoparticles having high quality simply and inexpensively.

본 발명은 크기가 작고 균일하며 소수성 용매와 친수성 용매에 모두 분산성이 좋은 산화철 나노입자를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. The present invention is to provide a method for producing iron oxide nanoparticles small in size and uniform, good dispersibility in both hydrophobic and hydrophilic solvents.

또한 산화철 나노입자가 균일하게 분산되어 있는 탄소-산화철 나노복합체를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a carbon-iron oxide nanocomposite in which iron oxide nanoparticles are uniformly dispersed.

본 발명은 작고 균일한 크기를 가지는 산화철 나노입자를 제조하기 위하여 철 전구체 및 알코올계 화합물을 혼합한 혼합액을 가열하여 반응시키는 제조단계를 가진다. 종래에 산화철 나노입자 제조에 사용되는 종래에 사용되는 유기산 또는 염기성 화합물을 추가로 혼합하여 사용하는 경우에는 제조되는 입자의 크기가 커지거나 입자의 균일성이 저하되는 문제점이 있다. 본 발명에 따른 제조방법은 상기 혼합액에 알코올계 화합물 외에 추가적인 용매나 계면활성제를 사용하지 않으므로 제조 비용이 저렴하고 제조 과정이 단순하여 대량 생산에 용이할 뿐만아니라, 제조되는 산화철 나노입자의 크기가 매우 작고 균일하며 소수성 용매와 친수성 용매에서 모두 분산성이 우수하다. The present invention has a manufacturing step of heating and reacting a mixed solution of an iron precursor and an alcohol compound in order to produce iron oxide nanoparticles having a small and uniform size. In the case of using a mixture of an organic acid or a basic compound used in the prior art conventionally used for producing iron oxide nanoparticles, there is a problem that the size of the particles to be produced is increased or the uniformity of the particles is lowered. The production method according to the present invention does not use additional solvents or surfactants in addition to the alcohol-based compound in the mixture, the production cost is low, and the manufacturing process is simple and easy to mass production, and the size of the iron oxide nanoparticles produced is very It is small and uniform and has excellent dispersibility in both hydrophobic and hydrophilic solvents.

또한 본 발명에 따른 제조방법은 산화철 나노입자를 5nm 이하의 매우 작은 크기로 만들 수 있기 때문에 이전 산화철 나노 입자보다 같은 질량당 표면적을 더 많이 이용할 수 있어 저장 매체, 촉매, 센서, 조영제, 리튬 이온 이차 전지 등 여러 산업 분야에 응용하고자 할 때 더 높은 효율성을 가지게 된다. In addition, the production method according to the present invention can make the iron oxide nanoparticles to a very small size of 5nm or less, so that the same surface area per mass can be used more than the previous iron oxide nanoparticles, so that the storage medium, catalyst, sensor, contrast agent, lithium ion secondary When applied to various industries such as battery, it will have higher efficiency.

또한 본 발명은 작고 균일한 크기의 산화철 나노입자의 표면을 친수성 처리한 후 탄소로 코팅하는 단계를 거쳐 탄소-산화철 나노복합체(nanocomposite)를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따라 제조된 탄소-산화철 나노복합체는 탄소성분에 산화철 나노입자가 균일하게 분포되어 있어 우수한 물성을 가진다.
In another aspect, the present invention provides a method for producing a carbon-iron oxide nanocomposite (nanocomposite) through a step of coating the surface of the iron oxide nanoparticles of small and uniform size with a hydrophilic treatment and then coated with carbon. The carbon-iron oxide nanocomposite prepared according to the present invention has excellent physical properties because the iron oxide nanoparticles are uniformly distributed in the carbon component.

본 발명에 따른 산화철 나노입자의 제조방법은 하기의 제조단계를 포함할 수 있다.The method for producing iron oxide nanoparticles according to the present invention may include the following preparation steps.

(a) 철 전구체 및 탄소수 4 내지 18인 알코올계 화합물을 혼합하여 혼합액을 준비하는 단계; (a) mixing the iron precursor and an alcohol compound having 4 to 18 carbon atoms to prepare a mixed solution;

(b) 상기 혼합액을 가열하는 단계; 및(b) heating the mixed solution; And

(c) 상기 혼합액으로부터 산화철 나노입자를 수득하는 단계.
(c) obtaining iron oxide nanoparticles from the mixture.

상기 철 전구체는 질산철(Ⅱ)(Fe(NO3)2), 질산철(Ⅲ)(Fe(NO3)3), 황산철(Ⅱ)(FeSO4), 황산철(Ⅲ)(Fe2(SO4)3), 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2), 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3), 아이언(Ⅱ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)2), 아이언(Ⅲ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)3), 아이언(Ⅱ) 아세테이트(Fe(ac)2), 아이언(Ⅲ) 아세테이트(Fe(ac)3), 염화철(Ⅱ)(FeCl2), 염화철(Ⅲ)(FeCl3), 브롬화철(Ⅱ)(FeBr2), 브롬화철(Ⅲ)(FeBr3), 요오드화철(Ⅱ)(FeI2), 요오드화철(Ⅲ)(FeI3), 과염소산철(Fe(ClO4)3), 아이언 설파메이트(Fe(NH2SO3)2), 스테아르산철(Ⅱ)((CH3(CH2)16COO)2Fe), 스테아르산철(Ⅲ)((CH3(CH2)16COO)3Fe), 올레산철(Ⅱ)((CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO)2Fe), 올레산철(Ⅲ)((CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO)3Fe), 라우르산철(Ⅱ)((CH3(CH2)10COO)2Fe), 라우르산철(Ⅲ)((CH3(CH2)10COO)3Fe), 펜타카르보닐철(Fe(CO)5), 엔니카르보닐철(Fe2(CO)9), 디소듐 테트라카르보닐철 (Na2[Fe(CO)4]), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 좋게는 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2), 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3), 아이언(Ⅱ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)2), 아이언(Ⅲ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)3), 아이언(Ⅱ) 아세테이트(Fe(ac)2), 아이언(Ⅲ) 아세테이트(Fe(ac)3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
The iron precursors are iron (II) nitrate (Fe (NO 3 ) 2 ), iron nitrate (III) (Fe (NO 3 ) 3 ), iron sulfate (II) (FeSO 4 ), iron sulfate (III) (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ), iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ), iron (II) trifluoroacetylacetonate (Fe ( tfac) 2 ), iron (III) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 3 ), iron (II) acetate (Fe (ac) 2 ), iron (III) acetate (Fe (ac) 3 ), iron chloride (II) (FeCl 2 ), iron (III) chloride (FeCl 3 ), iron bromide (II) (FeBr 2 ), iron bromide (III) (FeBr 3 ), iron iodide (II) (FeI 2 ), iron iodide ( III) (FeI 3 ), iron perchlorate (Fe (ClO 4 ) 3 ), iron sulfamate (Fe (NH 2 SO 3 ) 2 ), iron stearate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 16 COO) 2 Fe ), Iron stearate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 16 COO) 3 Fe), iron oleate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH (CH 2 ) 7 COO) 2 Fe), iron oleate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH (CH 2 ) 7 COO) 3 Fe), iron laurate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 10 COO) 2 Fe), ferrous laurate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 10 COO) 3 Fe), pentacarbonyl iron (Fe (CO) 5 ), ennicarbonyl iron (Fe 2 (CO) 9 ), Disodium tetracarbonyl iron (Na 2 [Fe (CO) 4 ]), and mixtures thereof, and more preferably iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ) , Iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ), iron (II) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 2 ), iron (III) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 3 ), Iron (II) acetate (Fe (ac) 2 ), iron (III) acetate (Fe (ac) 3 ), and mixtures thereof.

상기 알코올계 화합물은 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol), 헥사데칸올(hexadecanol), 부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,2-헥산디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The alcohol compound may be selected from the group consisting of octylalcohol, decanol, hexadecanol, butanediol, 1,2-pentanediol, 1,2-hexanediol and mixtures thereof. have.

구체적으로 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자를 제조하는 경우, 상기 (a) 단계에서 철 전구체로서 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)3); 알코올계 화합물로서 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol), 헥사데칸올(hexadecanol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
Specifically, when preparing iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles, iron (III) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 3 ) as the iron precursor in the step (a); As the alcohol compound, any one selected from the group consisting of octylalcohol, decanol, hexadecanol, and mixtures thereof can be used.

또한 구체적으로 산화철(Fe3O4, magnetite) 나노입자를 제조하는 경우, 상기 (a) 단계에서 철 전구체로서 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)3) 및 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)2)의 혼합물; 알콜계 화합물로서, 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol) 또는 헥사데칸올(hexadecanol)에서 선택되는 1차 알코올 화합물과, 부탄디올, 1,2-펜탄디올 또는 1,2-헥산디올에서 선택되는 디올화합물의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 1차 알코올 화합물(A)과 디올 화합물(B)은 중량비(A:B)로 1 : 0.05 내지 0.5, 보다 상세하게는 1 : 0.1 내지 0.3 범위에서 혼합하여 사용할 수 있다.
In addition, specifically in the case of manufacturing iron oxide (Fe 3 O 4 , magnetite) nanoparticles, iron (III) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 3 ) and iron (II) acetylacetonate as iron precursor in step (a) A mixture of (Fe (acetylacetonate) 2 ); Alcohol-based compound, primary alcohol compound selected from octylalcohol, decanol or hexadecanol, butanediol, 1,2-pentanediol or 1,2-hexanediol Mixtures of diol compounds can be used. The primary alcohol compound (A) and the diol compound (B) may be used by mixing in the range of 1: 0.05 to 0.5, more specifically 1: 0.1 to 0.3 in weight ratio (A: B).

또한, 본 발명은 상기 산화철 나노입자의 제조방법에서 제조된 산화철 나노입자로부터 탄소-산화철 나노복합체를 제조하는 방법을 제공하며 구체적으로는 하기의 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.In another aspect, the present invention provides a method for producing a carbon-iron oxide nanocomposite from the iron oxide nanoparticles prepared in the method for producing iron oxide nanoparticles, and specifically may include the following steps.

ⅰ) 산화철 나노입자를 염기성 수용액 하에서 초음파 처리하여 친수성 산화철 나노입자를 제조하는 단계; Iii) sonicating the iron oxide nanoparticles under basic aqueous solution to produce hydrophilic iron oxide nanoparticles;

ⅱ) 상기 친수성 산화철 나노입자를 수용액 하에서 당류(saccharide)와 반응시키는 단계; 및Ii) reacting the hydrophilic iron oxide nanoparticles with a saccharide under an aqueous solution; And

ⅲ) 상기 ⅱ)단계 후 수득된 침전물을 어닐링하는 단계.Iii) annealing the precipitate obtained after step ii).

이하, 본 발명의 산화철 나노입자 제조방법을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the iron oxide nanoparticle manufacturing method of the present invention will be described in more detail.

상기 (a)단계는 철 전구체 및 탄소수 4 내지 18인 알코올계 화합물을 혼합하여 혼합액을 준비하는 단계이다. 본 발명에서 사용되는 알코올계 화합물은 철 전구체를 용해하는 용매 역할 및 산화철 나노입자의 크기 및 분산성을 조절하는 계면활성제 역할을 동시에 하는 것으로 탄소수 4 내지 18인 알코올계 화합물이 적합하다.
The step (a) is a step of preparing a mixed solution by mixing the iron precursor and the alcohol compound having 4 to 18 carbon atoms. The alcohol compound used in the present invention is suitable for the alcohol compound having 4 to 18 carbon atoms to serve as a solvent for dissolving the iron precursor and a surfactant for controlling the size and dispersibility of the iron oxide nanoparticles.

상기 철 전구체는 산화철 나노입자의 제조를 위한 철 이온 및 산소 원자를 공급하는 물질로서 질산철(Ⅱ)(Fe(NO3)2), 질산철(Ⅲ)(Fe(NO3)3), 황산철(Ⅱ)(FeSO4), 황산철(Ⅲ)(Fe2(SO4)3), 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2), 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3), 아이언(Ⅱ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)2), 아이언(Ⅲ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)3), 아이언(Ⅱ) 아세테이트(Fe(ac)2), 아이언(Ⅲ) 아세테이트(Fe(ac)3), 염화철(Ⅱ)(FeCl2), 염화철(Ⅲ)(FeCl3), 브롬화철(Ⅱ)(FeBr2), 브롬화철(Ⅲ)(FeBr3), 요오드화철(Ⅱ)(FeI2), 요오드화철(Ⅲ)(FeI3), 과염소산철(Fe(ClO4)3), 아이언 설파메이트(Fe(NH2SO3)2), 스테아르산철(Ⅱ)((CH3(CH2)16COO)2Fe), 스테아르산철(Ⅲ)((CH3(CH2)16COO)3Fe), 올레산철(Ⅱ)((CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO)2Fe), 올레산철(Ⅲ)((CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO)3Fe), 라우르산철(Ⅱ)((CH3(CH2)10COO)2Fe), 라우르산철(Ⅲ)((CH3(CH2)10COO)3Fe), 펜타카르보닐철(Fe(CO)5), 엔니카르보닐철(Fe2(CO)9), 디소듐 테트라카르보닐철 (Na2[Fe(CO)4]), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 좋게는 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2), 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3), 아이언(Ⅱ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)2), 아이언(Ⅲ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)3), 아이언(Ⅱ) 아세테이트(Fe(ac)2), 아이언(Ⅲ) 아세테이트(Fe(ac)3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용할 수 있다. 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자를 제조하는 경우에는 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3) 등의 철(Ⅲ) 전구체를 사용하고, 산화철(Fe3O4, magnetite) 나노입자를 제조하는 경우에는 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3) 등의 철(Ⅲ) 전구체와 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2) 등의 철(Ⅱ) 전구체를 혼합하여 사용한다.
The iron precursor is a material supplying iron ions and oxygen atoms for the production of iron oxide nanoparticles iron (II) nitrate (Fe (NO 3 ) 2 ), iron nitrate (III) (Fe (NO 3 ) 3 ), sulfuric acid Iron (II) (FeSO 4 ), iron sulfate (III) (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ), iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) ) 3 ), iron (II) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 2 ), iron (III) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 3 ), iron (II) acetate (Fe (ac) 2 ), iron (III) acetate (Fe (ac) 3 ), iron chloride (II) (FeCl 2 ), iron chloride (III) (FeCl 3 ), iron bromide (II) (FeBr 2 ), iron bromide (III) ( FeBr 3 ), iron iodide (II) (FeI 2 ), iron iodide (III) (FeI 3 ), iron perchlorate (Fe (ClO 4 ) 3 ), iron sulfamate (Fe (NH 2 SO 3 ) 2 ), stearic acid Ferric (II) ((CH 3 (CH 2 ) 16 COO) 2 Fe), Ferric stearate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 16 COO) 3 Fe), Ferrous oleate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH (CH 2 ) 7 COO) 2 Fe ), Iron oleate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH (CH 2 ) 7 COO) 3 Fe), iron laurate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 10 COO) 2 Fe), Ferric urethane (III) ((CH 3 (CH 2 ) 10 COO) 3 Fe), pentacarbonyl iron (Fe (CO) 5 ), ennicarbonyl iron (Fe 2 (CO) 9 ), disodium tetracarbo Nil iron (Na 2 [Fe (CO) 4 ]), and mixtures thereof, more preferably iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ), iron (III) acetylaceto Nate (Fe (acac) 3 ), iron (II) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 2 ), iron (III) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 3 ), iron (II) acetate (Fe (ac) 2 ), iron (III) acetate (Fe (ac) 3 ), and mixtures thereof. When iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles are manufactured, iron (III) precursors such as iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ) are used, and iron oxide (Fe 3 O 4 , magnetite) In manufacturing nanoparticles, iron (III) precursors such as iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ) and iron (II) precursors such as iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ) Mix and use.

상기 알코올계 화합물은 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol), 헥사데칸올(hexadecanol), 부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,2-헥산디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용할 수 있다. 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자를 제조하는 경우, 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol), 헥사데칸올(hexadecanol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 산화철(Fe3O4, magnetite) 나노입자를 제조하는 경우, 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol) 또는 헥사데칸올(hexadecanol)에서 선택되는 1차 알코올 화합물과, 부탄디올, 1,2-펜탄디올 또는 1,2-헥산디올에서 선택되는 디올화합물의 혼합물을 사용하는 것이 제조되는 입자의 균일하여 더욱 바람직하다. 상기 1차 알코올 화합물(A)과 디올 화합물(B)은 중량비(A:B)로 1 : 0.05 내지 0.5, 보다 상세하게는 1 : 0.1 내지 0.3 범위에서 혼합하여 사용하는 것이 좋으며, 상기 범위 내에서 입자의 균일성이 더욱 우수하다.The alcohol compound may be selected from the group consisting of octylalcohol, decanol, hexadecanol, butanediol, 1,2-pentanediol, 1,2-hexanediol and mixtures thereof. Can be. When preparing iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles, it is preferable to use one selected from the group consisting of octylalcohol, decanol, hexadecanol, and mixtures thereof. Preferably, when preparing iron oxide (Fe 3 O 4 , magnetite) nanoparticles, a primary alcohol compound selected from octylalcohol, decanol or hexadecanol, butanediol, 1, It is more preferable to use a mixture of diol compounds selected from 2-pentanediol or 1,2-hexanediol as the uniformity of the particles to be produced. The primary alcohol compound (A) and the diol compound (B) may be used in a weight ratio (A: B) in a range of 1: 0.05 to 0.5, more specifically, in a range of 1: 0.1 to 0.3, within the above range. The uniformity of the particles is more excellent.

상기 (b)단계는 (a) 단계에서 제조한 혼합액을 가열하여 산화철 나노입자를 형성하는 단계이다. 이 단계에서 가열하는 온도는 상기 소정 온도는 100℃ 내지 300℃인 것이 바람직하다. 일반적으로 가열 온도가 높아질수록 반응 속도가 향상된다. 가열 온도가 너무 낮은 경우에는 반응이 잘 이루어지지 않으며, 가열 온도가 너무 높은 경우에는 반응 촉진 정도의 향상이 포화되며 반응 물질의 변질이 발생할 수 있으므로, 상기 범위의 온도를 유지하는 것이 바람직하다. Step (b) is a step of forming iron oxide nanoparticles by heating the mixed solution prepared in step (a). The temperature to be heated in this step is preferably the predetermined temperature is 100 ℃ to 300 ℃. In general, the higher the heating temperature, the faster the reaction rate. If the heating temperature is too low, the reaction is not made well, if the heating temperature is too high, the improvement of the degree of reaction promotion is saturated, and the deterioration of the reaction material may occur, it is preferable to maintain the temperature in the above range.

상기 소정 온도 범위로 혼합액을 가열한 후 반응이 이루어지도록 혼합액의 온도를 유지시킨다. 상기 혼합액을 상기 소정온도 범위에서 유지하는 시간이 너무 짧으면 반응이 완결되지 않아 산화철 나노입자 생성이 잘 이루어지지 않을 수 있고, 너무 길면 입자 성장이 불균일해질 수 있으므로 1시간 내지 5시간 범위가 적합하다.After the mixture is heated to the predetermined temperature range, the temperature of the mixture is maintained so that the reaction takes place. If the time for maintaining the mixed solution in the predetermined temperature range is too short, the reaction may not be completed, so the production of iron oxide nanoparticles may not be performed well, and if it is too long, the growth of particles may be uneven, so the range of 1 hour to 5 hours is suitable.

다음으로 (c)단계는, (b)단계의 반응이 이루어진 혼합액으로부터 산화철 나노입자를 수득하는 단계이다. 이 단계는 통상적으로 나노입자의 수득과정 즉, 분리, 세척, 건조 또는 재분산 등의 과정을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 (b)단계의 환원반응이 이루어진 혼합액을 상온으로 온도를 낮춘 후 원심분리하여 산화철 나노입자를 분리하는 단계를 포함할 수 있으며, 세척 및 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
Next, step (c) is to obtain iron oxide nanoparticles from the mixed solution of the reaction of step (b). This step may typically include a process of obtaining nanoparticles, that is, separation, washing, drying or redispersion. More specifically, the step (b) may include the step of separating the iron oxide nanoparticles by centrifugation after lowering the temperature to room temperature of the mixed solution is made, and may further comprise a washing and drying step.

본 발명에 따라 제조된 산화철 나노입자는 소수성 용매 및 친수성 용매에 모두 잘 분산되는 특성이 있으며, 입자의 크기가 5nm이하, 구체적으로는 1nm 내지 5nm 내의 평균 크기를 가지며 입자 크기의 편차도 0.5nm이하로 매우 균일하다.Iron oxide nanoparticles prepared according to the present invention has the property of being well dispersed in both hydrophobic and hydrophilic solvents, the particle size is 5nm or less, specifically 1nm to 5nm average size and deviation of the particle size is 0.5nm or less Is very uniform.

본 발명은 상기의 제조과정에서 제조된 산화철 나노입자로부터 탄소-산화철 나노복합체를 제조하는 방법을 제공하며, 구체적으로 하기의 제조 단계를 포함한다.The present invention provides a method for producing a carbon-iron oxide nanocomposite from the iron oxide nanoparticles prepared in the above manufacturing process, and specifically includes the following manufacturing steps.

ⅰ) 산화철 나노입자를 염기성 수용액 하에서 초음파 처리하여 친수성 산화철 나노입자를 제조하는 단계; Iii) sonicating the iron oxide nanoparticles under basic aqueous solution to produce hydrophilic iron oxide nanoparticles;

ⅱ) 상기 친수성 산화철 나노입자를 수용액 하에서 당류(saccharide)와 반응시키는 단계; 및Ii) reacting the hydrophilic iron oxide nanoparticles with a saccharide under an aqueous solution; And

ⅲ) 상기 ⅱ)단계 후 수득된 침전물을 어닐링하는 단계.Iii) annealing the precipitate obtained after step ii).

상기 ⅰ)단계에서는 TMAOH(Tetramethylammonium hydroxide) 수용액 등의 염기성 수용액 하에서 산화철 나노입자를 혼합한 후 초음파를 인가하여 처리한 다음 통상적인 원심분리 및 세척 과정을 수행하여 친수성 산화철 나노입자를 수득할 수 있다. In the step iii), the iron oxide nanoparticles may be mixed under a basic aqueous solution such as TMAOH (Tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution, and then treated with ultrasonic waves, followed by a conventional centrifugation and washing process to obtain hydrophilic iron oxide nanoparticles.

상기 ⅱ)단계에서는 수득된 친수성 산화철 나노입자를 당류(saccharide)가 용해된 수용액에 첨가하여 혼합한 후 첨가하여 혼합액을 제조한다. 상기 혼합액을 고압 반응솥(autoclave)에 옮긴 후 밀폐하여 수열 반응시킨 후 반응 생성물인 침전물을 여과, 세척 등의 과정을 거쳐 수득한다. 상기 당류(saccharide)는 탄수화물(carbohydrates)로서 글루코오스(glucose), 프록토오스(fructose), 수크로오스(sucrose), 셀룰로오스(cellulose), 갈락토오스(galactose), 만노오스(mannose) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용할 수 있다.In step ii), the obtained hydrophilic iron oxide nanoparticles are added to an aqueous solution in which saccharides are dissolved, followed by mixing to prepare a mixed solution. The mixed solution is transferred to a high pressure reaction cooker (autoclave), sealed and hydrothermally reacted to obtain a precipitate that is a reaction product through a process such as filtration and washing. The saccharide is selected from the group consisting of glucose, fructose, sucrose, cellulose, galactose, mannose and mixtures thereof as carbohydrates. Can be used.

상기 ⅲ)단계에서는 수득된 침전물을 어닐링(annealing)하여 글루코스를 탄화(carbonization)하는 단계이다. 어닐링 온도는 300℃ 내지 500℃인 것이 산화철 나노입자의 물성에 영향을 주지 않고 글루코스를 탄화시키기에 적합하다. 또한, 상기 어닐링은 아르곤 가스 등의 불활성 기체 하에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 어닐링 공정 후 제조되는 탄소-산화철 나노복합체는 탄소에 산화철 나노입자가 균일하게 분산되어 있어 리튬 이온 전지나 조영제 분야에 응용하고자 할 때 더 우수한 물성을 가진다.
In step iii), the obtained precipitate is annealed to carbonize glucose. The annealing temperature of 300 ° C to 500 ° C is suitable for carbonizing glucose without affecting the physical properties of the iron oxide nanoparticles. In addition, the annealing is preferably performed under an inert gas such as argon gas. The carbon-iron oxide nanocomposite prepared after the annealing process has evenly dispersed iron oxide nanoparticles in carbon and thus has better physical properties when applied to lithium ion batteries or contrast agents.

본 발명은 균일한 크기를 가지는 산화철 나노입자를 대량 생산하기 위한 제조방법을 제공하는 것으로 종래의 산화철 나노입자 제조방법에 비해 제조 비용이 저렴하고 제조 과정이 단순한 장점이 있다. 또한 작은 크기로 만들 수 있기 때문에 이전 산화철 나노 입자보다 같은 질량당 표면적을 더 많이 이용할 수 있어 저장 매체, 촉매, 센서, 조영제, 리튬 이온 이차 전지 등 여러 산업 분야에 응용하고자 할 때 더 높은 효율성을 가지게 된다. 또한 본 발명에 따라 제조된 탄소-산화철 나노복합체는 탄소성분에 산화철 나노입자가 균일하게 분포되어 있어 우수한 물성을 가진다.
The present invention is to provide a manufacturing method for mass production of iron oxide nanoparticles having a uniform size has the advantage of low manufacturing cost and simple manufacturing process compared to the conventional iron oxide nanoparticle manufacturing method. Its small size also makes it possible to use more of the same surface area per mass than previous iron oxide nanoparticles, making it more efficient for applications in many industries such as storage media, catalysts, sensors, contrast agents, and lithium ion secondary batteries. do. In addition, the carbon-iron oxide nanocomposite prepared according to the present invention has excellent physical properties because the iron oxide nanoparticles are uniformly distributed in the carbon component.

도 1은 본 실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 나노입자의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 2는 본 실시예 2에서 제조된 산화철(Fe3O4) 나노입자의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 산화철 나노입자의 X선 회절분석(XRD) 결과로서 (a)는 실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 나노입자, (b)는 실시예 2에서 제조된 산화철(Fe3O4) 나노입자의 결과이며, 막대 모양 피크는 표준 물질 피크(peaks)이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 산화철 나노입자의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 스펙트럼으로서 (a)는 실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 나노입자, (b)는 실시예 2에서 제조된 산화철(Fe3O4) 나노입자의 결과이다.
도 5는 실시예 3에서 제조된 산화철(Fe3O4) 나노입자의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 6은 본 실시예 4에서 제조된 물 분산이 가능한 산화철(Fe2O3) 나노입자의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 7은 본 실시예 5에서 제조된 탄소로 코팅된 산화철(Fe2O3) 나노입자의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.1 is a transmission electron microscope (TEM) image of iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles prepared in Example 1.
2 is a transmission electron microscope (TEM) image of the iron oxide (Fe 3 O 4 ) nanoparticles prepared in Example 2.
3 is X-ray diffraction analysis (XRD) of the iron oxide nanoparticles prepared according to the present invention (a) is iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles prepared in Example 1, (b) is in Example 2 The resulting iron oxide (Fe 3 O 4 ) nanoparticles are produced, and the rod-shaped peaks are standard material peaks.
Figure 4 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum of the iron oxide nanoparticles prepared according to the present invention (a) is iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles prepared in Example 1, (b) is Example 2 Result of iron oxide (Fe 3 O 4 ) nanoparticles prepared in.
5 is a transmission electron microscope (TEM) image of the iron oxide (Fe 3 O 4 ) nanoparticles prepared in Example 3.
FIG. 6 is a transmission electron microscope (TEM) image of the iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles having water dispersion prepared in Example 4. FIG.
FIG. 7 is a transmission electron microscope (TEM) image of iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles coated with carbon prepared in Example 5. FIG.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것으로서 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
The present invention may be better understood by the following examples, which are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention.

[실시예 1] 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자의 제조Example 1 Preparation of Iron Oxide (Fe 2 O 3 , Hematite) Nanoparticles

아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)3) 4g과 옥틸 알코올 20mL를 플라스크 내에서 1시간 동안 혼합하여 제조한 혼합액을 200℃ 까지 가열하고 그 온도에서 3 시간 유지시킨다. 그 후 상기 혼합액을 상온으로 온도를 낮추고 에탄올 30 mL 첨가, 원심분리(4000rpm, 5분)하여 침전물을 얻고 여기 침전물에 톨루엔 10 mL 넣어 침전물을 녹인 후 에탄올 30mL 넣고 위와 같은 원심분리 과정을 거쳐 산화철(Fe2O3) 나노입자(1g)를 얻는다.
Iron (Ⅲ) acetyl acetonate to heat the (Fe (acetylacetonate) 3) 4g and octyl alcohol mixture of 20mL was prepared by mixing for one hour in a flask to 200 ℃ and maintained for 3 hours at that temperature. After cooling the mixture to room temperature and adding 30 mL of ethanol, centrifugation (4000rpm, 5 minutes) to obtain a precipitate, 10 mL of toluene was added to the precipitate to dissolve the precipitate, and then 30mL of ethanol was added to the iron oxide through centrifugation. Fe 2 O 3 ) nanoparticles (1 g) are obtained.

[실시예 2] 산화철(Fe3O4, magnetite) 나노입자의 제조Example 2 Preparation of Iron Oxide (Fe 3 O 4 , Magnetite) Nanoparticles

아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)3) 2.666g, 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)2) 0.96g, 1,2-헥산디올(1,2-hexadecandiol) 1g과 옥틸 알코올 20mL를 아르곤 가스 분위기 하에 플라스크 내에서 혼합하여 혼합액을 제조한 후 200℃ 까지 가열하고 그 온도에서 3 시간 유지시킨다. 그 후 상기 혼합액을 상온으로 온도를 낮추고 실시예 1에서과 같이 침전물을 분리하여 산화철 나노입자를 수득한다.
Iron (Ⅲ) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 3) 2.666g , iron (Ⅱ) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 2) 0.96g , 1,2- hexanediol (1,2-hexadecandiol) 1g and octyl 20 mL of alcohol is mixed in a flask under argon gas atmosphere to prepare a mixed solution, which is then heated to 200 ° C. and maintained at that temperature for 3 hours. Thereafter, the mixture is cooled to room temperature and the precipitate is separated as in Example 1 to obtain iron oxide nanoparticles.

[실시예 3] 산화철(Fe3O4, magnetite) 나노입자의 제조Example 3 Preparation of Iron Oxide (Fe 3 O 4 , Magnetite) Nanoparticles

1,2-헥산디올(1,2-hexadecandiol)을 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 과정을 진행하여 산화철 나노입자를 수득한다.
Except not adding 1,2-hexanediol (1,2-hexadecandiol) and the same process as in Example 2 to obtain the iron oxide nanoparticles.

[실시예 4] 친수성 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자의 제조Example 4 Preparation of Hydrophilic Iron Oxide (Fe 2 O 3 , Hematite) Nanoparticles

실시예 1에서 제조한 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자 1g을 1M TMAOH(Tetramethylammonium hydroxide) 20mL에 혼합한 후 30분 동안 초음파를 가하고 헥산 및 아세톤을 사용하여 원심분리 및 세척 과정을 수행하여 친수성 산화철 나노입자를 수득한다.
1 g of iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles prepared in Example 1 were mixed in 20 mL of 1M Tetramethylammonium hydroxide (TMAOH), and then ultrasonically added for 30 minutes, followed by centrifugation and washing with hexane and acetone. Hydrophilic iron oxide nanoparticles are obtained.

[실시예 5] 탄소가 코팅된 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자의 제조Example 5 Preparation of Carbon Coated Iron Oxide (Fe 2 O 3 , Hematite) Nanoparticles

실시예 3에서 제조한 친수성 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자 0.5g과 글루코스(D-glucose) 3g을 증류수 30mL에 첨가하여 혼합액을 제조한다. 상기 혼합액을 고압 반응솥(autoclave)에 옮긴 후 밀폐하여 180℃ 까지 가열하고 그 온도에서 24 시간 유지시킨다. 그 후 혼합액으로부터 반응 생성물을 여과하고 증류수와 에탄올로 세척한다. 세척된 반응 생성물을 아르곤 가스 하에 400℃에서 15시간 동안 처리하여 탄소가 코팅된 친수성 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자를 제조한다.
0.5 g of hydrophilic iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles prepared in Example 3 and 3 g of glucose (D-glucose) were added to 30 mL of distilled water to prepare a mixed solution. The mixed solution is transferred to an autoclave, sealed and heated to 180 ° C. and maintained at that temperature for 24 hours. The reaction product is then filtered from the mixture and washed with distilled water and ethanol. The washed reaction product is treated for 15 hours at 400 ° C. under argon gas to prepare carbon-coated hydrophilic iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles.

실시예에서 제조한 산화철 나노 입자의 크기와 모양을 TEM(Transmission electron microscopy)으로 분석해 본 결과 도 1에 나타낸 바와 같이 실시예 1에서 제조된 산화철(Fe2O3) 나노입자는 평균 2.3±0.2nm이고, 도 2에 나타낸 바와 같이 실시예 2에서 제조된 산화철(Fe3O4) 나노입자는 평균 2.2±0.2 nm이며 두 나노 입자 모두 구형 모양을 임을 알 수 있다. As a result of analyzing the size and shape of the iron oxide nanoparticles prepared in Example by Transmission Electron Microscopy (TEM), as shown in FIG. 1, the iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles prepared in Example 1 had an average of 2.3 ± 0.2 nm. As shown in FIG. 2, the iron oxide (Fe 3 O 4 ) nanoparticles prepared in Example 2 have an average of 2.2 ± 0.2 nm and both nanoparticles have a spherical shape.

도 3에서의 XRD(X-ray diffraction patterns)을 보면 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 산화철 나노입자 모두 입방정(cubic) 구조를 가지고 있으며, 표준 물질 피크(Fe2O3 : JCPDS card No. 39-1346, Fe3O4 : JCPDS card No.89-4319)와 일치하는 것을 확인할 수 있다. 하지만 XRD 데이터 만으로는 두 물질을 (Fe2O3, Fe3O4) 구별할 수 없다. 따라서 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)로 나노입자의 산화 상태를 분석하였으며 그 결과를 도 4에 나타내었다. Referring to X-ray diffraction patterns (XRD) in FIG. 3, both of the iron oxide nanoparticles prepared in Examples 1 and 2 have a cubic structure and have a standard peak (Fe 2 O 3 : JCPDS card No. 39-1346, Fe 3 O 4 : JCPDS card No. 89-4319) can be confirmed. However, XRD data alone cannot distinguish between two materials (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ). Therefore, the oxidation state of the nanoparticles was analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, Fe3O4에서 나오는 Fe2p3 /2과 Fe2p1 /2의 결합에너지(binding energy) 값은 Fe2 + 때문에 Fe2O3 보다 더 높게 나온다. Referring to Figure 4, Fe 3 O Fe2p 3/ 2 with a binding energy (binding energy) value of Fe2p 1/2 out of 4 is due to Fe 2 + Fe 2 O 3 Comes higher than

도 5는 실시예 4에서 제조된 산화철(Fe3O4) 나노입자의 TEM 이미지로서 1,2-헥산디올(1,2-hexadecanediol) 없이 제조된 산화철 나노입자는 그 균일도가 떨어지는 것을 알 수 있다. 5 is a TEM image of the iron oxide (Fe 3 O 4 ) nanoparticles prepared in Example 4 it can be seen that the iron oxide nanoparticles prepared without 1,2-hexanediol (1,2-hexadecanediol) is less uniform. .

도 6은 실시예 5에서 제조된 친수성 산화철(Fe2O3) 나노입자의 TEM 이미지로서 TMAOH(tetramethylammonium hydroxide)로 처리하면 모양과 크기가 변하지 않는 상태에서 물에 분산이 가능한 나노입자가 얻을 수 있음을 알 수 있다. 도 7은 실시예 5에서 제조된 물에 분산이 가능한 산화철(Fe2O3) 나노입자에 글루코스(glucose)를 넣고 수열(hydrothermal) 반응과 어닐링(annealing) 과정을 거쳐 제조한 산화철(Fe2O3) 나노입자(실시예 6)의 TEM 이미지(10nm기준)로서 표면에 탄소가 코팅된 것으로 탄소-산화철 나노복합체(nanocomposite)이다. 탄소-산화철 나노복합체는 산화철 나노입자가 크기와 모양이 유지된 채 탄소에 균일하게 분산되어 있고 산화철 나노입자가 탄소로 덮여있어 리튬 이온 전지나 조영제 분야에 유용한 재료로 사용될 수 있다.6 is a TEM image of the hydrophilic iron oxide (Fe 2 O 3 ) nanoparticles prepared in Example 5 when treated with tetramethylammonium hydroxide (TMAOH) can be obtained nanoparticles that can be dispersed in water in the shape and size does not change It can be seen. 7 is iron oxide (Fe 2 O 3 ) capable of dispersing in water prepared in Example 5 Iron oxide (Fe 2 O 3 ) prepared by adding glucose to nanoparticles and undergoing hydrothermal reaction and annealing TEM image (10 nm standard) of the nanoparticles (Example 6) is a carbon-iron oxide nanocomposite (nanocomposite) coated with a carbon on the surface. The carbon-iron oxide nanocomposite is uniformly dispersed in carbon while the iron oxide nanoparticles are maintained in size and shape, and the iron oxide nanoparticles are covered with carbon, which can be used as a useful material for lithium ion batteries or contrast agents.

Claims (9)

(a) 철 전구체 및 탄소수 4 내지 18인 알코올계 화합물을 혼합하여 혼합액을 준비하는 단계;
(b) 상기 혼합액을 가열하는 단계; 및
(c) 상기 혼합액으로부터 산화철 나노입자를 수득하는 단계;
를 포함하는, 산화철 나노입자의 제조방법.
(a) mixing the iron precursor and an alcohol compound having 4 to 18 carbon atoms to prepare a mixed solution;
(b) heating the mixed solution; And
(c) obtaining iron oxide nanoparticles from the mixture;
Including, iron oxide nanoparticles manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 철 전구체는 질산철(Ⅱ)(Fe(NO3)2), 질산철(Ⅲ)(Fe(NO3)3), 황산철(Ⅱ)(FeSO4), 황산철(Ⅲ)(Fe2(SO4)3), 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2), 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3), 아이언(Ⅱ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)2), 아이언(Ⅲ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)3), 아이언(Ⅱ) 아세테이트(Fe(ac)2), 아이언(Ⅲ) 아세테이트(Fe(ac)3), 염화철(Ⅱ)(FeCl2), 염화철(Ⅲ)(FeCl3), 브롬화철(Ⅱ)(FeBr2), 브롬화철(Ⅲ)(FeBr3), 요오드화철(Ⅱ)(FeI2), 요오드화철(Ⅲ)(FeI3), 과염소산철(Fe(ClO4)3), 아이언 설파메이트(Fe(NH2SO3)2), 스테아르산철(Ⅱ)((CH3(CH2)16COO)2Fe), 스테아르산철(Ⅲ)((CH3(CH2)16COO)3Fe), 올레산철(Ⅱ)((CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO)2Fe), 올레산철(Ⅲ)((CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COO)3Fe), 라우르산철(Ⅱ)((CH3(CH2)10COO)2Fe), 라우르산철(Ⅲ)((CH3(CH2)10COO)3Fe), 펜타카르보닐철(Fe(CO)5), 엔니카르보닐철(Fe2(CO)9), 디소듐 테트라카르보닐철 (Na2[Fe(CO)4]), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 산화철 나노입자의 제조방법.
The method of claim 1,
The iron precursors are iron (II) nitrate (Fe (NO 3 ) 2 ), iron nitrate (III) (Fe (NO 3 ) 3 ), iron sulfate (II) (FeSO 4 ), iron sulfate (III) (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ), iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ), iron (II) trifluoroacetylacetonate (Fe ( tfac) 2 ), iron (III) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 3 ), iron (II) acetate (Fe (ac) 2 ), iron (III) acetate (Fe (ac) 3 ), iron chloride (II) (FeCl 2 ), iron (III) chloride (FeCl 3 ), iron bromide (II) (FeBr 2 ), iron bromide (III) (FeBr 3 ), iron iodide (II) (FeI 2 ), iron iodide ( III) (FeI 3 ), iron perchlorate (Fe (ClO 4 ) 3 ), iron sulfamate (Fe (NH 2 SO 3 ) 2 ), iron stearate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 16 COO) 2 Fe ), Iron stearate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 16 COO) 3 Fe), iron oleate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH (CH 2 ) 7 COO) 2 Fe), iron oleate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH (CH 2 ) 7 COO) 3 Fe), iron laurate (II) ((CH 3 (CH 2 ) 10 COO) 2 Fe), ferrous laurate (III) ((CH 3 (CH 2 ) 10 COO) 3 Fe), pentacarbonyl iron (Fe (CO) 5 ), ennicarbonyl iron (Fe 2 (CO) 9 ), Disodium tetracarbonyl iron (Na 2 [Fe (CO) 4 ]), and mixtures thereof.
제 2 항에 있어서,
상기 철 전구체는 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)2), 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acac)3), 아이언(Ⅱ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)2), 아이언(Ⅲ) 트리플루오로아세틸아세토네이트(Fe(tfac)3), 아이언(Ⅱ) 아세테이트(Fe(ac)2), 아이언(Ⅲ) 아세테이트(Fe(ac)3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 산화철 나노입자의 제조방법.
The method of claim 2,
The iron precursor is iron (II) acetylacetonate (Fe (acac) 2 ), iron (III) acetylacetonate (Fe (acac) 3 ), iron (II) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 2 ), Iron (III) trifluoroacetylacetonate (Fe (tfac) 3 ), iron (II) acetate (Fe (ac) 2 ), iron (III) acetate (Fe (ac) 3 ), and mixtures thereof The method for producing iron oxide nanoparticles, selected from the group consisting of.
제 3 항에 있어서,
상기 알코올계 화합물은 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol), 헥사데칸올(hexadecanol), 부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,2-헥산디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 산화철 나노입자의 제조방법.
The method of claim 3, wherein
The alcohol compound is selected from the group consisting of octylalcohol, decanol, hexadecanol, butanediol, 1,2-pentanediol, 1,2-hexanediol, and mixtures thereof. Method for producing iron oxide nanoparticles.
제 4 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 철 전구체로서 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)3); 알코올계 화합물로서 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol), 헥사데칸올(hexadecanol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 사용하여 산화철(Fe2O3, hematite) 나노입자를 제조하는, 산화철 나노입자의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
Iron (III) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 3 ) as an iron precursor in step (a); Iron oxide (Fe 2 O 3 , hematite) nanoparticles were prepared using any one selected from the group consisting of octylalcohol, decanol, hexadecanol and mixtures thereof as alcoholic compounds. Method of producing iron oxide nanoparticles.
제 4 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 철 전구체로서 아이언(Ⅲ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)3) 및 아이언(Ⅱ) 아세틸아세토네이트(Fe(acetylacetonate)2)의 혼합물; 알콜계 화합물로서, 옥틸알코올(octylalcohol), 데칸올(decanol) 또는 헥사데칸올(hexadecanol)에서 선택되는 1차 알코올 화합물과, 부탄디올, 1,2-펜탄디올 또는 1,2-헥산디올에서 선택되는 디올화합물의 혼합물을 사용하여 산화철(Fe3O4, magnetite) 나노입자를 제조하는, 산화철 나노입자의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
A mixture of iron (Ⅲ) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 3) and iron (Ⅱ) acetylacetonate (Fe (acetylacetonate) 2) as an iron precursor in step (a) above; Alcohol-based compound, primary alcohol compound selected from octylalcohol, decanol or hexadecanol, butanediol, 1,2-pentanediol or 1,2-hexanediol A method for producing iron oxide nanoparticles, wherein iron oxide (Fe 3 O 4 , magnetite) nanoparticles are prepared using a mixture of diol compounds.
제 6 항에 있어서,
상기 1차 알코올 화합물(A)과 디올 화합물(B)의 혼합비(A:B)는 중량비로 1 : 0.05 내지 0.5 인, 산화철 나노입자의 제조방법.
The method according to claim 6,
The mixing ratio (A: B) of the primary alcohol compound (A) and the diol compound (B) is 1: 0.05 to 0.5 by weight ratio, the method for producing iron oxide nanoparticles.
ⅰ) 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 산화철 나노입자를 염기성 수용액 하에서 초음파 처리하여 친수성 산화철 나노입자를 제조하는 단계;
ⅱ) 상기 친수성 산화철 나노입자를 수용액 하에서 당류(saccharide)와 반응시키는 단계; 및
ⅲ) 상기 ⅱ)단계 후 수득된 침전물을 어닐링하는 단계;
를 포함하는, 탄소-산화철 나노복합체 제조방법.
Iii) sonicating the iron oxide nanoparticles prepared according to any one of claims 1 to 7 in a basic aqueous solution to produce hydrophilic iron oxide nanoparticles;
Ii) reacting the hydrophilic iron oxide nanoparticles with a saccharide under an aqueous solution; And
Iii) annealing the precipitate obtained after step ii);
A carbon-iron oxide nanocomposite manufacturing method comprising a.
제 8 항에 있어서,
상기 당류(saccharide)는 글루코오스(glucose), 프록토오스(fructose), 수크로오스(sucrose), 셀룰로오스(cellulose), 갈락토오스(galactose), 만노오스(mannose) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 탄소-산화철 나노복합체 제조방법.The method of claim 8,
The saccharide is selected from the group consisting of glucose, fructose, sucrose, sucrose, cellulose, galactose, mannose and mixtures thereof. Nanocomposite Manufacturing Method.
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