KR20130075115A - 역마이셀 공정을 이용한 코발트 아연 산화물 나노입자의 제조방법 및 이로부터 제조되는 코발트 아연 산화물나노입자 - Google Patents

역마이셀 공정을 이용한 코발트 아연 산화물 나노입자의 제조방법 및 이로부터 제조되는 코발트 아연 산화물나노입자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상자성을 가지는 스피넬 결정구조의 ZnCo2O4 나노입자를 역마이셀 공정을 이용하여 용이하게 제조할 수 있는 방법 및 그로부터 제조된 ZnCo2O4 나노입자에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 물/계면활성제의 몰비, 소결온도 등을 조절함으로써 생성되는 ZnCo2O4 나노입자의 평균크기, 결정상, 자성 특성 등을 조절할 수 있다.

Description

역마이셀 공정을 이용한 코발트 아연 산화물 나노입자의 제조방법 및 이로부터 제조되는 코발트 아연 산화물나노입자{Method for Preparing ZnCo2O4 Nanoparticle by a Reverse Micelle Process and ZnCo2O4 Nanoparticle prepared therefrom}
본 발명은 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법 및 이로부터 제조되는 ZnCo2O4 나노입자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역마이셀 공정을 이용하여 상자성을 가지는 스피넬 결정구조의 ZnCo2O4 나노입자를 제조할 수 있는 방법 및 이로부터 제조되는 ZnCo2O4 나노입자에 관한 것이다.
나노 결정의 스피넬은 고밀도 자기 기록 및 마이크로파 장치, 자성 유체, 그리고 고온의 석탄 가스에서 황화물 가스를 제거하는 흡착제로의 응용이 가능하기 때문에 이를 합성하기 위한 연구가 활발하게 지속되어 오고 있다.
스피넬형 안료는 일반적으로 도자기 및 기타 세라믹 제품의 장식에 사용된다. 스피넬은 복합 산화물이며, 일반식은 A2+B3+O4로 표시된다.
이러한 스피넬 구조를 가지는 전이금속화합물의 예로 ZnCo2O4 나노분말이 있다. 상기 ZnCo2O4 나노분말의 합성방법으로는 통상 졸-겔법, EDTA 킬레이팅 전구체법(EDTA chelating precursor), 연소법(combustion), 고분자 착체 중합법(polymerized complex), 글리신 킬레이티드 전구체법(glycine chelated precursor), 수열법(hydrothermal), 용융염법(molten salt), 고분자 에어로졸 열분해(polymer serosol pyrolysis) 등이 알려져 있다.
그러나 상기 방법들에 의하면 생성되는 나노입자의 크기가 균일하지 않고, 그 크기나 결정상, 자성 특성 등을 목적에 따라 원하는 범위로 조절하기가 쉽지 않은 단점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 제조방법의 개발이 요구되고 있다.
공개특허번호 제2011-0097707호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 나노입자의 크기가 균일하고, 상기의 입자크기, 결정상, 자성특성 등을 자유로이 조절할 수 있는 스피넬 결정구조의 나노입자, 특히 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상자성 및 스피넬 구조를 가지며 입자 크기가 균일한 ZnCo2O4 나노입자를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 역마이셀 공정에 의한 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법을 제공한다.
상기의 제조방법은 분산 유기용매와 계면활성제를 혼합하여 계면활성제 용액을 제조하는 단계; 상기 계면활성제 용액에 코발트염 수용액과 아연염 수용액을 첨가하여 에멀젼을 제조하는 단계; 상기 에멀젼에 염기성 물질을 첨가하여 반응시키는 단계; 및 상기 단계에서 얻어진 반응물을 세척한 후 건조 및 소결하여 ZnCo2O4 나노입자를 얻는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기에서, 물과 계면활성제의 몰비는 2:1 내지 10:1의 범위 이내인 것이 바람직하다.
상기에서 상기 분산 유기용매는 포화된 고리화 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기에서 상기 분산 유기용매는 사이클로헥산, 사이클로헵탄, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기에서 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기에서 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 소디움 비스(2-에틸헥실)술포네이트, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기에서 상기 코발트염 또는 상기 아연염은, 코발트 또는 아연의 염화물, 질산염, 황산염, 아세트산염 또는 옥살산염인 것이 바람직하다.
상기에서 상기 코발트염과 아연염은 Zn:Co의 몰비가 1:2가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.
상기에서 상기 염기성 물질은 암모니아수, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬, 테트라메틸암모니아수 또는 탄산나트륨인 것이 바람직하다.
상기에서 상기 세척은 에탄올, 아세톤, 이소프로판올, 메탄올, 톨루엔, 메톡시 에탄올,헵탄 및 증류수 중에서 선택되는 적어도 1종의 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
상기에서 상기 건조 및 소결은 400~800℃에서 30분~5시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되어 상자성 및 스피넬 구조를 가지는 균일한 입자크기의 ZnCo2O4 나노입자를 제공한다.
본 발명에 따르는 나노입자는 평균입자크기가 1 내지 100 nm 크기이고, 구형 모양인 것이 바람직하다.
상기 나노입자는 X선 회절 분석(XRD)로 측정한 결정 크기(Crystallite size)가 10 내지 200 nm인 것이 바람직하다.
상기 나노입자의 포화 자화율은 0.01 내지 5.00 emu/g인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 상자성 및 스피넬 결정구조를 가지는 균일한 입자크기의 ZnCo2O4 나노입자를 간단하고 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다. 특히 물/계면활성제의 몰비, 건조 및 소결온도 등의 합성조건을 조절함으로써 생성되는 ZnCo2O4 나노입자의 평균크기, 결정상, 자성 특성 등을 목적에 따라 원하는 크기로 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 ZnCo2O4 나노입자 제조방법의 일예를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예(실시예 1 내지 3)에 따라 수득한 ZnCo2O4 나노분말의 물/계면활성제 몰비에 따른 X선회절분석(XRD) 패턴을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예(실시예 1 내지 3)에 따라 수득한 ZnCo2O4 나노분말의 물/계면활성제 몰비에 따른 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4a 내지 4c는 각각 본 발명의 일 실시예(실시예 1 내지 3)에 따라 수득한 ZnCo2O4 나노분말의 물/계면활성제 몰비에 따른 자성 특성(magnetic property)을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예(실시예 4)에 따라 수득한 ZnCo2O4 나노분말의 소결온도에 따른 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예(실시예 4)에 따라 수득한 ZnCo2O4 나노분말의 소결온도에 따른 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명의 상자성을 나타내는 스피넬 결정구조의 ZnCo2O4 나노입자는 분산 유기용매, 계면활성제 및 금속염 수용액을 혼합하여 형성되는 분산유기용매/계면활성제/물의 3원 시스템(ternary system)의 역마이크로에멀젼(reverse microemulsion)을 이용하여 제조된다.
본 발명은 그 중 물/계면활성제의 몰비와 소결 온도의 조절을 통해서 ZnCo2O4 나노입자의 크기, 분포, 결정상, 자성 특성을 조절할 수 있고, 보다 용이하게 간편하게 ZnCo2O4 나노입자를 제조할 수 있는 새로운 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 따르면, 먼저 분산 유기용매와 계면활성제를 혼합하여 계면활성제 용액을 제조한다.
상기 분산 유기용매로는 특별히 제한은 없으나, 예를 들면 포화된 고리화 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 포화된 고리화 탄화수소류로는 사이클로헥산, 사이클로헵탄 등을 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 방향족 탄화수소류로는 벤젠, 톨루엔, 부틸벤젠 등을 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 분산 유기용매로 사이클로헥산을 사용한다.
그러나, 본 발명에 사용할 수 있는 분산 유기용매가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용할 수 있는 상기 계면활성제로는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있으며, 이의 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 소디움 비스(2-에틸헥실)술포네이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 계면활성제로 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르를 사용한다.
그러나, 본 발명에 사용할 수 있는 계면활성제가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
분산 유기용매와 계면활성제는 30분 내지 4시간 동안, 바람직하게는 1시간 내지 3시간 동안 혼합하며, 교반 또는 초음파 분해하여 혼합하는 것이 좋으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
분산 유기용매와 계면활성제의 혼합비는 예를 들면 10:1 내지 10:10의 부피비일 수 있으나, 이 역시 반드시 제한되는 것은 아니고 당업자가 목적에 따라 적절히 결정할 수 있다.
그런 다음 상기 계면활성제 용액에 코발트염 수용액과 아연염 수용액을 첨가하여 에멀젼을 제조한다.
상기에서 코발트염 수용액과 아연염 수용액은 본 발명의 ZnCo2O4 나노분말을 제조하기 위한 전구물질로, 각각의 금속염을 물, 바람직하게는 증류수에 첨가하여 제조할 수 있다.
상기 코발트염 또는 아연염의 형태로는 코발트 또는 아연의 염화물, 질산염, 황산염, 아세트산염 또는 옥살산염이 사용될 수 있는데, 바람직하게는 가격 및 처리 용이성 면에서, 상기 코발트염으로는 코발트질산염(Co(NO3)3), 아연염으로는 아연질산염(Zn(NO3)2)을 사용한다.
상기 코발트염과 아연염을 증류수에 첨가하여 수용액을 제조할 시에는 그 첨가량을 당업자가 적절히 결정할 수 있으나, Zn:Co의 몰비가 1:2가 되도록 각각의 염을 증류수에 용해시켜 사용하는 것이 바람직하다. 나아가 수용액 수준에서의 아연의 몰비는 생성하고자 하는 나노입자의 자성 특성을 고려할 때 0.5 미만인 것이 바람직하다.
이러한 코발트염 수용액과 아연염 수용액은 계면활성제 용액에 순서대로 첨가하여 혼합할 수도 있고, 상기 수용액들을 미리 혼합한 후 그로부터 얻어진 혼합 수용액을 계면활성제 용액에 첨가할 수도 있다.
전자의 경우에는, 먼저 코발트염 수용액을 계면활성제 용액에 첨가하여 10분 내지 1시간 동안 혼합하는 것이 바람직하며, 이어서 아연염 수용액을 첨가하여 마찬가지로 10분 내지 1시간 동안 혼합한다. 이 때, 바람직하게는 균질화기를 이용하여 및/또는 초음파 분해하여 혼합하는 것이 좋다.
후자의 경우에는, 코발트염 수용액과 아연염 수용액을 미리 10분 내지 1시간 동안 혼합한 후 계면활성제 용액에 첨가하여 다시 10분 내지 1시간 동안 혼합하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 과정을 통해 제조되는 마이크로 에멀젼에서, 물:계면활성제의 몰비는 2:1 내지 10:1, 바람직하게는 4:1 내지 8:1인 것이 좋다. 전술한 바와 같이, 물:계면활성제의 몰비 조절을 통해서 본 발명 나노입자의 평균크기, 결정상, 자성 특성 등을 조절할 수 있다. 상기 몰비가 2 내지 10의 범위 외에 있게 되면, 다른 형태의 마이셀(예를 들면 판상)이 형성되어 구형에 가까운 입자를 얻을 수 없고, 균일한 입자크기를 얻을 수도 없다.
따라서, 본 발명의 마이크로 에멀전에서 물:계면활성제의 몰비는 2:1 내지 10:1의 범위 내에 있을 때에 구형의 균일한 입자크기를 가지는 상자성 및 스피넬 결정구조의 ZnCo2O4 나노입자를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 몰비가 커질수록 생성되는 입자의 크기 또한 커지게 된다.
이어서, 상기 에멀젼에 염기성 물질을 첨가하여 반응시킨다. 이로 인해 에멀젼 내의 금속염과 염기성 물질이 반응하여 본 발명의 ZnCo2O4 나노입자 콜로이드 용액이 형성된다.
상기 염기성 물질로는 염기성이기만 하면 특별히 제한이 없으나, 예를 들면 암모니아수, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬, 테트라메틸암모니아수, 탄산나트륨 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 암모니아수를 사용한다.
상기 에멀젼을 균질화기를 이용해서 격렬히 또는 급속 교반하고, 약 1분 내지 10분간의 평형(equilibration) 상태 후, 염기성 물질을 첨가하여 반응시키는 것이 바람직하다. 이때 염기성 물질의 첨가량은 에멀젼:염기성물질의 부피비가 5:1 내지 40:1, 그리고 반응시간은 30분 내지 5시간인 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
그런 다음, 상기와 같이 제조된 반응물을 세척한 후 건조 및 소결(calcination)하여 분말 형태의 ZnCo2O4 나노입자를 얻는다.
상기에서 세척은 적절한 유기용매를 사용할 수 있으며, 예를 들면 에탄올, 아세톤, 이소프로판올, 메탄올, 톨루엔, 메톡시에탄올, 헵탄, 증류수 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
건조 및 소결은 나노입자를 분리한 후 예를 들면 400 내지 800 ℃에서 30분 내지 5시간 동안 수행할 수 있는데, 이러한 소결 온도의 조절에 의해 역시 생성되는 나노입자의 평균크기, 결정상, 입자분포 등을 바람직한 범위로 조절할 수 있다.
한편 도 1은 본 발명에 따른 ZnCo2O4 나노입자 제조방법의 일예를 개략적으로 나타낸 것이다.
이렇게 본 발명의 방법에 의해서 제조된 ZnCo2O4 나노입자는 상자성을 나타내며, 스피넬의 결정구조를 가진다.
본 발명의 ZnCo2O4 나노입자는 균일한 크기를 나타내는데, 1 내지 100 nm 크기, 바람직하게는 10 내지 50 nm의 평균입경을 가지며, 구형 모양을 가진다.
또한 본 발명의 ZnCo2O4 나노입자는 X선 회절분석(XRD)로 측정한 결과, 결정 크기(crystallite size)가 10 내지 200 nm, 바람직하게는 20 내지 80 nm, 더욱 바람직하게는 30 내지 60 nm이다. 또한 상기 나노입자의 포화 자화율은 0.01 내지 5.00 emu/g, 바람직하게는 0.50 내지 3.00 emu/g이다.
이러한 본 발명의 ZnCo2O4 나노입자는 고밀도 자기 기록 및 마이크로파 장치, 자성 유체, 흡착제, 안료 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
{실시예}
실시예 1
먼저 전구물질 수용액을 준비하였다. 이를 위해 Co(NO3)3(0.2M)과 Zn(NO3)2(0.1M)를 각각 코발트 산화물과 아연 산화물의 전구물질로 사용하였고, 이를 각각 증류수에 용해시켜 코발트염 수용액과 아연염 수용액을 준비하였다(Zn:Co 몰비 = 1:2). 분산 유기용매로는 사이클로헥산(시그마 알드리치)를, 계면활성제로는 폴리(옥시에틸렌)노닐페닐에테르(Igepal CO-520, 알드리치, 미국)를 사용하였다.
사이클로헥산 100ml에 상기 계면활성제 40ml를 첨가하고 2시간 동안 혼합시켜 계면활성제 용액을 얻었다.
이어서 상기 코발트염 수용액과 아연염 수용액을 30분 동안 혼합하여 혼합 수용액을 얻은 다음, 이를 상기 계면활성제 용액에 물:계면활성제의 몰비(R)가 각각 4:1이 되도록 첨가하고 다시 30분 동안 혼합하여 역마이크로에멀젼을 준비하였다(수용액 수준에서의 Zn 몰비는 0.4가 되도록 조절).
상기 마이크로에멀젼을 급속 교반하고 5분간 평형상태 후, 암모니아수(NH4OH(28%), 대정케미칼, 한국) 5~10ml를 상기 마이크로에멀젼에 첨가하였다. 그런 다음 에탄올로 세척하여 잔여 계면활성제를 제거하고, 600℃에서 2시간 동안 건조/소결하여 분말 형태의 ZnCo2O4 나노입자를 수득하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 계면 활성제 용액에서 물:계면활성제의 몰비를 6:1로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 분말 형태의 ZnCo2O4 나노입자를 수득하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 계면 활성제 용액에서 물:계면활성제의 몰비를 8:1로 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하여 분말 형태의 ZnCo2O4 나노입자를 수득하였다.
실시예 1 내지 실시예 3의 측정
상기와 같이 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 나노분말의 특성을 다음과 같이 측정하였다:
먼저 나노분말의 열적 특성을 열중량분석기(Thermogravimetry; TG)와 차등 열분석(Differential thermal analysis; DTA) 기술(SCINCO, STA 1500)로 측정하였다.
나노분말의 상 조성(phase composition)은 X선 회절분석(XRD, 필립스 X'pert MPD PW3040, 네덜란드)를 이용하여 2°/min의 스캔 속도로 20°내지 80°범위에서 2θ에 걸쳐 분석하였다.
수득된 입자의 형상은 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM, Jeol 2000FXII, 일본)을 사용하여 관찰하였다. TEM 연구용 샘플은 Cu 그리드에 지지된 카본 필름 상에 제조된 클러스터 용액의 액적(drop)을 추가하여 제조하였다.
나노분말의 자성 특성은 진동 시료형 자력계(Vibratiing Sample Magneto-meter; VSM)을 이용하여 298K에서 측정하였다.
도 2는 물/계면활성제 몰비(R)에 따른 ZnCo2O4 나노분말의 XRD 패턴을 나타낸 것이다. 여기에서, (a) R=4, (b) R=6, (c) R=8이다. 관찰된 회절피크는 ZnCo2O4 스피넬 구조(JCPDS Card No.23-1390)의 표준 패턴과 일치하였다. 다른 결정상은 소결된 시료에서 발견되지 않았다. XRD 피크는 나노분말(나노입자) 제조시 물/계면활성제의 몰비가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다.
도 3은 물/계면활성제 몰비에 따른 ZnCo2O4 나노분말의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 여기에서, (a) R=4, (b) R=6, (c) R=8이다. 도 3에서 보면, 합성된 ZnCo2O4 나노분말의 평균크기는 R값이 4에서 8로 높아짐에 따라 16nm에서 35nm로 증가하고 있고, 각각 크기가 균일함을 알 수 있다. 또한 형태는 거의 구형에 가까우며, 확장형의 입자크기분포를 보였다. SAED 패턴으로부터, 제조된 ZnCo2O4 나노입자가 좋은 결정성임을 알 수 있었다.
도 4는 물/계면활성제 몰비에 따른 ZnCo2O4 나노분말의 자성 특성을 나타낸 것이다. 여기에서, 도 4a는 (a) R=4(실시예 1), 도 4b는 (b) R=6(실시예 2), 도 4c는 (c) R=8(실시예 3)이다. VSM 분석으로부터 상기 나노분말은 상자성 특성을 보임을 확인할 수 있다.
이상의 결과로부터, 물/계면활성제 몰비에 따른 ZnCo2O4 나노분말의 입자크기, 결정크기 및 자화 포화율(추론값)을 정리하여 하기 표 1에 나타내었다.
R=4인 실시예가 실시예 1, R=6인 실시예가 실시예 2, 그리고 R=8인 실시예가 실시예 3이다.
실시예 물/계면활성제 몰비(R) 결정 크기
(XRD, nm)		 입자 크기
(TEM, nm)		 자화 포화율
(Ms, emu/g)
실시예 1 4 35 16 0.88200
실시예 2 6 40 23 1.9625
실시예 3 8 48 35 1.3544
표 1에서 보듯이, 물/계면활성제 몰비가 4에서 8로 커질수록 ZnCo2O4 나노분말의 입자크기, 결정크기 및 자화 포화율 또한 모두 증가함을 알 수 있다.
실시예 4
물/계면활성제의 몰비를 8, 소결온도를 각각 400℃, 600℃, 800℃로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 분말 형태의 ZnCo2O4 나노입자를 수득하였다.
도 5는 소결온도에 따른 상기 ZnCo2O4 나노분말의 XRD 패턴을 나타낸 것이다. 여기에서, (a) 소결온도 = 400℃, (b) 소결온도 = 600℃, (c) 소결온도 = 800℃이다. 관찰된 회절 피크는 ZnCo2O4 스피넬 구조(JCPDS Card No.23-1390)의 표준 패턴과 일치하였다. 또한 소결온도에 400℃에서 800℃로 높아질수록, 합성된 나노입자의 결정화(crystallinity)도 증가되는 것으로 나타났다.
도 6은 소결온도에 따른 상기 ZnCo2O4 나노분말의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 여기에서, (a) 소결온도 = 400℃, (b) 소결온도 = 600℃, (c) 소결온도 = 800℃이다. 도 6에서 보면, 합성된 ZnCo2O4 나노분말의 평균크기는 소결온도가 높아질수록 합성된 ZnCo2O4 나노분말의 평균 크기도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 SAED 패턴으로부터, 제조된 ZnCo2O4 나노입자가 좋은 결정성임을 알 수 있었다.
이상의 내용으로부터 본 발명의 제조방법에 의할 경우 균일한 입자크기의 상자성 및 스피넬 결정구조를 가지는 구형의 ZnCo2O4 나노입자를 용이하게 제조할 수 있고, 특히 물/계면활성제 몰비, 소결온도 등을 조절함으로써 상기 나노입자의 입자크기, 결정크기, 결정화도, 자화 포화율 등을 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을을 예시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 분산 유기용매와 계면활성제를 혼합하여 계면활성제 용액을 제조하는 단계;
    상기 계면활성제 용액에 코발트염 수용액과 아연염 수용액을 첨가하여 에멀젼을 제조하는 단계;
    상기 에멀젼에 염기성 물질을 첨가하여 반응시키는 단계; 및
    상기 단계에서 얻어진 반응물을 세척한 후 건조 및 소결하여 ZnCo2O4 나노입자를 얻는 단계를 포함하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에멀전에서 물과 계면활성제 몰비는 2:1 내지 10:1의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분산 유기용매는 포화된 고리화 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분산 유기용매는 사이클로헥산, 사이클로헵탄, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제를 사용하는 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 소디움 비스(2-에틸헥실)술포네이트, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코발트염 또는 상기 아연염은, 코발트 또는 아연의 염화물, 질산염, 황산염, 아세트산염 또는 옥살산염인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코발트염과 아연염은 Zn:Co의 몰비가 1:2가 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 물질은 암모니아수, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬, 테트라메틸암모니아수 또는 탄산나트륨인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 세척은 에탄올, 아세톤, 이소프로판올, 메탄올, 톨루엔, 메톡시 에탄올,헵탄 및 증류수로 구성된 그룹 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 건조 및 소결은 400~800℃에서 30분~5시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되고, 상자성 및 스피넬 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 나노입자는 평균 입자 크기가 1 내지 100 nm 크기이고, 구형 모양인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 나노입자는 X선 회절 분석(XRD)로 측정한 결정 크기(Crystallite size)가 10 내지 200 nm인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 나노입자의 포화 자화율은 0.01 내지 5.00 emu/g인 것을 특징으로 하는 ZnCo2O4 나노입자.
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