KR20130127018A - 나노 입자를 포획하고 있는 층상이중수산화물 또는 혼합금속수산화물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층상이중수산화물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 입자를 포획하고 있는 층상이중수산화물 및 혼합금속산화물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 나노입자-층상이중수산화물 복합체는 온화한 조건에서 생성이 가능하여, 대량생산 및 생산단가 절감이 가능하다. 또한 크기 등의 물성이 조절된 합성 나노입자들을 이용하여 복합체를 만들기 때문에 복합체의 특성 제어가 가능하다. 본 발명의 나노입자-층상이중수산화물은 층상이중수산화물로서 음이온교환체, 촉매지지체, 전자재료, 광학코팅재료, 자외선 흡수체, 광촉매 등 여러 응용분야에서 사용할 수 있으며, 나노입자와 나노입자를 포획하고 있는 모체의 상호작용에 따른 특성이 추가적으로 부여될 수 있다. 합성된 복합체는 나노 입자를 둘러싼 층상이중수산화물 구조를 이루게 되기 때문에 기체나 수분과 같은 외부물질의 침투를 줄여줄 수 있어, 나노 입자를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 한편, 복합체 내에서의 나노입자의 공간적 구속력이 커지게 되어 열이 가해졌을 때의 서로 phase 분리나 뭉침을 방지할 수 있다. 양자점 나노입자-층상이중수산화물 또는 혼합금속산화물 복합체는 금속산화물 또는 층상이중수산화물이 양자점의 표면 보호층으로 작용하여 발광특성 향상과 같은 현상을 도모할 수 있다.

Description

나노 입자를 포획하고 있는 층상이중수산화물 또는 혼합금속수산화물 및 그 제조 방법{SYNTHESIS OF LAYERED DOUBLE HYDROXIDE OR MIXED OXIDE EMBEDDING NANOPARTICLES}

본 발명은 층상이중수산화물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 입자를 포획하고 있는 층상이중수산화물 및 혼합금속산화물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

2차원 금속 수산화물은 2가 또는 3가 금속이온과 수산화이온의 8면체 구성단위로 이루어진다. 2가 금속 이온으로는 아연, 마그네슘, 코발트, 니켈, 철 이온 등이 사용될 수 있고 3가 금속이온으로는 알루미늄, 크롬, 갈륨 이온 등이 사용될 수 있다. 2차원 금속 수산화물은 임의적으로 분포하고 있는 3가 금속 이온의 존재에 의해서 전체적으로 양전하를 띤다. 일반적으로 수용액에서 합성되는데 수용액 내의 음이온 (예: 탄산이온 (CO₃ ^{2 -}))들과 정전기적 인력에 의해서 도 1과 같이 양전하 판과 음이온이 교대로 존재하는 구조를 이루고 있다.

이러한 층상이중수산화물의 열처리를 통해서 생성되는 혼합금속산화물은 높은 안정성을 가지며 2가 금속 이온과 3가 금속 이온의 여러 조합에 따라서 다양한 광학적, 전기적, 자기적 특성을 가질 수 있다.

한편, 층상이중수산화물이 개질하여 새로운 성질을 부여하는 시도들이 이루어지고 있는데, 예를 들어, PCT/EP2006/069206에서는 고무입자와 결합할 수 있는 층상이중수산화물을 개시하고 있다. 층상이중수산화물과 고무에 결합될 수 있는 유기 음이온을 도입함으로써 제조된다. 개질된 층상이중수산화물은 고무와 결합되어 나노 복합체로 사용된다.

그러나, 여전히 층상이중수산화물에 보다 다양한 특성을 부여하여 새로운 용도를 사용할 수 있는 방안에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 층상이중수산화물을 개질하여 새로운 특성을 가지는 층상이중수산화물 제조 방법을 개발하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 층상이중수산화물을 개질하여 새로운 특성을 가지는 층상이중수산화물을 개발하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 개질된 층상이중수산화물을 이용하여 혼합금속산화물을 개발하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 2가 및 3가 금속 양이온 수용액을 수산화 이온 및 음이온 나노입자와 반응시키는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시에 있어서, 2가 및 3가 금속 양이온 수용액을 수산화 이온 및 음이온 나노입자와 반응은 2가 금속 및 3가 금속 이온 수용액에 수산화 이온 및 음이온 나노입자를 첨가하여 공침시키는 것을 특징으로 한다. 상기 수산화 이온은 NaOH 수용액 형태로 사용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 나노입자는 층상 이중수산화물의 층간에 삽입될 수 있는 수 나노에서 수백 나노 크기의 입자로 이해된다. 상기 나노 입자의 원료로는 금속, 반도체, 무기물 등을 사용할 수 있다. 금속 나노입자는 금속 입자나 또는 실리카와 같은 물질에 금속이 코팅된 입자일 수 있으며, 상기 금속은 단일 금속 또는 합금일 수 있다. 상기 반도체 나노 입자는 반도체 화합물로 이루어진 양자점과 같은 입자이며, 일 예로 Cd, Se, Zn, S 등의 화합물들이 코어/쉘 형태를 이루는 양자점일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 LDH와 반응할 수 있는 음이온성기를 가지는 나노입자이다. LDH와 반응할 수 있는 음이온성기의 예로는 카르복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 니트레이트, 포스페이트 및 포스포네이트 등이다.

본 발명에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 LDH와 반응할 수 있는 음이온 작용기와 나노입자에 결합할 수 있는 표면 결합기를 가지는 양쪽 관능성 화합물을 나노입자와 반응시켜 제조될 수 있다.

본 발명에 있어서, 양쪽 관능성 화합물은 LDH와 반응할 수 있는 음이온성기, 예를 들어, 카르복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 니트레이트, 포스페이트 및 포스포네이트를 포함하며, 바람직하게는 카르복실레이트이다.

또한, 나노입자의 표면에 화학적으로 결합할 수 있는 표면 결합기, 예를 들어, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 히드록실, 클로라이드, 브로마이드, 아민, 에폭시, 티올, 비닐, 디설파이드, 폴리설파이드, 카르바메이트, 암모늄, 설폰산, 설핀산, 설포늄, 포스포늄, 포스핀산, 이소시아네이트, 히드라이드, 이미드, 니트로소벤질, 디니트로소벤질, 페놀, 아세톡시, 사이놀기, 디사이놀기 및 무수물이 있ㅇ으며, 바람직하게는 금나노 입자 등에 쉽게 결합할 수 사이놀기 또는 다이사이놀기이다.

상기 양쪽 관능성 화합물은 적어도 2개의 탄소 원자, 바람직하게는 적어도 6개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 적어도 8개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 적어도 10개의 탄소 원자를 포함하며, 통상 1,000개 이하의 탄소 원자, 바람직하게는 500개 이하의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 100개 이하의 탄소 원자를 포함한다.

본 발명에 따른 적절한 양쪽 관능성 화합물은 리포산이다.

본 발명에 있어서, 상기 음이온성 나노입자는 수용액에서 양이온을 띤 2차원 금속 수산화물이 형성되기 시작하는 시점에서 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명은 일 측면에서, 하기 화학식(1)로 표현되는 LDH 층간에 음이온 나노 입자가 삽입된 나노입자-LDH 복합체를 제공한다.

(1)

여기서, M^{2 +}는 2가 금속 이온, 예컨대 Zn^{2 +}, Mn^{2 +}, Ni^{2 +}, Co^{2 +}, Fe^{2 +}, Cu^{2 +}, Sn^{2 +}, Ba²⁺, Ca^{2 +} 및 Mg^{2 +}이며, M^{3 +}은 3가 금속 이온, 예컨대 Al^{3 +}, Cr^{3 +}, Fe^{3 +}, Co^{3 +}, Mn^{3 +}, Ni³⁺, Ce^{3 +}및 Ga^{3 +}이며, m 및 n은 m/n이 1 내지 10이 되는 값을 가지며, b는 0 내지 10 범위의 값을 가지며, X는 당 분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 적당한 음이온일 수 있으며, 적어도 일부가 음이온 나노입자에 형성된 음이온이다. 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 음이온의 예로는 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 니트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트, 포스페이트 등이며, 및 케긴-이온(Keggin-ions)을 포함한다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 나노입자의 크기는 형성되는 복합체의 구조상 10 nm 이하가 적절하다. 또한 상기 나노입자와 이중금속수산화물의 무게비는 복합체 구조상 1/50 이하가 적절하다.

본 발명은 다른 일 측면에서, 층간에 나노입자가 삽입된 층상이중수산화물을 가열하여 산화시키는 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 실시에서, 2가 금속 및 3가 금속 이온수용액에 음이온 나노입자를 첨가하여 공침시켜 나노입자-LDH의 복합체를 제조하고, 이를 열처리하여 혼합금속산화물을 제조하는 방법으로 이루어진다.

본 발명은 일 측면에서, 금속 나노입자 또는 양자점;및 LDH에서 유래된 혼합금속산화물로 이루어진 복합체를 제공한다.

본 발명의 나노입자-층상이중수산화물 복합체는 온화한 조건에서 생성이 가능하여, 대량생산 및 생산단가 절감이 가능하다. 또한 크기 등의 물성이 조절된 합성 나노입자들을 이용하여 복합체를 만들기 때문에 복합체의 특성 제어가 가능하다.

본 발명의 나노입자-층상이중수산화물은 층상이중수산화물로서 음이온교환체, 촉매지지체, 전자재료, 광학코팅재료, 자외선 흡수체, 광촉매 등 여러 응용분야에서 사용할 수 있으며, 나노입자와 나노입자를 포획하고 있는 모체의 상호작용에 따른 특성이 추가적으로 부여될 수 있다. 합성된 복합체는 나노 입자를 둘러싼 층상이중수산화물 구조를 이루게 되기 때문에 기체나 수분과 같은 외부물질의 침투를 줄여줄 수 있어, 나노 입자를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 한편, 복합체 내에서의 나노입자의 공간적 구속력이 커지게 되어 열이 가해졌을 때의 서로 phase 분리나 뭉침을 방지할 수 있다.

양자점 나노입자-층상이중수산화물 또는 혼합금속산화물 복합체는 금속산화물 또는 층상이중수산화물이 양자점의 표면 보호층으로 작용하여 발광특성 향상과 같은 현상을 도모할 수 있다.

도 1은 양전하를 띠는 2차원 층들로 구성된 무기 점토의 모식도이다.
도 2는 표면에 작용기를 가지는 나노입자의 구조 모식도이다.
도 3은 금속 이온 전구체, 수산화이온, 나노입자를 포함한 수용액 반응을 통한 나노입자-층상이중수산화물 복합체 형성 모식도이다.
도 4는 유기 용매에서 합성된 CdSe/CdS/ZnS 나노 입자의 리포산 표면 치환 모식도이다.
도 5는 CdSe/CdS/ZnS 나노 입자의 형광 스펙트럼이다.
도 6은 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 형광 스펙트럼이다.
도 7은 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 X-선 회절분석 그래프이다.
도 8은 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 주사전자현미경 이미지이다.
도 9는 열처리를 통한 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체와 CdSe/CdS/ZnS 나노입자의 형광 변화이다.
도 10은 합성된 금 나노입자 수용액의 흡광 스펙트럼 및 3 μM 금 나노입자 수용액 이미지이다.
도 11은 합성 후 수용액에 분산되어 있는 층상이중수산화물과 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체 이미지이다.
도 12는 층상이중수산화물과 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 흡광 스펙트라이다.
도 13은 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 주사전자현미경 이미지와 이미지 영역의 정성분석을 위한 EDS 스펙트럼이다.
도 14는 층상이중수산화물과 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체, 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체를 공기 중에서 400℃ 2시간 열처리해서 생성된 금 나노입자-혼합금속산화물 복합체의 흡광 스펙트라이다.

양전하를 띠는 2차원 금속 수산화물이 수용액에서 형성되는 과정의 시작 시점에서, 표면에 작용기를 가지는 나노입자를 첨가하여, 두 물질 간 정전기적 인력 또는 배위결합에 의한 결합을 유도함으로써 나노입자-층상이중수산화물 복합체를 형성한다. 또한, 제조된 복합체를 열처리하여 나노입자-혼합금속산화물 복합체를 형성한다.

표면에 작용기를 가지는 나노입자 및 그 제조 방법을 도 2와 같이 도식적으로 표현하면, LDH에 결합할 수 있는 음이온 작용기와 나노입자에 결합할 수 있는 표면 결합기를 가지는 양쪽 관능성 화합물을 나노입자에 도입한다.

표면 결합기는 나노입자의 표면과 결합하며, 음이온 작용기 영역은 나노 입자의 가장 바깥쪽에 위치하여 음전하 특성 및 금속과의 배위 결합 특성 등을 나노입자에 부여하게 된다.

나노입자-층상이중수산화물 또는 혼합금속산화물 복합체 형성원리는 도 3을 참조하여 설명한다. 수용액에 2가 금속 이온 전구체, 3가 금속 이온 전구체 그리고 용액에 염기성 환경을 부여하는 물질을 넣은 용액을 교반하면서 반응 조건에서 음전하를 띠는 기능성 분자체로 표면이 도포된 나노입자를 넣어준다. 수용액을 교반하면서 특정한 온도로 유지시키면, 도 3(가)와 같이 염기환경이 형성되어 수용액 내에 수산화이온 (OH^-)이 풍부하게 존재하게 되며, 도 3(나)와 같이 양전하를 띠는 2가 또는 3가 금속 이온들과 음전하를 띠는 수산화이온들 간의 결합에 의한 8면체 구성단위를 기반으로 이루어진 2차원 금속수산화물이 형성되게 된다.

2차원 금속수산화물은 3가 금속 이온을 포함하고 있기 때문에 전체적으로 양전하를 띠게 되고, 수용액에 금속 이온 전구체와 염기성 환경을 부여하는 물질을 투입하는 반응의 시작 시점에, 표면의 작용기에 의해 음전하를 띠는 나노입자를 수용액에 첨가한다.

도 3 (나)와 (다)에 도시된 바와 같이, 반응 초기에 음전하를 띠는 작용기를 가지는 나노입자를 첨가하게 되면 양전하를 띤 전구체 또는 2차원 금속 수산화물과 같은 중간체와 음전하를 띠는 기능기를 가지는 나노입자가 정전기적 인력 또는 작용기와 금속이온간의 배위결합에 따라 결합하게 되어, 반응이 진행되면서 도 4 (라)와 같이 나노입자를 포함하는 층상이중수산화물 복합체가 형성된다.

이러한 층상이중수산화물은 층간이 정전기적 인력에 의해 결합되어 있으므로 상대적으로 약한 구조적 유지력을 가진다. 따라서 열에너지가 가해지거나 산화환경이 되었을 때, 층간이중 수산화물은 구조가 변하면서 혼합금속산화물로 전환된다.

이하 구체적인 실시예에서는 층상이중수산화물의 2가 이온은 아연 이온, 3가 이온은 알루미늄이온을 사용하였고 여러 가지 나노 입자 중에서 양자점 (CdSe/CdS/ZnS,핵/껍질/껍질) 또는 금속(금) 나노 입자를 도입하였다.

실시예 1: 양자점나노입자-층상이중수산화물 복합체.

CdSe / CdS / ZnS 나노 입자의 음전하 표면 개질

CdSe/CdS/ZnS를 다음과 같은 방법으로 제조하였다. Octadecene, oleylamine을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 100 ℃로 가열하면서 진공 상태, 질소 주입상태를 번갈아 바꾸어 주어 결국 주변 환경을 질소 기체로만 가득 채운 환경으로 바꾸어 준다. 이후 둥근 바닥 플라스크의 온도를 섭씨 300 도까지 올리고, 각각 카드뮴(Cd)과 셀레늄(Se)을 따로 녹인 Octadecene 용액을 Cd:Se = 1:5 의 비율로 동시에 고온의 플라스크에 넣어 준다. 이 때, Cd 대 Se 의 비율은 원하는 나노 입자의 크기에 따라 조절될 수 있다. 이후 반응 용기인 플라스크를 천천히 식혀 유기 용매에 분산된 CdSe 나노 입자를 얻는다. 얻어진 CdSe 나노입자를 120℃의 octadecene, oleylamine 용매가 담긴 둥근 바닥플라스크에 분산시킨 후, 카드뮴(Cd)과 황(S)을 같이 녹인 octadecene 용액을 Cd:S = 1:1 의 비율로 동시에 넣어준다. 추가로, 140 ℃ 로 앞서의 나노입자 용액을 가열하여 아연(Zn)과 황(S)을 같이 녹인 octadecene 용액을 Zn:S = 1:1 의 비율로 동시에 넣어준다. 이후 반응 용기인 플라스크를 천천히 실온까지 식혀 유기 용매에 분산된 약 8 nm 정도의 지름을 가진 CdSe/CdS/ZnS 나노입자를 얻는다.

유기 용매에서 합성된 CdSe/CdS/ZnS 나노 입자를 클로로포름에 분산시켰다. 리포산이 과량으로 용해되어 있는 수용액과 정제된 나노 입자가 있는 클로로포름을 상온에서 교반한다. 리포산이 가진 디시올(dithiol)이 카르복실산(carboxylic acid) 또는 1차아민(primary amine)표면 결합 그룹으로 작용하는 유기 분자 리간드에 비해 CdSe/CdS/ZnS 나노 입자와 강한 표면 결합력을 가지고 있어, CdSe/CdS/ZnS 나노입자 표면의 유기 분자 리간드가 리포산으로 리간드 치환되면서 수용액 층으로 분산되었다. 클로로포름 층은 층분리 후 제거하고 수용액 층만을 투석하여 수용액 내에 존재하는 여분의 리간드를 제거하여 도 4와 같이, 리포산 표면 치환된 CdSe/CdS/ZnS 나노 입자를 얻었다. 도 5에서와 같이, CdSe/CdS/ZnS 나노입자는 615 nm 파장의 형광 peak를 가지며, 흡광제타 전위는 콜로이드 입자 표면의 전하의 종류와 크기 분석에 사용된다. 리포산 표면 치환된 나노 입자의 제타 전위는 -41.2 mV이었다.

CdSe / CdS / ZnS 나노입자- 층상이중수산화물 복합체 합성

상온에서 0.01 M 아연 나이트레이트, 0.003 M 알루미늄 나이크레이트 수용액을 교반하면서 0.01 M 암모니아와 상기 제조된 0.5 μM CdSe/CdS/ZnS 나노입자를 넣어주고 24시간 동안 교반하면서 온도를 상온으로 유지시킨다.

반응이 끝난 후에 원심분리기를 이용하여 나노입자-층상이중수산화물 복합체를 가라앉힌 후에 상등액을 제거한 후 증류수에 재분산시켰다. 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 형광을 분석하였으며, 도 6과 같이 615 nm의 파장에서 형광이 존재하는 것을 통해, 양자점의 존재를 확인하였다. CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체에 대해, X-선 회절분석을 실시하였다. 도 7에서와 같이, CdSe/CdS/ZnS 나노입자의 양이 상대적으로 적기 때문에 피크가 나타나지 않고 층상이중수산화물의 피크만 판별되었다. CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체를 주사전자현미경(SEM)으로 분석한 결과, 도 8에서와 같이, 판상 형상을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

CdSe / CdS / ZnS 나노입자-혼합금속산화물 복합체 합성

CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체가 분산되어 있는 수용액을 유리기판 위에 떨어뜨리고, 이를 건조시킨 후 (조건 기재해 주시기 바랍니다:몇 도에서 얼마 동안)열처리하여 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-혼합금속산화물 복합체를 형성하였다.

CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체가 분산되어 있는 수용액을 유리기판 위에 떨어뜨리고, 이를 60℃에서 12시간 건조시킨 후 열처리하여 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-혼합금속산화물 복합체를 형성하였다.

도 9 (가)는 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물을 질소 분위기에서 200?로 열처리한 후의 형광 그래프이다. 도 9 (나)에서와 같이 같은 조건의 열처리에서 CdSe/CdS/ZnS 나노입자의 경우 형광 특성이 사라지는 것과는 달리 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 경우 열처리 시간에 따라서 형광 감소가 거의 일어나지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서 특정 조건의 열처리를 통한 CdSe/CdS/ZnS 나노입자-혼합금속산화물 복합체 형성 후에도 복합체가 형광을 유지하는 것을 알 수 있다.

실시예 2: 금속나노입자-층상이중수산화물 복합체.

음전하를 띤 금 나노입자 제조

HAuCl₄, 리포산, NaBH₄를 각각 20 μmol, 1 μmol, 40 μmol이 용해되어 있는 10 mL 수용액을 상온에서 교반하면서 3시간 동안 반응시킨 후에 환원된 리포산을 4 μmol 더 넣어준 후에 3시간 동안 추가로 상온에서 교반시킨다. 이를 정제하여 리포산이 표면에 결합되어 있는 금 나노입자가 분산된 수용액을 얻는다.

이 수용액의 흡광 스펙트럼을 통해 도 10에서와 같이 513 nm의 파장 부근에서 peak가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 수화된 입자의 크기를 동적광산란방식 입도분석기를 통해서 분석해 보면 5.2 nm 임을 알 수 있고 제타 전위는 -35.4 mV 이다. 따라서 음전하를 띠는 분자체가 표면에 결합되어 있는 금 나노입자가 합성되었음을 알 수 있다.

금 나노입자- 층상이중수산화물 복합체 합성

상온에서 0.01 M 아연 나이트레이트, 0.003 M 알루미늄 나이크레이트 수용액을 교반하면서 0.01 M 암모니아와 0.125 μM 금 나노입자를 넣어주고 24시간 동안 교반하면서 온도를 상온으로 유지시킨다.

반응이 끝난 후에 원심분리기를 이용하여 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체를 가라앉힌 후에 상등액을 제거한다. 도 11에서와 같이, 상등액을 제거한 후 증류수에 재분산시킨다. 이를 도 12에서와 같이, 흡광 특성을 통해 500 nm와 600 nm의 파장 사이에서 금 나노입자에 의한 peak가 존재하는 것을 확인하였다.

알루미늄 포일 위에 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체가 분산되어 있는 수용액을 떨어뜨린 후에 건조시켰다. 도 13에서와 같이, 주사전자현미경 (SEM)관찰을 통해 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 형상이 판상구조를 가짐을 확인하였으며, 도 13 (나)와 같이, 전자현미경과 연동되어 있는 EDS 정성분석의 금 peak를 통해 금 나노입자가 존재하는 것을 확인하였다.

금 나노입자-혼합금속산화물 복합체 합성

금 나노입자-층상이중수산화물 복합체가 분산되어 있는 수용액을 유리기판 위에 떨어뜨린 후 건조시킨 후, 400℃로 2시간 동안 열을 가해주어 금 나노입자-혼합금속산화물 복합체를 형성하였다. 도 14에서와 같이, 열처리를 통해 형성된 금 나노입자-혼합금속산화물 복합체의 흡광 peak의 상대적인 크기가 금 나노입자-층상이중수산화물 복합체의 peak 보다 증가한 것을 관찰할 수 있다.

Claims (20)

1. 2가 및 3가 금속 양이온 수용액을 수산화 이온 및 음이온 나노입자와 반응시키는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 LDH의 층간에 삽입되는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 나노입자에 LDH와 반응할 수 있는 음이온기가 형성된 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 음이온기는 카르복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 니트레이트, 포스페이트 및 포스포네이트로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 금속 나노입자, 반도체 나노입자, 및 무기물 나노입자로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택된 나노입자에 음이온이 형성된 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음이온 나노 입자는 음이온이 형성된 양자점인 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 2가 금속은 Zn^{2 +}, Mn^{2 +}, Ni^{2 +}, Co^{2 +}, Fe^{2 +}, Cu^{2 +}, Sn^{2 +}, Ba²⁺, Ca^{2 +} 및 Mg^{2 +}으로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되며, 상기 3가 금속은 Al³⁺, Cr^{3 +}, Fe^{3 +}, Co^{3 +}, Mn^{3 +}, Ni^{3 +}, Ce^{3 +}및 Ga^{3 +}으로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
8. 제1항에 있어서, 나노입자와 결합되지 않은 음이온을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
9. 제1항에 있어서, 2가 및 3가 금속 양이온 수용액에 수산화 이온 및 음이온 나노입자가 첨가되어 공침되는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체 제조 방법.
10. 층간에 나노입자가 삽입된 층상이중수산화물을 가열하여 산화시키는 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 층간에 나노입자가 삽입된 층상이중수산화물은 2가 및 3가 금속 양이온 수용액을 수산화 이온 및 음이온 나노입자와 반응시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 제조 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 나노입자는 금속 나노입자 또는 양자점인 것을 특징으로 하는 혼합금속산화물 제조 방법.
13. LDH 층간에 음이온 나노입자가 삽입된 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH 복합체.
14. 제13항에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 금속 나노입자인 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH 복합체.
15. 제13항에 있어서, 상기 음이온 나노입자는 양자점 나노입자인 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH 복합체.
16. 제13항에 있어서, 상기 음이온은 카르복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 니트레이트, 포스페이트 및 포스포네이트로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체.
17. 제13항에 있어서, 상기 나노입자-LDH 복합체는 판상의 복합체인 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체.
18. 제13항에 있어서, 상기 나노입자와 LDH의 복합체의 중량비는 1/50 이하인 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체.
19. 제13항에 있어서, 상기 나노입자의 크기는 10 nm 이하 인 것을 특징으로 하는 나노입자-LDH의 복합체.
20. 금속 나노입자 또는 양자점;및 LDH에서 유래된 혼합금속산화물로 이루어진 복합체.

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