KR20160025338A - 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제, 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제, 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 흡착제는 흡착 물질을 용이하게 흡착시킬 수 있으며, 특정 물질을 선택적으로 흡착할 수 있는 효과를 지니고 있다.

Description

주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제, 및 이의 제조방법{Adsorbents having a Wrinkle Silica Nanoparticle and Method of Preparation of the same}
본 발명은 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
1992년 모빌사의 연구그룹이 계면활성제를 템플레이트(Template)로 이용하여 균일한 기공크기와 거대 비표면적을 가지는 나노 다공성 실리카 재료의 합성(C.T. Kreage et al., Nature, 710, 359, 1992)을 성공한 이래 나노 다공성 재료는 흡착제, 촉매, 센서, 광에너지 디바이스 등 광범위한 분야에서 그 응용이 기대되고 있다.
나노 다공성 재료는 흡착제로서 오염물질의 흡착, 향료의 흡착 및 약물 흡탈착 등의 역할을 수행할 수 있다. 그 중 실리카 나노 입자는 생물의학적 용도, 즉, 약물 전달 물질로 사용될 잠재력이 큰 물질이며, 이는 실리카 나노 입자가 견고하고, 표면적이 크며, 화학적으로 비활성이고, 표면을 용이하게 개질할 수 있기 때문이다.
또한, 유기 또는 무기 미량 오염물질을 제어하는 방법으로 나노 다공성물질을 사용한 흡착 등이 고려될 수 있다. 그 중 최근 가장 많은 관심을 받고 있는 공정 중의 하나가 흡착과 분리 공정을 조합한 공정이다. 나노 다공성 재료를 사용하는 흡착 공정은 수중 미량 오염물질 외에 다양한 유무기 오염물을 흡착함으로써 저분자량의 오염물을 선택적으로 흡착할 수 있으나, 이 분야에 대해서는 아직 연구가 미흡한 실정이다.
따라서, 다양한 유기 또는 무기 물질을 흡착할 수 있는 물질에 대한 개발이 필요하여, 본 연구진에서는 표면적이 넓으며, 물질 접근성이 용이하여 다양한 물질을 흡착할 수 있는 흡착제에 관하여 연구하고자 하였다.
C.T. Kreage et al., Nature, 710, 359, 1992
본 발명은 높은 표면적을 가지는 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 사용하여, 유기물 또는 무기물을 용이하게 흡착할 수 있으며, 특정 물질을 선택적으로 흡착, 대상 물질의 탈착 여부 및 탈착 속도를 조절할 수 있는 흡착제 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 포함하는 흡착제를 제공한다.
또한, 본 발명은 (1)주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 준비하는 단계;
(2)상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자에 유기물 또는 무기물을 첨가하여 표면을 개질하는 단계; 및
(3)상기 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 침전 및 정제하는 단계를 포함하는 본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제 제조방법을 제공한다.
본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제는 표면적이 높아 흡착 물질을 용이하게 흡착할 수 있다.
또한, 특정 물질을 선택적으로 흡착할 수 있으며, 선택 물질의 재탈착 여부와 탈착 속도를 조절할 수 있는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 흡착제는 생산성이 우수하고, 제조 단가가 저렴하여 경제적으로 우수한 장점이 있다.
도 1은 제조예 1에서 제조한 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 SEM 사진이다.
도 2는 제조예 1에서 제조한 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 TEM 사진이다.
도 3은 실시예 1 내지 실시예 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 TGA 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 실시예 3 내지 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 지방족 탄화수소의 흡착 정도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 실시예 3 내지 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 방향족 탄화수소의 흡착 정도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 실시예 3 내지 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 알데하이드, 알코올 및 아세테이트 화합물의 흡착 정도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 실시예 3 내지 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 케톤 및 테르펜 화합물의 흡착 정도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 4 내지 도 7의 결과를 요약한 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 포함하는 흡착제에 관한 것이다.
본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자는 유기물 또는 무기물의 흡착 물질을 흡착할 수 있는 흡착제이며, 흡착물질을 보다 용이하게 흡착하기 위하여, 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 표면을 유기물 또는 무기물로 개질시켜, 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 표면과 흡착 물질 간의 상호작용으로 인하여 흡착 물질을 보다 효과적으로 흡착할 수 있다.
상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 표면을 개질하기 위한 유기물 또는 무기물은 흡착하고자 하는 물질과 상호 작용을 일으킬 수 있는 물질이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 아민기, 안트라센기, 실란기, 에폭시기, 치올기, 설폰산기, 카르복실기, 페닐기 및 지방족 탄화수소기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 이상을 포함하는 화합물, 또는 상기 군으로부터 선택되는 1종 이상을 리간드로 포함하는 금속 착화합물을 사용한다. 또한, 상기 금속 착화합물의 금속은 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 금(Au), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 루비듐(Rb) 및 유로퓸(Eu)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 표면 개질을 위한 유기물 또는 무기물로 보다 바람직하게는 실리카와 공유결합 할 수 있는 실란기를 포함하는 화합물, 또는 금속 착화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 표면을, 흡착하고자 하는 물질과 강한 상호작용을 하는 유기물 또는 무기물로 개질함으로써 특정 물질들의 선택적 흡착 및 흡착 효율의 향상 효과를 얻을 수도 있다.
상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자(Wrinkle Silica Nanoparticle; WSN)는 실리케이트를 전구체로 하여 형성된 나노 입자로 주름 형태의 표면을 갖는 것을 말하며, 보다 자세하게는 상기 주름은 실리카 나노 입자 내부로부터 방사형으로 이루어져 있다.
일반적으로 메조기공상(mesoporous) 나노 입자는 구형의 실리카 나노 입자에 기공이 형성된 형태인 반면, 상기 실리카 나노 입자는 표면이 주름 형태를 이루며, 메조기공상 나노 입자의 기공과 같이 주름 사이의 빈 공간이 생겨 특정한 기능성 물질 즉, 촉매, 효소, 항체, 형광물질, DNA 및 단백질 등이 위치할 수 있고, 상기 기능성 물질을 운반하는 역할을 수행할 수 있다. 나아가 일반적인 메조기공상 나노 입자의 기공은 직경이 작아서 적용이 가능한 기능성 물질의 크기가 제한되지만, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 경우, 주름 간의 간격이 메조기공상 나노 입자에 위치하기 어려운 크기의 기능성 물질까지 위치할 수 있어 이에 대한 운반이 가능하게 된다.
상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자는 주름의 간격이 5 내지 80nm이고, 바람직하게는 주름의 간격이 10 내지 50nm, 더욱 바람직하게는 주름의 간격이 20 내지 50nm이며, 주름의 두께는 5 내지 15nm인 실리카 나노 입자이다.
또한, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 직경은 10nm 내지 100μm인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100 내지 400nm이다. 또한, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 유효표면적(BET)은 10 내지 10,000 m2/g 인 것이 바람직하다.
본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 포함하는 흡착제는 기질 상에 도포하여 사용할 수 있으며, 상기 기질은 그 종류가 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 유리 또는 플라스틱 등이 사용된다.
본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제는 기상에 존재하는 유기 및/또는 무기물의 흡착뿐만 아니라, 수계상에 존재하는 유기 및/또는 무기물의 흡착에도 사용될 수 있다. 모세관 형태를 갖는 기존의 메조기공 물질들에 비하여 고유의 기하학적 특징을 갖는 본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제는 동일한 수준의 질량 및 표면적 대비 흡착 효율이 뛰어나며, 다양한 물질의 흡착이 가능하다.
또한, 본 발명은 본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 포함하는 흡착제의 제조 방법을 제공하며, 하기 단계를 거쳐 본 발명의 흡착제를 제조할 수 있다.
(1)주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 준비하는 단계;
(2)상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자에 유기물 또는 무기물을 첨가하여 표면을 개질하는 단계; 및
(3)상기 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 침전 및 정제하는 단계를 통하여 본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제를 제조한다.
상기 (1)단계의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자는 주름이 실리카 나노 입자 내부로부터 방사형으로 이루어져 있는 형태이며, 주름의 간격이 5 내지 80nm이고, 바람직하게는 주름의 간격이 10 내지 50nm, 더욱 바람직하게는 주름의 간격이 20 내지 50nm이며, 주름의 두께는 5 내지 15nm인 실리카 나노 입자이다.
또한, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 직경은 10nm 내지 100μm인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100 내지 400nm이다. 또한, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 유효표면적(BET)은 10 내지 10,000 m2/g 인 것이 바람직하다.
상기 (2)단계에서는 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 표면을 유기물 또는 무기물로 개질시켜야 한다. 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자는 흡착 하고자 하는 물질과 강한 상호 작용을 일으켜, 선택적이고 보다 효율적으로 흡착 물질을 흡착시킬 수 있다.
상기 표면 개질에 사용되는 유기물 또는 무기물은 흡착하고자 하는 물질과 상호 작용을 일으킬 수 있는 물질이라면 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 아민기, 안트라센기, 실란기, 에폭시기 치올기, 설폰산기, 카르복실기, 페닐기 및 지방족 탄화수소기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 이상을 포함하는 화합물, 또는 상기 군으로부터 선택되는 1종 이상을 리간드로 포함하는 금속 착화합물을 사용한다. 또한, 상기 금속 착화합물의 금속은 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 금(Au), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 루비듐(Rb) 및 유로퓸(Eu)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 표면 개질을 위한 유기물 또는 무기물로 보다 바람직하게는 실리카와 공유결합 할 수 있는 실란기를 포함하는 화합물, 또는 금속 착화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기물 또는 무기물은 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 총 중량 대비 0.1 내지 10배의 중량으로 첨가되어 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 표면을 개질시킬 수 있다.
상기 (3)단계에서는 표면 개질이 완료된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 원심분리를 이용하여 침전 시킨 후, 수득하여 정제 및 건조하여 최종적으로 흡착제를 얻을 수 있다.
또한, 상기 (3)단계에서 제조된 흡착제를 기질에 도포하는 단계를 추가하여 본 발명의 흡착제를 제조할 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1. 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 제조
계면활성제로 세틸피리디늄 브로마이드(cetylpyridinium bromide) 28.44g, 염기성 물질로 요소(urea) 18g을 물 900mL에 용해시켰다. 이후 유기용매로 시클로헥산(cyclohexane) 900mL, 조용매로 부탄올(n-butanol) 60mmol을 추가로 첨가한 후, 실리케이트로 테트라에틸오소실리케이트(tetraethylorthosilicate, TEOS) 80.4mL을 첨가하였다. 상기 혼합용액을 25℃에서 30분간 강하게 교반시킨 후 반응온도 70℃에서 24시간 반응시켰다.
이후, 상기 혼합용액을 원심분리하여 나노 입자를 침전시켰고, 아세톤 및 증류수를 사용하여 3회 정제한 뒤 건조시켰다. 1M 농도의 염산(HCl) 및 에탄올의 혼합액에 상기 나노 입자를 10mg/mL의 농도로 분산시키고, 24시간 동안 상온에서 유기물을 제거한 뒤, 에탄올과 원심분리를 통해 3회 정제한 후 건조시켜, 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 제조하였다(도 1 및 도 2).
<표면 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 제조>
실시예 2. 아민기로 표면 개질( WSN - DETAS )
상기 실시예 1에서 제조한 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 0.5g을 에탄올 100mL에 넣고 강하게 교반시켜 잘 분산시켰다.
이후, 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 무게의 50 중량%에 해당하는(3-트리메톡시실리프로필)디에틸렌트리아민((3-trimethoxysilylpropyl)diethylenetriamine, DETAS) 242.75μL를 첨가하여 상온에서 24시간 동안 반응시켰다.
이후, 상기 용액을 원심분리하여 나노 입자를 침전시키고, 에탄올을 사용하여 3회 정제를 거친 뒤 건조시켜, 표면이 아민기로 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 제조하였다.
실시예 3. 안트라센으로 표면 개질( WSN - ANTH )
열중량분석기를 이용하여 상기 실시예 2에서 제조한 표면이 아민기로 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 표면에 노출된 아민기의 양을 정량화하고, 9-(클로로메틸)안트라센(9-(Chloromethyl)anthracene)을 표면에 노출된 아민기 보다 1.5배 많은 양인 55.5mg을 에탄올 60 mL에 넣고 용해시켜 안트라센 용액을 제조하였다.
이후, 환류(reflux)를 하면서 반응온도를 70℃로 상승시켰다. 상기 안트라센 용액에 상기 실시예 1에서 합성된 표면이 아민기로 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 1.5g을 넣고 24시간 동안 반응시켰다.
반응 완료 후, 상기 용액을 원심분리하여 나노 입자를 침전시키고, 에탄올을 사용하여 3회 정제를 거친 뒤 건조시켜, 표면이 안트라센으로 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 제조하였다.
실시예 4. DIS 로 표면 개질( WSN - DIS )
상기 실시예 3의 9-(클로로메틸)안트라센 대신에, 1,3-비스(3-클로로프로필)테트라키스-(트리메틸실록시)디실록세인(1,3-bis(3-chloropropyl)tetrakis-(trimethylsiloxy)disiloxane, DIS) 138.8μL를 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 표면이 DIS로 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 제조하였다.
실시예 5. OCTD 로 표면 개질( WSN - OCTD )
상기 실시예 3의 9-(클로로메틸)안트라센 대신에, 1,2-에폭시옥타데칸(1,2-epoxyoctadecane, OCTD) 82.2mg를 첨가한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 표면이 OCTD로 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 제조하였다.
실험예 1. 표면 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 흡착 물질 및 흡착 정도 측정
상기 실시예 1에서 제조한 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자 및 실시예 3 내지 5에서 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자를 각각 100mg을 취하여 Glass tube(1/4"X9cm) 안에 넣고 양 끝단을 glass wool로 막아 흡착관 튜브를 제작하였다.
제작한 튜브의 세척을 위하여 ATC-1200 tube conditioner 장비를 이용하여 고순도 질소(99.999%)를 분당 100mL로 흘려주며, 280℃에서 3시간 동안 잔류 유기물질을 탈착시켰다. 세척이 끝난 튜브들은 양단을 밀봉하고 50mL 바이알에 넣어서 흡착실험 전까지 4℃에서 습기 및 다른 이물질이 내부로 유입되지 않도록 냉장 보관하였다.
흡착실험을 위하여 44종의 휘발성 유기화합물 표준용액을 500ppm으로 제조하였다. 사용된 휘발성 유기화합물 표준물질은 액체상 표준혼합물질(100 ppm, Janpanese indoor air standards mixture, Supelco)을 사용하였다.
제조된 표준 용액은 300℃에서 기화시켜 고순도 질소를 이동상으로 하여 분당 80mL의 속도로 흡착관에 주입시켰다. 주입이 끝나고 흡착이 완전히 끝날 때까지 기다리기 위하여 4분 30초 동안 이동상(고순도 질소)을 흘려주었다.
휘발성 유기화합물 44종이 흡착된 튜브들은 가스크로마토그래프에 열탈착장치(TD : Thermal Desorption, Shimadzu, Japan)가 직접 연결된 가스크로마토그래프/질량분석기 (GC/MS, GC-2010, Shimadzu GC-2010, Japan) 시스템을 사용하여 흡착 정도를 측정하였다. 기기 분석용 가스는 고순도 헬륨(99.999%)을 사용하였다.
지방족 탄화수소의 흡착 결과에서, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 3 내지 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자는 높은 흡착율을 보였으며, 특히, 표면이 개질된 실시예 3 내지 5의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 흡착 정도가 우수하였다(도 4). 또한, 방향족 탄화수소의 흡착 결과는 지방족 탄화수소의 흡착 결과에 비해 상대적으로 더욱 우수한 흡착 정도를 보였다(도 5).
알데하이드, 알코올 및 아세테이트 화합물의 흡착 결과에서는 노난올과 테칸올의 흡착에서는 실시예 1의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 흡착 정도가 실시예 3 내지 5의 표면 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 흡착에 비하여 우수하게 나타났으며, n-부탄올과 n-부틸 아세테이트에서는 반대의 결과가 관찰되었다(도 6). 케톤과 테르펜의 흡착 정도를 관찰한 결과에서는 메틸이소부틸케톤에서만 실시예 4의 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자(WSN-DIS)만 실시예 1의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자에 비하여 매우 낮은 흡착 정도를 보였으며, 다른 물질에서는 모두 실시예 1의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자에 비하여 실시예 3 내지 5의 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자에서 높은 흡착 정도를 보였다(도 7).
따라서, 본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자는 유기물 및/또는 무기물을 매우 우수하게 흡착할 수 있다는 것을 실험을 통하여 알 수 있었다(도 8).
실험예 2. 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자의 수계 흡착량 측정
상기 실시예 1에서 제조한 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자와 기존에 널리 사용되고 있는 비정질 실리카 나노입자 및 MCM-41 유형의 메조기공 실리카 나노 입자를 이용한 수계 흡착량을 비교하고자 하였다.
증류수 10 mL에 형광염료인 Rhodamine B 1 mg을 용해시킨 수용액을 3 개체 준비하고, 각 수용액에 실시예 1에서 제조한 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자, 비정질 실리카 나노입자 및 MCM-41 유형의 메조기공 실리카 나노입자를 각각 분산시킨 뒤, 10분간 교반하여 형광염료가 입자들에 흡착되도록 하였다. 이후 원심분리를 통하여 입자들을 용액에서 분리한 뒤, 용액 내에 잔류한 형광 염료의 양을 분석하여 각 실리카 나노입자들에 흡착된 염료의 양을 계산하였으며, 하기 표 1에 결과 값을 나타내었다.
유효표면적(BET) (m2/g) 염료 흡착량 (mg) 입자의 흡착 용량
(질량%)
실시예 1 573 0.84 8.4
비정질 실리카 나노입자 11 0.058 0.58
MCM-41 메조기공 실리카 나노입자 1074 0.71 7.1
상기 표 1의 결과에서, 일반적인 질소 흡탈착법으로 측정한 유효 표면적(BET)은 통상적인 MCM-41 유형의 메조기공 실리카 나노 입자가 실시예 1의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자보다 높았지만, 수계상 물질 흡착 능력(염료 흡착량 및 입자의 흡착 용량)은 실시예 1의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노 입자가 더욱 우수한 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제는 기상뿐만 아니라, 수계상에서도 우수한 흡착 능력을 지니고 있다고 할 수 있다.

Claims (15)

  1. 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 포함하는 흡착제.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 흡착제는 유기물 또는 무기물로 표면 개질된 것을 특징으로 하는 흡착제.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 유기물 또는 무기물은 아민기, 안트라센기, 실란기, 에폭시기, 치올기, 설폰산기, 카르복실기, 페닐기 및 지방족 탄화수소기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 이상을 포함하는 화합물, 또는 상기 군으로부터 선택되는 1종 이상을 리간드로 포함하는 금속 착화합물인 것을 특징으로 하는 흡착제.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 금속 착화합물의 금속은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 금(Au), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 루비듐(Rb) 및 유로퓸(Eu)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착제.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 흡착제는 기질에 도포하여 사용하는 것을 특징으로 하는 흡착제.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 주름 간격은 5 내지 80nm인 것을 특징으로 하는 흡착제.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 주름 두께는 5 내지 15nm인 것을 특징으로 하는 흡착제.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 직경은 10nm 내지 10μm인 것을 특징으로 하는 흡착제.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 유효표면적(BET)은 10 내지 1000m2/g인 것을 특징으로 하는 흡착제.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자의 주름은 실리카 나노 입자 내부로부터 방사형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡착제.
  11. (1)주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자(Wrinkle Silica Nanoparticle, WSN)를 준비하는 단계;
    (2)상기 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자에 유기물 또는 무기물을 첨가하여 표면을 개질하는 단계; 및
    (3)상기 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 침전 및 정제하는 단계를 포함하는 청구항 2의 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 포함하는 흡착제 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 유기물 또는 무기물은 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자 총 중량 대비 0.1 내지 10배의 중량으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 흡착제 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 유기물 또는 무기물은 아민기, 안트라센기, 실란기, 에폭시기, 치올기, 설폰산기, 카르복실기, 페닐기 및 지방족 탄화수소기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 이상을 포함하는 화합물, 또는 상기 군으로부터 선택되는 1종 이상을 리간드로 포함하는 금속 착화합물인 것을 특징으로 하는 흡착제 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 금속 착화합물의 금속은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 금(Au), 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe), 구리(Cu), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 루비듐(Rb) 및 유로퓸(Eu)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착제 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서, 상기 침전 및 정제된 표면이 개질된 주름진 표면을 갖는 실리카 나노입자를 기질에 도포하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착제 제조방법.
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