KR20160119090A - 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법 및 그 담지체 - Google Patents
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Abstract
나노콜로이드 입자끼리의 응집을 억제하여 콜로이드 용액의 고농도화가 가능하고, 장기간 저장해도 입자 사이즈가 유지되며, 재분산도 용이한 나노콜로이드 입자 담지체가 얻어지는 제조방법을 제공한다. 계면활성제 용액 중에서 용해 또는 팽윤한 다당류계 고분자를 얻는 공정과, 상기 용해 또는 팽윤한 다당류계 고분자를 나노콜로이드 입자가 분산매에 분산된 나노콜로이드액과 혼합하는 공정을 갖는 제조방법에 의해, 다당류계 고분자에 나노콜로이드 입자가 담지된 담지체를 얻는다.
Description
본 발명은 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 얻어지는 나노콜로이드 입자 담지체에 관한 것이다.
나노콜로이드 입자를 예를 들어 연료 전지나 배기가스 정화용 촉매로서 사용하는 경우, 세라믹스나 고분자 등의 기재를 금속 나노콜로이드 용액에 침지하고, 흡착시키는 것이 실시되고 있다. 이 때, 나노콜로이드 입자의 비표면적이 클수록 촉매작용도 향상되므로, 콜로이드 용액 중의 나노콜로이드 입자의 고농도화가 요구되고 있다. 그러나 한편, 입자를 고농도화하면 입자끼리의 응집에 의한 조대화(粗大化)가 발생하기 쉬워지므로, 이 응집의 억제도 필요해진다.
이들의 상반되는 요구를 만족시키기 위해, 하나의 분자 내에 소수기와 친수기를 갖는 분산제나 보호제를 첨가하고 나노콜로이드 입자의 표면에 흡착시켜, 입자를 포함시킴으로써, 나노콜로이드 입자끼리의 응집을 억제하고 분산성을 높여 고농도의 나노콜로이드 입자 분산액을 얻는 것이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
그러나, 이와 같이 나노콜로이드 입자를 분산제에 의해 포함한 경우, 나노콜로이드 입자에 기대되는 촉매작용 등이 분산제에 의해 저해된다는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2에는 폴리염화비닐 등의 비닐계 고분자의 표면에 환원제를 이용하여 금 미립자를 부착시켜 고분자 재료를 얻는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는 셀룰로스를 주성분으로 하는 섬유에 백금족 원소를 함유하는 촉매를 담지시킨 고체 촉매가 개시되고, 이 고체촉매는 예를 들어 촉매를 함유하는 용액 중에 상기 섬유를 함침시킨 후 건조시킴으로써 얻어지는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이들 특허문헌 2, 3에 기재된 방법에서는 고농도의 담지체가 얻어지기 어렵다는 문제를 갖는다.
또한, 특허문헌 4에는 셀룰로스 나노섬유의 표면에 금속 나노 입자를 담지시킨 복합체가 개시되어 있다. 그 제법으로서는, 표면에 카르복실기 또는 카르복실레이트기를 갖는 셀룰로스 나노섬유의 이들의 기에 금속화합물을 결합시킨 후, 환원제를 가하는 것 등에 의해, 상기 카르복실기 등에 결합된 금속화합물을 환원하여 금속 나노 입자로 하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 나노콜로이드 입자 담지체는 고농도하에서 조제했을 때 담지된 나노콜로이드 입자가 조대화되는 등, 입자직경을 제어하는 것이 곤란하다는 문제를 갖는다.
또한, 특허문헌 5에는 금속 은 콜로이드를 피브릴화 셀룰로스에 담지시킨 소취지(消臭紙)가 개시되고, 이는 수용성 은 화합물을 양이온성 계면활성제 및 복합금속수소화물(환원제)의 존재하에서 환원하여 얻어지는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 다량으로 사용하는 계면활성제에 의해 금속 콜로이드 입자가 포함되므로, 촉매 등의 다른 분야에 적용할 수는 없다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여, 담지체에 나노콜로이드 입자를 담지시킨 나노콜로이드 입자 담지체로서 상기의 과제를 해결하는 담지체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 나노콜로이드 입자끼리의 응집이 발생하지 않으므로 콜로이드 용액의 고농도화가 가능하고, 장기간 저장해도 입자 사이즈가 유지되고, 나노콜로이드 입자의 표면이 계면활성제에 의해 거의 피복되지 않고, 재분산도 용이한 나노콜로이드 입자 담지체, 및 그 담지체가 간편한 수단에 의해 얻어지는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법은 상기의 과제를 해결하기 위해, 계면활성제 용액 중에서 용해 또는 팽윤한 다당류계 고분자를 얻는 공정과, 상기 용해 또는 팽윤한 다당류계 고분자를, 나노콜로이드 입자가 분산매에 분산된 나노콜로이드액과 혼합하는 공정을 갖고, 상기 다당류계 고분자에 나노콜로이드 입자가 담지된 담지체를 얻는 방법으로 한다.
상기 제조방법에서는, 나노콜로이드 입자로서 금, 은, 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 오스뮴, 이리듐, 및 구리로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 및/또는 1종 또는 2종 이상의 금속의 합금의 입자가 사용 가능하다.
또한, 계면활성제로서는 제4급 암모늄염 및 카르복실산염으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용 가능하다.
상기 계면활성제의 사용량은 나노콜로이드 입자 100 질량부에 대해서 1~10 질량부의 범위 내가 바람직하다.
상기 다당류계 고분자로서는, 셀룰로스, 키틴 및 키토산으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 다당류계 고분자는 평균 섬유 직경이 20~1000㎚의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명의 나노콜로이드 입자 담지체는 상기 본 발명의 제조방법에 의해 제조되고 나노콜로이드 입자가 상기 계면활성제를 통하여 상기 다당류계 고분자에 담지되어 있는 것으로 한다.
상기 나노콜로이드 입자의 담지량은 상기 다당류계 고분자 100 질량부에 대해서 1~15 질량부의 범위 내로 할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 나노콜로이드 입자끼리의 응집에 의한 조대화(2차 응집)이 억제되고, 장기간의 보관에 의해 침전된 경우이어도, 용기를 가볍게 흔드는 등의 간편한 조작에 의해 재분산이 가능한 나노콜로이드 입자 담지체가 얻어진다.
상기 나노콜로이드 입자 담지체에서는, 첨가된 계면활성제를 통하여 나노콜로이드 입자가 다당류계 고분자에 흡착되어 있다고 생각되지만, 그 나노콜로이드 입자는 계면활성제에 의해 포함되지 않고, 상기 흡착부분을 제외하고는 입자표면의 대부분의 부분이 노출되어 있으므로, 나노콜로이드 입자가 본래 갖는 촉매작용 등의 저하가 거의 없다는 효과도 갖는다.
또한, 본 발명에서 사용하는 상기 다당류계 고분자는 종류가 특별히 한정되지 않고, 계면활성제를 첨가함으로써, 나노콜로이드 입자가 다당류계 고분자에 담지되는 비율이 증가하고, 또한 보존시에도 계면활성제를 사용하지 않는 경우와 비교하여 입자직경이 장기에 걸쳐 안정하다는 효과도 갖는다.
또한, 나노콜로이드 입자의 형성과 나노콜로이드 입자 담지체의 형성이 동시에 실시되는 종래 기술과는 달리, 나노콜로이드 입자를 형성하는 공정(나노콜로이드액을 조정하는 공정)과, 조정한 나노콜로이드액과 셀룰로스 나노섬유의 분산액을 혼합시켜 나노콜로이드 입자 담지체를 형성하는 공정이 별개로 이루어져서, 이와 같이 독립된 프로세스에서 나노콜로이드 입자를 조제할 수 있으므로, 담지시키는 나노콜로이드 입자의 조성을 보다 자유롭게 제어할 수 있다. 예를 들어, 종래의 방법인 환원제를 사용하여 고분자 표면에 금속 나노콜로이드 입자를 석출시키는 방법에서는 곤란했던, 고용체나 혼정(混晶)의 나노콜로이드 입자를 셀룰로스 나노섬유로 담지시키는 것도 가능해진다.
또한, 상기와 같이 독립된 프로세스이므로, 나노콜로이드 입자를 간편하게 대량으로 합성할 수 있고, 또한 나노콜로이드 입자 담지체를 상온, 상압하에서 환경 부하가 적은 프로세스에 의해 대량으로 제조하는 것이 가능해진다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 나노콜로이드 입자 담지체는 상기와 같이, 다당류계 고분자에 나노콜로이드 입자가 담지된 것이고, 계면활성제 용액과 혼합하여 용해 또는 팽윤시킨 다당류계 고분자를, 나노콜로이드 입자가 분산매에 분산된 나노콜로이드액과 혼합하는 공정을 포함하는 제조방법에 의해 얻어진다.
본 발명에서 사용하는 나노콜로이드 입자는 평균입자직경 1~100㎚의 입자이고, 예로서는 금, 은, 동 이외에, 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 오스뮴, 이리듐 등의 백금족 등의 금속입자를 들 수 있다. 또한, 이들 금속 1종 또는 2종 이상을 포함하는 합금의 입자이어도 좋다. 나노콜로이드액은 이와 같은 나노콜로이드 입자가 분산매에 분산된 액체이다.
분산매의 예로서는 물, 이소프로필알콜(IPA), N-메틸피롤리돈(NMP), 메탄올, 에탄올, 톨루엔 등을 들 수 있고, 이들에 한정되지 않는다. 단, 분산이 용이한 점에서 물이 바람직하다.
나노콜로이드액은 상기 나노콜로이드 입자를 공지의 방법으로 상기 분산매에 분산함으로써 제조할 수 있고, 시판되어 있는 것을 적절하게 이용할 수도 있다. 그 제조방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 금 나노콜로이드는 테트라클로로금(Ⅲ)산(H[AuCl4])을, 은 나노 콜로이드는 질산은을, 각각 액 중에서 환원제로 환원하는 방법에 의해 얻어진다. 환원제로서는, 수소화 붕소 나트륨이나 시트르산 나트륨, 아스코르브산 나트륨 등을 사용할 수 있다.
다음에, 본 발명에서 담지체로서 사용하는 다당류계 고분자는 단당분자가 100 단위 이상 결합하여 이루어진 고분자이다. 다당류계 고분자는 섬유상을 이루고, 비표면적이 크므로, 그와 같은 다당류계 고분자의 표면에 나노콜로이드 입자를 담지시킴으로써 나노콜로이드 입자의 고농도화가 가능해진다.
다당류계 고분자의 분산매로서는, 물 또는 IPA, NMP, 메탄올, 에탄올, 톨루엔 등의 유기용매에 의해 용해 또는 팽윤 가능한 것이면 특별히 한정되지 않지만, 기재가 친수성이고 분산이 용이한 점 등에서 물이 바람직하다.
다당류계 고분자의 예로서는, 셀룰로스, 아세틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스, 키틴, 키토산, 아밀로오스, 덱스트린, 글리코겐, 아가로오스, 카라기난 등을 들 수 있고, 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다.
그 중에서도 천연 셀룰로스, 키틴, 키토산은 친수성이고, 분산매로서 물을 사용할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 저렴한 가격으로 조달하기 쉬운 점에서도 바람직하다.
다당류계 고분자는 미분말인 것이 바람직하고 평균섬유직경이 20~1000㎚인 것이 바람직하며, 20~200㎚인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 미세한 입자를 사용함으로써 비표면적을 보다 크게 하고, 나노콜로이드 입자를 대량으로 담지할 수 있다.
다음에 본 발명에서 사용하는 계면활성제는 특별히 한정되지 않고, 음이온계, 양이온계, 비이온계 중 어느 것도 사용 가능하다. 음이온계 계면활성제의 예로서는, 모노알킬 황산염, 알킬폴리옥시에틸렌 황산염, 알킬벤젠설폰산염, 모노알킬인산염, 카르복실산염 등을 들 수 있다. 양이온계 계면활성제의 예로서는, 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염, 알킬벤질디메틸암모늄염 등의 제4급 암모늄염을 들 수 있다. 비이온계 계면활성제의 예로서는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 지방산 소르비탄에스테르, 알킬폴리글루코시드, 지방산 디에탄올아미드, 알킬모노글리세릴에테르 등의 비이온계 활성제 등을 들 수 있다. 나노콜로이드 입자의 흡착효율이 높은 점에서, 상기 제4급 암모늄염 또는 카르복실산염이 바람직하다. 계면활성제는 본 발명의 목적에 반하지 않는 범위이면 2종 이상을 병용할 수도 있다.
계면활성제는 미리 용매에 용해시켜 계면활성제 용액으로 하고 나서, 상기 다당류계 고분자와 혼합하는 것이 바람직하다. 단, 다당류계 고분자를 먼저 용매 중에서 용해 또는 팽윤시키고 나서, 이들에 계면활성제를 가하는 방법을 취하는 것도 가능하고, 또는 용매에 다당류계 고분자와 계면활성제를 동시에 투입하고, 혼합하여 다당류계 고분자를 용해 또는 팽윤시키는 방법을 취할 수도 있다.
여기에서 사용 가능한 용매의 예로서는, 물 또는 IPA, NMP, 메탄올, 에탄올, 톨루엔 등을 들 수 있지만, 계면활성제의 용해가 용이한 점 등에서, 물이 바람직하다.
계면활성제의 사용량은 그 종류에도 따르지만, 고형분 환산으로 나노콜로이드 입자 100 질량부에 대해서 1~10 질량부가 바람직하고, 1~5 질량부가 보다 바람직하다. 1 질량부 이상이면, 본 발명에서 목적으로 하는 나노콜로이드 입자의 고농도화가 실시되기 쉬워진다. 한편, 10 질량부 이하이면, 계면활성제는 실질적으로 나노콜로이드 입자의 다당류계 고분자로의 흡착에 사용될 뿐이고, 상기 다당류계 고분자에 흡착되지 않고 용액 중에 유리되는 양은 무시할 수 있을 정도가 되어, 나노콜로이드 입자의 표면이 계면활성제에 의해 거의 포함되지 않고 노출된 상태가 된다고 생각된다.
다당류계 고분자를 상기 계면활성제 용액에 용해시키거나, 또는 계면활성제 용액으로 팽윤시키고, 이 다당류계 고분자 및 계면활성제를 포함하는 용액을, 상기 나노콜로이드 입자가 분산매에 분산된 나노콜로이드액과 혼합함으로써, 나노콜로이드 입자가 다당류계 고분자에 담지된 담지체를 얻을 수 있다. 나노콜로이드 입자 담지량은 통상의 용도에서는 다당류계 고분자 100 질량부에 대해서 1 질량부 이상으로 하고, 필요에 따라서 15 질량부 이상이라는 고농도의 담지체를 얻는 것도 가능해진다.
담지체를 형성시키기 위한 구체적 조작 및 조건은, 특별히 한정되지 않고, 상기 혼합 후, 예를 들어 실온에서 혼합함으로써 바로 나노콜로이드 입자 담지체가 형성된다. 얻어진 담지체는 원심분리기에 설치하여, 상등액으로서 분리된 분산매를 버림으로써 고농도화가 가능하고, 고농도화된 담지체는 물을 가하여, 가볍게 흔듦으로써 용이하게 재분산시킬 수 있는 것이 된다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 배합 비율 등은 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준(질량부, 질량%)으로 한다.
[실시예 1]
(1) 나노콜로이드 입자 분산액의 조제
1ℓ의 유리 비이커에 5℃의 증류수를 868.5g 넣고, 비이커 채로 냉각하여 액체 온도를 5℃로 유지하면서 40mM의 수소화붕소나트륨 수용액 22.5㎖를 투입하고, 마그네틱 교반기를 이용하여 800~900rpm으로 15분간 교반했다. 이어서, 10mM의 질산은 수용액을 16~20초/1방울의 적하 속도로 합계 9㎖ 적하함으로써 은 나노콜로이드 입자 분산액을 얻었다. 적하 종류 후 1일간 정치했다.
(2) 셀룰로스 수분산액의 조제
셀룰로스 나노섬유 수분산액(스기노마신(주)제, BiNFi-s 공업용 단섬유, 2 wt%) 5.0g에 증류수 95.0g을 가하여 유리막대로 예비 분산시킨 후, 초음파 처리에 의해 본 분산을 실시했다. 얻어진 분산액을 상온으로 되돌릴 때까지 정치한 후, 1 wt% 스테아릴트리메틸암모늄클로라이드(STMAC) 수용액을 합계량 10㎕ 적하한 후, 실온하, 마그네틱 교반기를 사용하여 150~350rpm으로 1시간 교반함으로써 셀룰로스 수분산액(분산액 1)을 얻었다.
(3) 나노콜로이드 입자 담지체 분산액의 조제
상기 (1)에서 얻어진 은 나노콜로이드 입자 분산액 92.7g을 유리 비이커에 옮기고, 마그네틱 교반기를 이용하여 350rpm으로 사전 교반하고, 거기에 상기 (2)에서 얻어진 셀룰로스 수분산액 22㎖을 투입하고, 10분간 교반함으로써 나노콜로이드 입자 담지체 분산액을 얻었다. 비이커로부터 교반자를 취출하여 실온에서 1일간 정치했다. 또한 장기안정성을 확인하기 위해 실온에서 1000시간 정치했다.
상기 정치 후의 나노콜로이드 입자 담지체 분산액으로부터 상등액을 제거하고, 회전수 2000rpm으로 3분간 원심 분리하여 액상을 경사법에 의해 제거함으로써, 나노콜로이드 입자 담지체 수분산체의 농축물을 얻었다.
[실시예 2, 실시예 3, 비교예 3]
상기 실시예 1과 동일하게 하여 은 나노콜로이드 입자 분산액을 얻어, 적하 종료후 1일간 정치했다.
1 wt% 스테아릴트리메틸암모늄클로라이드(STMAC) 수용액을 합계량 50㎕ 적하한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 셀룰로스 수분산액 2를 얻었다. 또한, STMAC 수용액을 합계량 100㎕ 적하한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 셀룰로스 수분산액 3을 얻었다. 또한, STMAC 수용액을 사용하지 않았던 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 셀룰로스 수분산액 4를 얻었다.
얻어진 다당류계 고분자 분산액 중, 표 2에 나타낸 것을 각각 사용한 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 나노콜로이드 입자 담지체 분산액을 각각 조제하고 실온에서 1일간 및 1000시간 정치한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 액상을 제거함으로써 나노콜로이드 입자 담지체 수분산체의 농축물을 얻었다.
[실시예 4]
(1) 나노콜로이드 입자 분산액의 조제
1ℓ의 유리 비이커에 5℃의 증류수를 787.5g 넣고, 비이커 채로 냉각하여 액체 온도를 5℃로 유지하면서 40mM의 수소화붕소나트륨 수용액 22.5㎖를 투입하고, 마그네틱 교반기를 사용하여 800~900rpm으로 15분간 교반했다. 이어서, 1mM의 테트라클로로금(Ⅲ)산(H[AuCl4]) 수용액을, 16~20초/1방물의 적하속도로 합계 90㎖ 적하함으로써 금 나노콜로이드 입자 분산액을 얻었다. 적하 종료 후 1일간 정치했다.
(2) 셀룰로스 수분산액의 조제
1 wt% 스테아릴 트리메틸암모늄클로라이드(STMAC) 수용액을 합계량 50㎕ 적하한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 셀룰로스 수분산액 2를 얻었다.
(3) 나노콜로이드 입자 담지체 분산액의 조제
상기 (1)에서 얻어진 금 나노콜로이드 입자 분산액 50.8g과 상기 (2)에서 얻어진 셀룰로스 수분산액(분산액 2)을 사용한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 나노콜로이드 입자 담지체 분산액을 제조하고, 실온에서 1일 및 1000시간 정치한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 액상을 제거함으로써 나노콜로이드 입자 담지체 수분산체의 농축물을 얻었다.
[실시예 5]
(1) 나노콜로이드 입자 분산액의 조제
1ℓ의 유리 비이커에 5℃의 증류수를 859.5g 넣고, 비이커 채로 냉각하여 액체온도를 5℃로 유지하면서 40mM의 수소화붕소나트륨 수용액 22.5㎖를 투입하고 마그네틱 교반기를 사용하여 800~900rpm으로 15분간 교반했다. 이어서 5mM의 염화 팔라듐 수용액을, 16~20초/1방울의 적하 속도로 합계 18㎖ 적하함으로써 팔라듐 나노콜로이드 입자 분산액을 얻었다. 적하 종료 후 1일간 정치했다.
(2) 셀룰로스 수분산액의 조제
1wt% 스테아릴트리메틸암모늄클로라이드(STMAC) 수용액을 합계량 100㎕ 적하한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 셀룰로스 수분산액 3을 얻었다.
(3) 나노콜로이드 입자 담지체 분산액의 조제
상기 (1)에서 얻어진 팔라듐 나노콜로이드 입자 분산액 94.0g과 상기 (2)에서 얻어진 셀룰로스 수분산액(분산액 3)을 사용한 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여 나노콜로이드 입자 담지체 분산액을 조제하고, 실온에서 1일 및 1000시간 정치한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 액상을 제거함으로써 나노콜로이드 입자 담지체 수분산체의 농축물을 얻었다.
[비교예 1]
1ℓ의 유리 비이커에 5℃의 증류수를 868.5g 넣고, 비이커 채로 냉각하여 액체온도를 5℃로 유지하면서 40mM의 수소화 붕소 나트륨 수용액 22.5㎖를 투입하고, 마그네틱 교반기를 사용하여 800~900rpm으로 15분간 교반했다. 이어서, 10mM의 질산은 수용액을, 16~20초/1방울의 적하속도로 합계 9㎖ 적하하여 나노콜로이드 입자 분산액을 얻고, 적하 종료후 1일간 정치했다. 정치 후에도 나노콜로이드 입자 분산액은 안정적이었지만, 은 농도는 대략 10ppm이었다.
[비교예 2]
1ℓ의 유리 비이커에 5℃의 증류수를 868.5g 넣고 비이커 채로 냉각하여 액체온도를 5℃로 유지하면서, 40mM의 수소화 붕소 나트륨 수용액 225㎖을 투입하고 마그네틱 교반기를 사용하여 800~900rpm으로 15분간 교반했다. 이어서 10mM의 질산은 수용액을, 16~20초/1방울의 적하속도로 합계 90㎖ 적하했다. 적하 개시 직후에는 은 나노콜로이드 입자가 분산액 중에 안정적으로 존재하고 있었지만, 계속해서 적하하면 나노콜로이드 입자는 조대화되어 바로 현탁액이 되었다.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 나노콜로이드 입자 담지체 및 비교시료에 대하여 이하와 같이 환산농도를 구하고, 또한 광스펙트럼 해석을 실시함으로써 콜로이드 입자직경을 조사했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
<환산농도>
실시예 3의 나노콜로이드 입자 담지체의 용적을, 메스실린더 등의 기구를 사용하여 측량하고, 동일한 원심조건하에서는 단위중량당의 셀룰로스 나노섬유 압축률에 변화가 없는 것을 가정한 상태에서, 실시예 3의 체적을 기준으로 하여 셀룰로스 나노섬유의 투입 중량에 대응하는 농도를 구했다.
<광스펙트럼 해석>
자외가시분광광도계(시마즈세이사쿠소(주)제, UV-2600, 적분구 ISR-2600사용)을 사용하여, 이하의 조건에서 흡광도 스펙트럼을 계측했다. 또한, 콜로이드 입자직경과 흡수파장에는 선형 관계가 성립되는 것을 전제로 하여, 시료간의 차이의 해석은 흡광도 피크 강도를 규격화함으로써 평균화한 스펙트럼 형상을 비교함으로써 실시했다. 본 해석방법은 가우스 분포에 가까운 형상을 갖는 흡광도 스펙트럼에 적용되고, 구체적으로는 흡광 피크 파장 λp, 반치전폭(半値全幅)(FWHM) 또는 반치반폭(半値半幅)(HWHM)을 수치 데이터의 값으로부터 구하고, 원료인 나노콜로이드 입자 분산액의 평준화된 흡광도 피크, 반치전폭 또는 반치반폭과의 차이를 해석했다. 해석에 앞서, 수 종의 기준시료를 선출하여 희석 조작을 실시하고, 흡광도 0.3~3의 범위에서 규격화함으로써, 피크가 실질적으로 일치하는 것을 확인했다.
셀: polystyrol/Polystyrene REF 67.754 10×10×45㎜ SARSTEDT AG & Co.제
파장범위: 350~800㎜
스캔 속도: 중간속도
오토샘플링 피치: ON
슬릿폭: 1.0㎜
S/R 전환 표준
적산시간: 1.0초
표 2에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1, 2와 같이 고분자에 담지시키지 않는 경우는 고농도이고 안정적인 나노콜로이드 입자 분산액을 얻을 수는 없고, 비교예 3과 같이 계면활성제를 사용하지 않는 경우, 담지체를 형성할 수 없거나, 형성할 수 있었다고 해도 고농도화하기는 곤란했다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 나노콜로이드 입자 담지체는 촉매 등에 이용 가능하다.
Claims (8)
- 계면활성제 용액 중에서 용해 또는 팽윤한 다당류계 고분자를 얻는 공정, 및
상기 용해 또는 팽윤한 다당류계 고분자를, 나노콜로이드 입자가 분산매에 분산된 나노콜로이드액과 혼합하는 공정을 구비하고,
상기 다당류계 고분자에 상기 나노콜로이드 입자가 담지된 담지체를 얻는, 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 나노콜로이드 입자가 금, 은, 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 오스뮴, 이리듐 및 구리로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속 및/또는 상기 1종 또는 2종 이상의 금속의 합금의 입자인 것을 특징으로 하는, 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 계면활성제가 제4 급 암모늄염 및 카르복실산염으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 계면활성제의 사용량이, 상기 나노콜로이드 입자 100 질량부에 대하여 1~10 질량부의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다당류계 고분자가 셀룰로스, 키틴 및 키토산으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다당류계 고분자가 20~1000㎚ 범위 내의 평균 섬유 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 나노콜로이드 입자 담지체의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 제조방법에 의해 제조되고, 상기 나노콜로이드 입자가 상기 다당류계 고분자에 담지되어 있는, 나노콜로이드 입자 담지체.
- 제 7 항에 있어서,
상기 나노콜로이드 입자의 담지량이 상기 다당류계 고분자 100 질량부에 대해서 1~15 질량부의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 나노콜로이드 입자 담지체.
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