KR20170082492A - 현탁된 zno 입자를 함유하는 수성 조성물 - Google Patents

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오드리 발레뜨
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위니베르시테 끌로드 베르나르 리옹 Ⅰ
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Abstract

본 발명은 ZnO 입자의 현탁액 및 카르복실산 작용기와 카르복실산 염 작용기를 함유하는 중합체 안정제를 포함하는 수성 조성물에 관한 것이다.

Description

현탁된 ZNO 입자를 함유하는 수성 조성물{AQUEOUS COMPOSITION CONTAINING SUSPENDED ZNO PARTICLES}
본 발명은 카르복실산 및 카르복실산염 작용기를 갖는 안정제의 존재 하에 현탁된 ZnO 입자를 함유하는 수성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 적용 분야는 특히 광전지에 관한 것이다.
태양 에너지는 세계의 모든 지역에서 자유롭게 사용할 수 있는 재생 가능 에너지원이므로, 이를 전기 에너지로 변환하는 것은 향후 수십 년 동안 중요한 문제가 될 것이다.
일반적으로, 이러한 유형의 변환을 가능하게 하는 장치는 특히 실리콘 기반 광전지, 박막 장치, 헤테로 접합 전지, 또는 하이브리드 무기/유기 전지이다.
이러한 다양한 기술 중에서, 실리콘 기반 장치가 여전히 우위를 점하고 있다. 그러나 이론적 한계는 대략 33.5%이지만 에너지 수율(태양 광/전기 변환)이 일반적으로 25%를 초과하지 않는다는 점을 감안하면 여전히 개선이 필요하다.
이러한 수율 손실(25.5% 미만 대 33.5%)은, 결정질 실리콘이 일반적으로 300 nm 내지 1100 nm 사이이고, 최대 600 nm인 가시 광선 및 근적외선 영역에서만 광자를 흡수할 수 있기 때문이다. 따라서 태양에서 오는 전자기 복사는 실리콘에 의해서만 부분적으로 흡수된다.
그 결과, 실리콘 기반 전지의 수율을 향상시키는 것과 관련한 문제 중 하나는 자외선 또는 적외선 복사의 적어도 일부를 흡수하는 것이다. 실제로, 문제는 자외선 또는 적외선 영역에서 광자를 흡수한 다음 실리콘이 흡수하는 가시 영역에서 광자를 방출하는 것이다. 이러한 기술은 따라서 광자의 에너지를 변화시키는 것에 있다.
이를 달성하기 위해, 실리콘은 자외선 또는 적외선에서 흡광하고 가시 광선에서 재발광할 수 있는 투명한 물질의 층으로 덮일 수 있다.
이 점에 있어서, 산화 아연인 ZnO는 광자가 자외선 영역에서 흡수되고 가시 광선에서 재방출될 수 있음을 보여주었다. 그러나, 이러한 특성은 모든 종류의 ZnO 입자에 대해서 얻어지지는 않으며, 특히 입자의 표면 상태 및 사용된 유기 안정제/리간드에 좌우된다.
또한, 이러한 유형의 재료를 사용하기 위해서는 시간이 지남에 따라 그리고 사용 조건 하에서 안정적인 포장을 필요로 한다. 이러한 재료는 투명해야 하고 사용하기가 용이해야 한다.
본 발명은 시간이 지남에 따라 안정한 상태를 유지하면서, 실리콘 기반 광전지의 수율 향상과 관련된 기술적 과제를 해결하는, 수성 매질에 현탁된 ZnO 입자의 안정한 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 선행 기술의 조성물에 비해 높은 안정성을 제공할 뿐만 아니라, 특히 광전지 분야에서 사용하기에 적합한 발광 수율을 제공하는, 현탁된 ZnO 입자의 수성 조성물에 관한 것이다.
본 출원인은 특정 안정제를 사용하여 ZnO 입자의 안정적인 수성 현탁액을 제조할 수 있다는 것을 발견했다.
더욱 구체적으로, 본 발명은 ZnO 입자의 현탁액 및 카르복실산 작용기와 카르복실산 염 작용기를 함유하는 중합체 안정제를 포함하는 수성 조성물에 관한 것이다.
중합체 안정제는 현탁된 ZnO 입자를 유지시키고 시간이 지남에 따라 필요한 안정성을 제공한다. 이러한 성질은 카르복실산과 카르복실산 염의 작용기의 결합된 존재의 결과이다.
중합체 안정제는 바람직하게는 수용성이다. 다시 말해, 사용 조건 하에서 물에 용해되는 것이 바람직하다.
종래 기술의 조성물과는 대조적으로, 이 현탁액은 건조되어 분말 형태의 조성물을 형성할 수 있다. 분말 형태의 조성물은 이후 물에 재분산될 수 있고 또한 초기 안정성 특성을 가질 수 있다.
중합체 안정제는 특히 다음의 단량체, 즉, 아크릴산 및/또는 메타크릴산; 아크릴산 염 및/또는 메타크릴산 염을 기본으로 할 수 있다. 특히 다음 조합 중 하나일 수 있다.
- 아크릴산; 아크릴산 염;
- 메타크릴산; 아크릴산 염;
- 아크릴산; 메타크릴산 염;
- 메타크릴산; 메타크릴산 염.
이는 또한 아크릴산 및 메타크릴산 및 이들 각각의 염의 혼합물일 수 있다.
특정 실시형태에 따르면, 중합체 안정제는 특히 (메트)아크릴산 및 (메트)아크릴산 염의 공중합체일 수 있다.
(메트)아크릴산이라는 표현은 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 아크릴산 + 메타크릴산의 혼합물을 의미한다.
(메트)아크릴산 염이라는 표현은 아크릴산 염 또는 메타크릴산 염 또는 아크릴산 염 + 메타크릴산 염의 혼합물을 의미한다.
이 경우, 카르복실산 작용기를 갖는 단량체 및 카르복실산 염 작용기를 갖는 단량체의 공중합에 의해 얻어지는 블록 공중합체일 수 있다. 따라서, 이는 카르복실산 작용기를 갖는 하나 이상의 블록 및 카르복실산 염 작용기를 갖는 하나 이상의 블록을 포함하는 블록 공중합체의 형태로 제공될 수 있다. 이는 또한 예를 들어 폴리(아크릴산) 또는 폴리(메타크릴산)과 같은 중합체의 카르복실산 작용기의 부분 중화에 기인할 수 있다.
특정 실시형태에 따르면, 중합체 안정제는 (메트)아크릴산 중합체 및 (메트)아크릴산 염 중합체의 혼합물일 수 있다.
카르복실산 염 및 아크릴산 염은 각각 카르복실레이트 작용기 -C(= O)O- A+ 및 아크릴레이트 작용기 CH2=CH-C(=O)O- A+를 의미하는 것으로 이해되며, 여기서 반대 이온 A+는 바람직하게는 알칼리 금속 또는 암모늄 양이온(4 차, 3 차, 2 차 또는 1 차 암모늄)이다. 반대 이온은 바람직하게는 K+, Na+, Li+, 및 NR4(여기서 R은 1 내지 18 개의 탄소 원자를 함유하는 알킬)과 같은 4 차 암모늄으로 이루어진 군에서 선택된다.
바람직하게, 안정제는 (메트)아크릴 단일중합체 및 (메트)아크릴산 염 단일중합체의 혼합물이다. 이는 특히 폴리(아크릴산)과 폴리(아크릴산나트륨)의 혼합물일 수 있다.
카르복실산 작용기 대 카르복실산 염 작용기의 몰비는 바람직하게 25/75 내지 75/25, 더욱 바람직하게는 35/65 내지 65/35, 더욱 바람직하게는 45/55 내지 55/45, 바람직하게는 대략 50/50이다. 이들 값의 범위는 본 발명에 따른 조성물의 광 발광(photoluminescence) 특성의 최적화를 제공한다. 카르복실산 작용기 대 카르복실산 염 작용기의 몰비는 COOH 및 COO- 기의 개수 간의 비율에 상응한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 카르복실산 작용기 대 카르복실산 염 작용기의 질량비는 바람직하게는 25/75 내지 75/25, 더욱 바람직하게는 35/65 내지 65/35, 더욱 바람직하게는 45/55 내지 55/45, 바람직하게는 대략 50/50이다. 본 실시형태는 중합체 혼합물, 예를 들어 (메트)아크릴산 중합체 및 (메트)아크릴산 염 중합체의 혼합물에 특히 적합하다.
바람직한 방식으로, 중합체 안정제를 구성하는 중합체 또는 중합체들은, 서로 독립적일 필요가 있는 경우, 500 내지 240,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 1000 내지 100,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 1500 및 5000 g/mol의 분자량을 갖는다.
240,000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 중합체(들)를 사용하여 본 발명에 따른 조성물의 양자 수율을 최적화할 수 있다.
"분자량"은 중합체의 평균 분자량을 의미하는 것으로 이해된다. 본 기술 분야의 숙련자는 이의 일반 상식으로 종래의 기술에 따라 이를 측정할 수 있다.
중합체 안정제를 구성하는 중합체 또는 중합체는 또한 카르복실산 또는 카르복실레이트 작용기를 포함하지 않는 하나 이상의 추가의 공단량체를 포함할 수 있다. 이는 특히 비이온성, 양이온성 및/또는 음이온성 단량체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 유형의 공단량체는 특히 (메트)아크릴 아미드 또는 (메트)아크릴아미드 유도체일 수 있다.
통상적으로, 안정제는 ZnO 입자의 수성 조성물의 중량에 대해 0.01 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 0.7 중량%를 나타낼 수 있다. 이 백분율은 특히 안정제가 중합체 혼합물로 구성되는 경우 안정제의 총 질량 백분율(농도)을 나타낸다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, ZnO 입자의 수성 조성물은,
- 240,000 g/mol 이하, 바람직하게는 2000 내지 100,000 g/mol의 분자량을 갖는 폴리((메트)아크릴산), 바람직하게는 폴리(아크릴산); 및
- 240,000 g/mol 이하, 바람직하게는 4000 내지 100,000 g/mol의 분자량을 갖는 폴리((메트)아크릴레이트 나트륨), 더욱 바람직하게는 폴리(아크릴레이트 나트륨)의 혼합물로 구성된, 0.5 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 0.7 중량%의 안정제를 포함한다.
또한, ZnO 입자는 바람직하게는 수성 조성물 중량의 0.01 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%를 나타낸다.
일반적으로, ZnO 입자는 100 나노미터 미만, 더욱 바람직하게는 20 나노미터 미만, 더욱 바람직하게는 2 내지 15 나노미터일 수 있는 평균 직경을 갖는다. 따라서, 더 큰 입자와 관련하여 낮은 투명성의 문제가 방지된다.
이들은 바람직하게는 코어/쉘의 형태를 가지며, 코어는 ZnO로 제조되고 쉘은 중합체 안정제로 제조된다.
또한, ZnO 입자는 바람직하게 결정질이다.
ZnO 입자/중합체 안정제의 질량비는 바람직하게는 40 내지 80%, 더욱 바람직하게는 50 내지 60%이다.
본 발명은 또한 상기한 수성 조성물에서 물을 제거하여 수득되는 건조 조성물에 관한 것이다.
물은 특히 동결 건조 또는 증발에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, 이는 60℃의 온도 및 7 MPa(70 바)의 압력에서 회전 증발기를 사용하여 수행될 수 있다.
물은 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있다. 목적은 조성물 중의 ZnO 입자의 농도를 증가시키는 것일 수 있다. 이 점에 있어서, 위에 언급된 농도 범위는 제조 이후 그리고 물 제거 이전의 조성과 관련이 있음을 강조한다.
실제로, 본 출원인은 전혀 예상치 못한 방식으로, 수성 조성물을 본 기술 분야의 숙련자의 일반 상식의 일부인 임의의 기술로 건조시킨 다음 물을 첨가하여 개질시킬 수 있음을 주목했다. 이후, ZnO 입자를 다시 한번 안정적으로 현탁시킨다. 이에 반해서, 종래 기술의 ZnO 입자의 고체 또는 수성 조성물에 카르복실산 및 카르복실산 염 작용기를 갖는 안정제를 첨가하여 이러한 효과를 얻을 수 없다. 그 결과 생성된 현탁액은 불안정하다.
따라서, 본 발명에 따른 조성물은 농축될 수 있다. ZnO 입자 농도 및 조성물의 점도는 따라서 잠재적인 응용에 따라 용도를 향상시키도록 조정될 수 있다. 점성 조성물은 희석된 조성물보다 더욱 두꺼운 증착을 가능하게 할 수 있다. 이는, 예를 들어, 유리 기반 상에 조성물을 증착시키는 단계를 포함할 수 있는 광전지의 응용 분야에서 특히 중요하다.
본 발명은 또한 ZnO 입자의 현탁액을 포함하는 수성 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음 단계로 구성된다:
- 카르복실산 작용기 및 카르복실산 염 작용기를 함유하는 안정제를 포함하는 수용액의 제조;
- 아연 전구체의 첨가;
- 아연 전구체의 가수분해에 의한 ZnO 입자의 형성;
- ZnO 입자의 현탁액 및 중합체 안정제를 포함하는 수성 조성물의 생성.
이 방법에서, 아연 전구체는 안정제 다음에 첨가된다.
또한, 이 방법은 주위 압력 및 온도에서 바람직하게 사용된다.
사용된 아연 전구체는 가수분해될 수 있다. 이는 특히 ZnR2; Zn(OR)2; Zn(NR2)2; Zn(O-C(=O)R)2로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 여기서R은 1 내지 18 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기, 바람직하게는 1 내지 4 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이다.
바람직한 일 실시형태에 따르면, 아연 전구체는 Zn(Et)2이다.
본 발명은 수성 조성물에 관한 것이지만, 이는 또한 미량의 유기 용매를 포함할 수 있는 것을 배제하지 않는다. 이는 특히 아연 전구체가 유기 용매, 예를 들어, 톨루엔으로 판매되는 경우이다.
이 경우, ZnO 입자 및 안정제의 분말을 생성하기 위해 미량의 용매(및 선택적으로 물)를 제거할 수 있다. 상기한 바와 같이, 이들 ZnO 입자는 이후 물에 재분산되어 입자 현탁액을 다시 생성할 수 있다. 그 결과 생성된 조성물은 미량의 유기 용매가 없다.
본 발명은 또한 광전지, 페인트, 화장품, 직물류, 전자제품(예를 들어, 다이오드, 트랜스듀서, 레이저), 바이오센서 및 항균 및 항오염 코팅의 분야에서 사용하기 위한 현탁된 ZnO 입자의 수성 조성물의 용도에 관한 것이다.
안정제의 존재로 인해, 균질한 현탁액을 수득할 수 있고 ZnO 입자를 기판 상에 균질하게 증착시킬 수 있고, 따라서, 기판의 특성을 개선시킬 수 있다(예를 들어, 살진균제, 살균제, 자외선-가시 변환).
본 발명에 따른 수성 조성물은 광전지 분에에서의 사용에 특히 적합한 많은 이점을 갖는다:
- 조성물을 농축하여 특히 조성물의 점도를 조절하여 이의 사용 및 운반을 용이하게 할 수 있는 가능성;
- 결정질 실리콘의 흡수 범위(300 및 1100 nm)에서의 투명도;
- 자외선 범위에서 광자를 흡수하고 가시 광선 및 근적외선(일반적으로 300 내지 1100 nm 사이)에서 광자를 재방출하여 실리콘 기반 광전지의 에너지 수율을 향상시킬 수 있는 능력.
본 발명 및 이에 따른 장점은 본 발명을 설명하기 위해 주어진 다음의 도면 및 실시예로부터 명확해질 것이며 어떤 방식으로든지 이를 제한하지는 않는다.
도 1은 중합체 안정제가 50/50의 카르복실산 작용기/카르복실산 염 작용기의 몰비를 갖는 본 발명에 따른 수성 ZnO 현탁액의 투과 전자 현미경에 의해 얻어진 이미지를 도시한다.
발명의 실시형태의 실시예
1. 카르복실산 / 카르복실레이트 ( COOH / COO -) 질량비가 안정한 현탁액의 형성에 미치는 영향
ZnO 입자를 포함하는 8 가지 조성물을 제조하였다. 이들 조성물은 모두 0.63 중량%의 안정제 및 0.65 중량%의 ZnO 입자를 포함한다.
본 발명에 따른 조성물(INV-1 내지 INV-6) 또는 반례(CE-1 및 CE-2)에 대해 사용된 안정제의 특성이 표 1에 명시되어 있다.
제조된 조성물에 따른 안정제의 특성(질량 백분율)
실시예 CE-1 INV-1 INV-2 INV-3 INV-4 INV-5 INV-6 CE-2
PAAH 0% 25% 35% 50% 65% 70% 75% 100%
PAA-Na 100% 75% 65% 50% 35% 30% 25% 0%
PAAH: 폴리(아크릴산) (2000 g/mol)
PAA-Na: 폴리(아크릴레이트 나트륨) (4000 g/mol)
조성물을 다음 절차에 따라 제조하였다:
- 안정제를 물 25 mL에 첨가;
- 교반하면서 디에틸 아연 2.0 mmol(톨루엔 중 15 질량%의 시판 용액 1.8 mL)을 적가;
- ZnEt2의 가수분해 및 다음 반응에 따른 에탄의 형성:
ZnEt2 + H2O → ZnO + 2 EtH
교반은 주위 온도에서 1 시간 또는 24 시간 동안, 바람직하게는 1 시간 동안 유지된다.
생성된 조성물은 다음의 형태를 갖는다:
- 맑은 현탁액(INV-2내지 INV-5)
- 흐린 현탁액(INV-1 및 INV-6);
- 물에 분산될 수는 없지만 물 + PAAH 혼합물(CE-1 및 CE-2)에 분산될 수 있는 분말. 이 경우, 물 + PAAH에서 재분산될 수 있는 분말은 자외선에서 재발광하며, 이는 광전지에서의 사용과 양립할 수 없다.
이들 조성물을 특성화하기 위해, 동결 건조하였다.
ZnO 입자의 동결 건조된 조성물의 특성
실시예 CE-1 INV-1 INV-2 INV-3 (도 1) INV-4 INV-5 INV-6 CE-2
외관 - + ++ ++ ++ ++ + 1
QY 4% 2% 8% 20-25% 5% 11% 7% 20-36%
λ(nm) 620 540 540 530 420 380 400 550
pH 8.9 10.8 10.7 10.0 8.9 8.8 8.6 3.4
λ는 최대 발광 파장에 해당한다.
조성물의 외관:
-: 분말 및 상등액, 및 물에서 재분산될 수 없는 분말
+: 흐린 현탁액, 및 물에서 재분산될 수 있는 동결 건조된 분말
++: 맑은 현탁액, 수개월 동안 안정하고 물에서 재분산될 수 있는 동결 건조 분말
표 2에 주어진 결과는 안정제가 100% PAAH(CE-2)일 때 광 발광 및 QY의 관점에서 최상의 결과가 얻어지는 것을 보여준다. 그러나, 수성 조성물 CE-2는 ZnO 입자의 현탁액을 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 조성물과 관련하여 조성물 INV-3(50% PAAH 및 50% PAA-Na)은 530 nm에서 발광하고 20 내지 25%의 발광 수율을 가지며, 이는 광전지 분야에서의 사용에 대해 매우 매력적인 특성을 부여한다.
이론에 의해 제한되기를 원하지 않고, 카르복실산 작용기는 ZnO 입자에 부착될 수 있지만 반면, 카르복실산 염 작용기는 ZnO 입자에 부착되지 않고 이를 분산시킬 수 있다고 본 출원인은 생각한다.
양자 수율 QY는 흡수된 광자의 수에 비례하여 방출된 광자의 수에 해당한다. 이는 백분율로 표시된다.
2. 중합체 안정제의 양이 안정한 현탁액의 형성에 미치는 영향
다음 실시예는 50 중량%의 PAAH(2000 g/mol) 및 50 중량%의 PAA-Na(4000 g/mol)로 구성된 중합체 안정제 3.15% 내지 0.126 중량%의 존재 하에 ZnEt2의 가수분해에 의해 수득된 조성물에 관한 것이다. 이들 실시예에서, COOH 대 COO- 작용기의 질량비는 안정한 상태로 유지되고; PAAH + PAA-Na 안정제의 질량 농도만 변한다.
안정제의 양에 따른 QY
INV-7 INV-8 INV-9 INV-10 INV-11
PAAH + PAA-Na 안정제의 양 0.126 0.315 0.63 1.26 3.15
QY 2 14 25 6 6
외관 ++ ++ ++ ++ ++
조성물의 외관:
++: 맑은 현탁액, 수개월 동안 안정하고 물에 재분산될 수 있는 동결 건조 분말
실시예 INV-7 내지 INV-9는 500 내지 600 nm의 최대 발광을 갖는 안정하고 투명한 현탁액을 생성한다. 실시예 INV-10 및 INV-11에서, 발광은 350 내지 450 nm로 천이된다.
또한, 안정제의 양이 많을수록 화합물이 비정질이며 TGA(열중량 분석)에서 관찰되는 질량 손실이 더 커진다. 이러한 덜 결정질인 화합물의 경우, 발광 밴드는 350 내지 450 nm 사이의 고-에너지(청색-천이) 쪽으로 천이된다.
3. 중합체 안정제의 분자량이 안정한 현탁액의 형성에 미치는 영향
다음 실시예는 2000 내지 240,000 g/mol의 분자량을 갖는 중합체 안정제의 존재 하에 ZnEt2의 가수분해에 의해 수득된 조성물에 관한 것이다(표 4).
이들 실시예는 PAAH 분자량이 2000 내지 240,000 g/mol의 범위이고, PAA-Na 분자량 2000 내지 240,000 g/mol 범위인 0.63 질량%의 중합체 안정제PAAH/PAA-Na(50:50 중량비)를 함유하는 ZnO 현탁액에 관한 것이다. 이들 모든 조성물에서, COOH/COO- 질량비는 50/50으로 유지된다.
사용된 PAA-Na는 아크릴산 나트륨의 중합 또는 수산화 나트륨의 첨가에 의한 폴리(아크릴산)의 중화에 의해 이전에 수득된다.
이들 모든 실시예는 수개월 동안 깨끗하고 안정적인 현탁액을 생성하였으며, 동결 건조 분말은 물에 재분산될 수 있다.
일반적으로, PAAH 사슬에 비해 PAA-Na 사슬이 길수록(더욱 큰 분자량) 현탁액이 더 빨리 수득된다.
PAAH 및 PAA-Na 중합체의 분자량에 따른 양자 수율(QY) 및 최대 발광 파장(λ, nm)
QY λ
(nm)		 QY λ
(nm)		 QY λ
(nm)		 QY λ
(nm)		 QY λ
(nm)
PAAH＼PAA-Na 2,000 4,000 5,000 100,000 240,000
2,000 16% 550 25% 550 18% 560 18% 540 16% 545
5,000 16% 536 23% 545 16% 550 7% 539 7% 527
100,000 17% 536 6% 438 7% 512 5% 406 6% 521
240,000 34% 550 6% 452 2% 497 9% 484 9% 525
표 4는 분자량에 따른 다양한 PAAH/PAA-Na 혼합물(50/50 중량비)에 대한 양자 수율(QY)을 나타낸다.
이들 조성물은 녹색-주황색에 해당하는 파장에서 발광하며, 이는 청색에서의 발광보다 광전지에서의 응용에 더욱 바람직하다.
4. PAAH / PAA - Na 혼합물에 따른 양자 수율
다음 실시예는 50 중량%의 PAAH(2000 g/mol) 및 50 중량%의 PAAH(4000 g/mol)로 구성된 0.4 내지 1 중량%의 중합체 안정제(PAAH + PAA-Na)의 존재 하에 ZnEt2의 가수분해에 의해 수득된 조성물에 관한 것이다. 이 조성물에서, COOH/COO- 몰비는 PAAH 및 PAA-Na 용액의 초기 중량비(농도)에 따라 변화한다.
PAAH/PAA-Na 중량비에 따른 양자 수율(QY, %).
PAAH＼PAA-Na 0.40 질량% 0.45질량% 0.50 질량% 0.63 질량% 0.8 질량% 1 질량%
0.40 질량% 10±1 6±1
0.45 질량% 10±1 10±1
0.50 질량% 8±1 7±1
0.63 질량% 10±1 25±1 14±1 17±1
0.8 질량% 15±1 16±1 28±1
1 질량% 25±1 26±1 11±1
표 5에 따르면, 조성물이 0.63 내지 1 중량%의 PAAH 및 0.63 내지 1 중량%의 PAA-Na를 포함할 때 양자 수율(QY)에 대한 최상의 결과가 얻어진다.
이들 실시예에서, 1 질량%의 PAAH의 제 1 용액의 50 질량% 및 1 질량%의 PAA-Na제 2 용액의 50 질량%의 혼합물로부터 안정제(PAAH + PAA-Na) 1 질량% 함유하는 조성물이 수득된다.

Claims (12)

  1. ZnO 입자의 현탁액 및 카르복실산 작용기와 카르복실산 염 작용기를 함유하는 중합체 안정제를 포함하는 수성 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    중합체 안정제는 (메트)아크릴산 및 (메트)아크릴산 염의 공중합체인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    중합체 안정제는 (메트)아크릴산 중합체 및 (메트)아크릴산 염 중합체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    카르복실산 작용기 대 카르복실산 염 작용기의 몰비는 25/75 내지 75/25인 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    중합체 안정제는 (메트)아크릴산 중합체 및 (메트)아크릴산 염 중합체의 혼합물이고, 이 혼합물은 25/75 내지 75/25의 질량비를 갖는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    안정제는 수성 조성물의 중량에 대해 0.01 내지 10 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ZnO 입자는 수성 조성물의 중량에 대해 0.01 내지 20 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수성 조성물은 0.5 내지 0.7 중량%의 중합체 안정제를 포함하고, 중합체 안정제는,
    - 240,000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 폴리((메트)아크릴산); 및
    - 240,000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 폴리(메타크릴산 나트륨 염)의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수성 조성물은 건조되는 것을 특징으로 하는 수성 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 대상인 수성 조성물을 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
    - 카르복실산 작용기 및 카르복실산 염 작용기를 함유하는 중합체 안정제를 포함하는 수용액을 제조하는 단계;
    - 아연 전구체를 첨가하는 단계;
    - 아연 전구체의 가수분해에 의해 ZnO 입자를 형성하는 단계;
    - ZnO 입자의 현탁액 및 중합체 안정제를 포함하는 수성 조성물을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    아연 전구체는 ZnR2; Zn(OR)2; Zn(NR2)2; Zn(O-C(=O)R)2로 이루어진 군에서 선택되고, 여기서R은 1 내지 18 개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 광전지, 페인트, 화장품, 직물류, 전자제품(예를 들어, 다이오드, 트랜스듀서, 레이저), 바이오센서 및 항균 및 항오염 코팅의 분야에서 사용하기 위한, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 대상인 수성 조성물의 용도.
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