KR20180069246A - 축광산화물 나노분말의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, Sr:Al:Eu:Dy가 1-(x+y):2:x:y(여기서, x 및 y는 실수이고, 0＜x+y＜1 임)의 몰비를 이루도록 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 출발원료를 준비하는 단계와, 상기 출발원료를 시료챔버로 공급하는 단계와, 초음파를 이용하여 상기 출발원료를 액적 상태로 활성화시키는 단계와, 운반가스를 상기 시료챔버로 공급하여, 상기 액적을 미리 가열된 반응로에 분무시키는 단계와, 상기 반응로에서 상기 액적이 열분해되고 환원되는 단계 및 상기 반응로를 통과하여 열분해되어 생성된 축광산화물 나노분말을 포집기에서 포집하는 단계를 포함하며, 상기 운반가스는 환원 분위기 조성을 위한 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 저가의 원료를 사용하여 단순한 공정으로 축광 특성의 저하를 억제하면서 축광산화물 나노분말을 단시간 내에 합성할 수 있고, 유독 가스가 거의 발생하지 않으며, 빠른 시간 내에 제조가 가능하고, 제조 비용이 저렴하므로 대량 생산에 적합하며, 나노 크기 입도를 갖고 그 입자 형상도 구형의 형태를 띠는 축광산화물 분말을 얻을 수 있다.

Description

축광산화물 나노분말의 제조방법{Manufacturing method of phosphorescent oxide nano powder}
본 발명은 축광산화물 나노분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저가의 원료를 사용하여 단순한 공정으로 축광 특성의 저하를 억제하면서 축광산화물 나노분말을 단시간 내에 합성할 수 있고, 유독 가스가 거의 발생하지 않으며, 빠른 시간 내에 제조가 가능하고, 제조 비용이 저렴하므로 대량 생산에 적합하며, 나노 크기 입도를 갖고 그 입자 형상도 구형의 형태를 띠는 축광산화물 분말을 얻을 수 있는 축광산화물 나노분말의 제조방법에 관한 것이다.
소득증대에 따른 소비패턴의 변화는 제품의 감성디자인 수요에 대한 증가로 나타나고 있다. 인간의 생활과 경제활동이 다양해지고 활발해짐에 따라 야간 및 어두운 곳에서 장시간 빛을 내고 컬러특성을 보이는 제품에 대한 수요가 증가하고 있다.
축광성 형광체(Phosphorescent Phosphor)는 태양광이나 전등 등의 빛을 흡수한 후, 어두운 곳에서 수십 분간 발광하는 물질로서, 빛의 흡수-여기-발광을 몇 회라도 반복 가능하다. 어두운 곳에서 빛을 발하는 특성으로 안전표시등과 같은 안전제품용, 시계지침과 같은 장식용, 군사용 등으로 활용될 수 있다.
현재 일반적으로 사용되고 있는 축광성 형광체는 ZnS:Cu, CaS:Bi, (Ca,Sr)S:Bi, (Zn,Cd)S:Cu 등 황화물계 형광체가 주류를 이루고 있다. 그러나, 황화물계 형광체는 대기 중의 습기나 탄산가스에 매우 불안정하여 내구성이 저하된다. 또한, Cd과 같은 환경규제 물질을 사용하기 때문에 이용에 제약이 따른다. 따라서, 장잔광(afterglow) 특성이 우수할 뿐만 아니라, 화학적, 환경적으로도 안정한 산화물계 축광재료에 대한 연구가 진행되고 있다.
SrAl2O4: Eu2 + Dy3 +는 산화물계 축광재료 중에서 가시광 영역에서 가장 우수한 축광특성과 화학적 안정성을 갖는 것으로 알려져 있다. SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 형광체는 트리디마이트(Stuffed tridymite) 구조를 가지며, SrAl2O4 모상결정에 첨가된 부활제(activator)인 Eu2 +와 공부활제(coactivator)인 Dy3 +에 의하여 우수한 축광 특성을 나타낸다. 우수한 축광 특성은 SrAl2O4 모상결정에 첨가된 부활제(activator)인 Eu2 + 이온의 4f-5d 천이에 기인하며, 장잔광 특성은 공부활제(coactivator)로 첨가되는 Dy3 +에 의한 정공(hole)의 포획(trap) 현상에 의하여 설명된다. SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 형광체는 발광시 옐로우-그린(yellow-green) 컬러를 나타내며, 합성 및 사용조건에 따라 축광 특성이 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다.
SrAl2O4:Eu2 + Dy3 +는 출발물질인 Eu2O3의 Eu3 +를 Eu2 +로 변환시키기 위하여 환원조건(Ar+H2 mixed gas)에서 추가적인 열처리가 필요하며, 이는 형광체의 가격을 상승시킨다. 큰 표면적과 우수한 축광특성을 갖기 위해서는 나노입자 확보가 중요하다. 졸겔법, 수열합성법, 공침법을 통한 액상법은 복잡하고 고가의 원료가 사용되며, 탑-다운(Top-Down) 방식(고상법 제조 후 milling)은 결정구조 붕괴로 인하여 축광특성이 저하될 수 있으며, 따라서 단순한 공정으로 나노 축광체를 제조할 수 있는 새로운 합성법이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 특2002-0069934
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저가의 원료를 사용하여 단순한 공정으로 축광 특성의 저하를 억제하면서 축광산화물 나노분말을 단시간 내에 합성할 수 있고, 유독 가스가 거의 발생하지 않으며, 빠른 시간 내에 제조가 가능하고, 제조 비용이 저렴하므로 대량 생산에 적합하며, 나노 크기 입도를 갖고 그 입자 형상도 구형의 형태를 띠는 축광산화물 분말을 얻을 수 있는 축광산화물 나노분말의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, Sr:Al:Eu:Dy가 1-(x+y):2:x:y(여기서, x 및 y는 실수이고, 0＜x+y＜1 임)의 몰비를 이루도록 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 출발원료를 준비하는 단계와, 상기 출발원료를 시료챔버로 공급하는 단계와, 초음파를 이용하여 상기 출발원료를 액적 상태로 활성화시키는 단계와, 운반가스를 상기 시료챔버로 공급하여, 상기 액적을 미리 가열된 반응로에 분무시키는 단계와, 상기 반응로에서 상기 액적이 열분해되고 환원되는 단계 및 상기 반응로를 통과하여 열분해되어 생성된 축광산화물 나노분말을 포집기에서 포집하는 단계를 포함하며, 상기 운반가스는 환원 분위기 조성을 위한 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법을 제공한다.
상기 스트론튬(Sr) 소스로 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 알루미늄(Al) 소스로 Al(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 AlCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하며, 상기 유로퓸(Eu) 소스로 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 디스프로슘(Dy) 소스로 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용할 수 있다.
상기 스트론튬(Sr) 소스로 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 알루미늄(Al) 소스로 고체인 Al(OCH(CH3)2)3을 증류수와 반응시킨 용액에 질산(Nitric acid)을 첨가하여 형성한 수산화 알루미늄 콜로이드 용액을 사용하며, 상기 유로퓸(Eu) 소스로 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 디스프로슘(Dy) 소스로 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용할 수 있다.
상기 Al(OCH(CH3)2)3은 1∼100㎚의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 운반가스는 비활성 가스와 수소 가스의 혼합가스를 사용할 수 있다.
상기 비활성 가스와 상기 수소 가스는 9:1∼10:1의 비율로 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
상기 운반가스의 공급 유량은 1∼20ℓ/min 범위로 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
상기 초음파는 복수 개의 초음파 진동자에 의해 발생되고, 복수 개의 초음파 진동자를 선택적으로 제어하여 초음파의 강도를 조절하며, 상기 초음파의 진동수는 1.6∼3.0MHz 범위로 설정하여 초음파를 발생시키는 것이 바람직하다.
상기 반응로 내의 온도는 600∼1400℃를 이루게 하는 것이 바람직하다.
상기 포집기에 연통된 펌핑부에 의해 상기 반응로에서 합성된 축광산화물 나노분말이 상기 포집기로 흐르도록 유도하는 것이 바람직하며, 상기 펌핑부에 의한 펌핑 압력은 1∼12psi인 것이 바람직하다.
상기 포집기의 둘레에 구비된 냉각 실린더 내부를 냉각수가 순환되게 하여 축광산화물 나노분말이 응축되어 포집기에 달라붙어 포집되게 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 저가의 원료를 사용하여 단순한 공정으로 축광 특성의 저하를 억제하면서 축광산화물 나노분말을 단시간 내에 합성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유독 가스가 거의 발생하지 않으며, 빠른 시간 내에 제조가 가능하고, 제조 비용이 저렴하므로 대량 생산에 적합하며, 나노 크기 입도를 갖고 그 입자 형상도 구형의 형태를 띠는 축광산화물 분말을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 불순물을 발생시키지 않으며, 후속 열처리가 불필요하고, 연속공정으로 구성되어 있어서 공정의 단순화가 가능하다. 후처리 공정이 필요없고 불순물의 첨가가 발생하지 않는 청정공정으로서 고품위의 축광산화물 나노분말을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 입도가 균일하고 구형인 나노분말을 제조할 수가 있고, 공정이 간단하여 재현성이 높으며, 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 초음파 분무 열분해 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 3은 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 4는 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 발광(Emission) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 5은 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 장잔광 특성을 보여주는 그래프이다.
도 6은 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 7은 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 8은 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 발광(Emission) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 9는 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 장잔광 특성을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하의 설명에서 '나노'라 함은 나노미터(nm) 단위의 크기로서 1nm 내지 1000nm 범위의 크기를 의미하는 것으로 사용하며, '나노분말'이라 함은 나노미터(nm) 단위의 크기로서 1nm 내지 1000nm 범위의 크기를 갖는 분말을 의미하는 것으로 사용한다.
SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물(축광성 형광체)는 산화물계 축광재료 중에서 가시광 영역에서 가장 우수한 잔광 특성과 화학적 안정성을 갖는 것으로 알려져 있다. SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 +는 SrAl2O4 모상결정에 첨가된 부활제(activator)인 Eu2 +와 공부활제(coactivator)인 Dy3 +에 의하여 우수한 축광 특성을 나타낸다. 우수한 축광 특성은 SrAl2O4 모상결정에 첨가된 부활제(activator)인 Eu2 + 이온의 4f-5d 천이에 기인하며, 장잔광 특성은 공부활제(coactivator)로 첨가되는 Dy3 +에 의한 정공(hole)의 포획(trap) 현상에 의하여 설명된다. SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 +는 발광시 옐로우-그린(yellow-green) 컬러를 나타내며, 합성 및 사용조건에 따라 축광 특성이 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다.
SrAl2O4:Eu2 + Dy3 +는 출발물질인 Eu2O3의 Eu3 +를 Eu2 +로 변환시키기 위하여 환원 조건(Ar+H2 mixed gas)에서 추가적인 열처리가 필요한데, 이는 형광체의 가격을 상승시키는 요인이 된다.
큰 표면적과 우수한 축광 특성을 갖기 위해서는 나노입자의 확보가 중요하며, 졸겔법, 수열합성법, 공침법을 통한 액상법은 공정이 복잡하고 고가의 원료가 사용되는 단점이 있고, 탑-다운(Top-Down) 방식은 결정구조 붕괴로 인한 축광 특성 저하를 초래하는 문제점이 있다. 따라서, 단순한 공정으로 축광산화물 나노분말을 제조할 수 있는 새로운 합성법이 필요하다.
본 발명은 초음파 분무 열분해법(Ultrasonic Spray Pyrolysis; USP)을 적용하여 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스를 반응시켜 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말을 합성하는 방법을 제시한다. 본 발명에 의하면 고순도의 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말을 단시간 내에 합성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축광산화물 나노분말의 제조방법은, Sr:Al:Eu:Dy가 1-(x+y):2:x:y(여기서, x 및 y는 실수이고, 0＜x+y＜1 임)의 몰비를 이루도록 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 출발원료를 준비하는 단계와, 상기 출발원료를 시료챔버로 공급하는 단계와, 초음파를 이용하여 상기 출발원료를 액적 상태로 활성화시키는 단계와, 운반가스를 상기 시료챔버로 공급하여, 상기 액적을 미리 가열된 반응로에 분무시키는 단계와, 상기 반응로에서 상기 액적이 열분해되고 환원되는 단계 및 상기 반응로를 통과하여 열분해되어 생성된 축광산화물 나노분말을 포집기에서 포집하는 단계를 포함하며, 상기 운반가스는 환원 분위기 조성을 위한 가스를 사용한다.
상기 스트론튬(Sr) 소스로 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 알루미늄(Al) 소스로 Al(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 AlCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하며, 상기 유로퓸(Eu) 소스로 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 디스프로슘(Dy) 소스로 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용할 수 있다.
상기 스트론튬(Sr) 소스로 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 알루미늄(Al) 소스로 고체인 Al(OCH(CH3)2)3을 증류수와 반응시킨 용액에 질산(Nitric acid)을 첨가하여 형성한 수산화 알루미늄 콜로이드 용액을 사용하며, 상기 유로퓸(Eu) 소스로 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고, 상기 디스프로슘(Dy) 소스로 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용할 수 있다.
상기 Al(OCH(CH3)2)3은 1∼100㎚의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 운반가스는 비활성 가스와 수소 가스의 혼합가스를 사용할 수 있다.
상기 비활성 가스와 상기 수소 가스는 9:1∼10:1의 비율로 혼합되어 있는 것이 바람직하다.
상기 운반가스의 공급 유량은 1∼20ℓ/min 범위로 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
상기 초음파는 복수 개의 초음파 진동자에 의해 발생되고, 복수 개의 초음파 진동자를 선택적으로 제어하여 초음파의 강도를 조절하며, 상기 초음파의 진동수는 1.6∼3.0MHz 범위로 설정하여 초음파를 발생시키는 것이 바람직하다.
상기 반응로 내의 온도는 600∼1400℃를 이루게 하는 것이 바람직하다.
상기 포집기에 연통된 펌핑부에 의해 상기 반응로에서 합성된 축광산화물 나노분말이 상기 포집기로 흐르도록 유도하는 것이 바람직하며, 상기 펌핑부에 의한 펌핑 압력은 1∼12psi인 것이 바람직하다.
상기 포집기의 둘레에 구비된 냉각 실린더 내부를 냉각수가 순환되게 하여 축광산화물 나노분말이 응축되어 포집기에 달라붙어 포집되게 하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축광산화물 나노분말의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명에서는 초음파 분무 장치를 이용하여 축광산화물 나노분말을 제조하며, 액상의 출발원료를 초음파로 안개와 같은 미세한 액적(mist) 상태로 만든 후, 고온의 반응로에서 열분해 및 반응을 시켜 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말을 제조한다.
초음파 분무는 초음파 진동자에서 발생하는 고주파의 초음파가 기상과 액상의 계면에 집중되면서 액체의 표면에 게이저(geyser)가 형성되고 게이저의 높이가 초음파의 강도에 따라 증가하면서 액체 표면에서의 진동과 계면에서의 공동현상(cavitation)에 의해 게이저가 액적으로 변하는 원리를 이용하는 것이다.
액체에 초음파가 조사될 때 임계 초음파 강도 이상에서 액적이 분무되는데, 액적 표면에서의 모세관 파장(λc)과 액적의 평균 반경(D)과의 상호 관계는 다음과 같다.
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 a는 상수이다.
켈빈(Kevin) 식에 의하면 λc는 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 γ는 용액의 표면장력(dyne/com), ρ는 밀도(g/㎤), f는 진동수(여기서는 주파수, MHz)이다. 주파수가 증가하면 액적의 크기가 작아짐과 동시에 액적의 크기 분포가 매우 좁게 나타나며, 액적의 수와 부피도 증가한다. 그러므로, 초음파 진동자의 효율을 극대화함으로써 균일한 크기의 입자를 합성할 수 있다.
액상의 출발원료로부터 형성된 액적은 자체가 반응 용기의 역할을 함으로써 생성되는 입자 성장을 2차 성장 이내로 국한시킬 수 있으며, 따라서 균일한 입도의 입자를 얻을 수 있다. 또한, 액상의 출발원료 농도를 조절함으로써 입도의 크기와 입도의 분포를 조절할 수도 있다.
본 발명에서는 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 출발원료를 사용한다. 상기 알루미늄(Al) 소스로 Al이 이온 상태로 존재하는 Al(NO3)3·9H2O 등과 같은 액상 원료를 사용하거나, 고체인 Al(OCH(CH3)2)3을 증류수와 반응시킨 용액에 질산(Nitric acid)을 첨가하여 형성한 수산화 알루미늄 콜로이드 용액을 사용할 수 있고, 상기 스트론듐(Sr) 소스로 Sr이 이온 상태로 존재하는 Sr(NO3)2과 같은 액상 원료를 사용할 수 있고, 유로퓸(Eu) 소스로 Eu가 이온 상태로 존재하는 Eu(NO3)3·5H2O과 같은 액상 원료를 사용할 수 있으며, 상기 디스프로슘(Dy) 소스로 Dy가 이온 상태로 존재하는 Dy(NO3)3·9H2O와 같은 액상 원료를 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 균일한 입경 분포를 갖는 구형의 축광산화물 나노분말을 쉽게 얻을 수 있고, 생성입자의 응집이 적으며, 고온에서 공정이 진행되므로 소성이 불필요하여 후속 열처리 공정이 필요없고 공정이 단순화되며, 출발원료가 고온에서 분해되기 때문에 매우 짧은 시간에 합성할 수 있는 장점이 있다.
이하에서, 축광산화물 나노분말의 합성을 위해 제작된 초음파 분무 열분해 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 초음파 분무 열분해 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초음파 분무 열분해 장치(100)는 시료챔버(110), 원료 공급부(120), 초음파 진동부(130), 운반가스 공급부(140), 반응로(150) 및 포집기(160)를 포함한다.
시료챔버(110)는 도관(116)을 통해 반응로(150)에 액적(mist)을 공급하는 역할을 한다. 시료챔버(110)의 상면(112) 및 측면(114)은 산 또는 염기에 대한 내화학성 및 내부식성을 갖는 재질, 예컨대 아크릴 재질로 이루어져 있다. 산 또는 염기 성분에 대한 내화학성 및 내부식성을 갖는 아크릴 재질로 시료챔버(110)가 이루어져 있으므로 부식을 방지할 수 있다. 상기 아크릴 재질로 이루어진 시료챔버(110)는 출발원료에 효과적으로 초음파 진동자(132)에 의한 초음파 진동이 전달되도록 하여 액적(mist)이 원활하게 형성될 수 있도록 한다.
원료 공급부(120)는 시료챔버(110)에 연결되고 출발원료를 시료챔버(110)에 공급한다. 원료 공급부(120)에는 용액의 공급 유량을 제어하는 유량제어기(mass flow controller; MFC)(미도시)와 밸브(122)를 포함할 수 있다. 유량제어기(MFC)와 밸브(122)의 제어를 통해 출발원료를 시료챔버(110)로 공급하게 된다.
상기 출발원료는 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 원료이다. Sr:Al:Eu:Dy가 1-(x+y):2:x:y(여기서, x 및 y는 실수이고, 0＜x+y＜1 임)의 몰비를 이루도록 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 출발원료를 준비한다.
상기 스트론튬(Sr) 소스로는 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있고, 상기 알루미늄(Al) 소스로는 Al(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수), AlCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하거나 고체인 Al(OCH(CH3)2)3을 증류수와 반응시킨 용액에 질산(Nitric acid)을 첨가하여 형성한 수산화 알루미늄 콜로이드 용액을 사용할 수 있으며, 상기 유로퓸(Eu) 소스로는 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있고, 상기 디스프로슘(Dy) 소스로는 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용할 수 있다. 출발원료의 용매로는 KOH, 에탄올(EtOH), 메탄올(MeOH), 탈이온수(DI water), 시트릭산(Citric acid) 등을 사용할 수 있다. 상기 Al(OCH(CH3)2)3은 1∼100㎚의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
초음파 진동부(130)는 소정 주파수(예컨대, 1.6∼3MHz, 바람직하게는 2.4MHz)의 교류 신호에 의한 초음파 진동자(132)의 진동에 의해 시료챔버(110)에 기계적 에너지가 인가되어 용액의 계면 또는 표면에서 미세 액적(mist)을 발생시키는 역할을 한다.
초음파 진동부(130)는 복수 개의 초음파 진동자(132)가 일렬로 배열되어 열을 이루고, 복수 개의 열이 병렬로 배열된 구조를 이룰 수 있다. 예컨대, 초음파 진동부(130)는 6개의 초음파 진동자(132)가 제1 열을 이루고, 5개의 초음파 진동자(132)가 제2 열을 이루며, 6개의 초음파 진동자(132)가 제3 열을 이루고, 상기 제1 열, 제2 열 및 제3 열은 병렬로 배열된 구조를 가질 수 있다. 초음파 진동부(130)의 각 열에는 전압이 선택적으로 인가될 수 있게 구비되어 각 열 단위로 초음파 진동자(132)가 선택적으로 동작할 수 있게 제어된다. 이를 위해 각각의 열을 제어할 수 있는 전원 스위치가 열의 수만큼 구비된다. 전원 스위치의 온(on)/오프(off)에 따라 대응되는 열의 초음파 진동자(132)가 동작하거나 동작하지 않게 된다. 예컨대, 제1 열을 제어하는 제1 전원 스위치와, 제2 열을 제어하는 제2 전원 스위치와, 제3 열을 제어하는 제3 전원 스위치가 구비되어 있다.
또한, 각 열에 배열된 복수 개의 초음파 진동자(132)에 대하여도 제어 스위치가 병렬로 구비되어 있어 각 열에 배열된 복수 개의 초음파 진동자(132)를 선택적으로 제어할 수 있다. 예컨대, 제1 열에는 6개의 초음파 진동자(132)가 일렬로 배열되어 있고, 각 6개의 초음파 진동자(132)에는 전압이 선택적으로 인가될 수 있게 제어 스위치가 구비되어 있으며, 6개의 초음파 진동자(132)에 대응되게 인가되는 제어 스위치가 병렬로 구비되어 각 제어 스위치를 온/오프함으로써 제1 열에 배열된 초음파 진동자(132)를 선택적으로 동작시킬 수 있다.
초음파 진동부(130)는 복수 개의 초음파 진동자(132)를 구비하고 있으며, 각각의 초음파 진동자(132)의 작동을 선택적으로 조절할 수 있어 필요에 따라 초음파 강도를 조절할 수 있는 장점이 있다. 진동수가 낮은 초음파 진동자(132)를 사용할 경우 합성되는 입자들(반응로에서 열분해 반응되어 포집기에서 포집되는 축광산화물 입자)의 입도 조절이 어려울 수 있고, 원료 공급부(120)로부터 공급되는 출발원료(반응 물질)의 점도가 높은 경우에는 액적으로 분무하기조차 어려울 수 있다. 초음파 진동부(ultrasonic nebulizer)의 진동수(frequency)를 1.6∼3MHz로 증진시켜 시료챔버(110)의 효율성을 극대화할 수 있다. 시료챔버(110)에서 발생되는 액적의 양은 초음파 진동부(130)의 전원 스위치와 제어 스위치를 선택하여 활성화되는 초음파 진동자(132)의 수를 조정함으로써 조절할 수 있다.
운반가스 공급부(140)는 시료챔버(110)에 연결되고 운반가스를 시료챔버(110)로 공급하는 역할을 한다. 운반가스 공급부(140)는 운반가스의 공급 유량을 제어하는 유량제어기(MFC)(미도시)와 밸브(142)를 포함할 수 있다. 유량제어기와 밸브(142)의 제어를 통해 운반가스를 공급하게 된다. 운반가스 공급부(140)로부터 시료챔버(110)로 유입된 운반가스는 액적을 반응로(150)로 밀어주는 역할을 하고 시료챔버(110)와 반응로(150) 사이에 구비된 도관(116)의 벽에 달라붙지 않게 한다. 운반가스의 공급 유량은 1∼20ℓ/분 정도인 것이 바람직하다. 운반가스로는 환원 분위기 조성을 위해 질소(N2), 아르곤(Ar)과 같은 비활성 가스와 수소(H2) 가스의 혼합가스를 사용할 수 있다. 상기 비활성 가스와 상기 수소 가스는 9:1∼10:1 정도의 비율로 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 운반가스는 반응로(150) 내에서 환원 분위기를 조성하여 Eu3+가 Eu2+로 환원될 수 있게 하는 역할을 한다.
반응로(150)는 액적이 건조되고 열분해되는 공간을 제공하며, 시료챔버(110) 및 포집기(160)와 연통되어 있다. 액적이 반응로(150) 내로 들어가게 되면, 열분해가 진행되면서 반응한다. 반응로(150)는 내열 충격성을 갖는 물질, 예컨대 석영(quartz)과 같은 물질로 이루어진 원통형의 튜브(tube) 형상을 갖는 것이 바람직하다. 반응로(150) 둘레에는 가열 수단(heater)(152; 152a, 152b, 152c)이 구비되어 있다. 가열 수단(152a, 152b, 152c)은 반응로(150)의 내부 온도를 액적이 열분해될 수 있는 목표 온도(예컨대, 600∼1400℃)로 상승시키고 일정하게 유지하는 역할을 한다. 반응로(150)는 가열 수단(heater)(152; 152a, 152b, 152c)에 의해 3단 가열영역(3 stage heating zone)으로 구분될 수 있다. 예컨대, 시료챔버(110)와 연결되는 상단 부분은 제1 가열 수단(152a)에 의해 가열되는 제1 가열 영역을 이루고, 반응로(150)의 중간 부분은 제2 가열 수단(152b)에 의해 가열되는 제2 가열 영역을 이루며, 포집기(160)에 연결되는 하단 부분은 제3 가열 수단(152c)에 의해 가열되는 제3 가열 영역을 이룰 수 있다. 제1 내지 제3 가열 영역은 가열 수단(152a, 152b, 152c)에 의해 각각 독립적인 온도 조절이 가능하게 된다. 이러한 가열 영역에서의 온도 구배는 분무된 액적의 건조, 열분해 뿐만 아니라 열분해되어 생성된 반응 결과물의 소결 공정까지도 조절할 수 있어 이를 통한 반응 결과물 입자들의 형상 및 크기 제어까지 가능케 한다.
포집기(160)는 반응로(150)에서 열분해되어 형성된 축광산화물 나노분말을 포집한다. 포집기(160)는 축광산화물 나노분말을 포집할 수 있게 구비되는데, 내열성과 내화학성이 우수한 재질, 예컨대 스테인레스(SUS)로 된 원통 형상으로 이루어질 수 있고, 포집기(160)의 내부에는 축광산화물 나노분말을 포집하기 위한 필터(164)가 구비되어 있을 수 있다. 포집기(160)로부터 유입되기 전에는 냉각 실린더(162)가 구비될 수 있고, 냉각 실린더 내부를 흐르는 냉각수(Cooling Water)에 의해 수냉시켜 포집기(160)의 필터(164) 표면에 달라붙어 효율적으로 포집되게 할 수 있다. 냉각 실린더(162)에는 냉각수 유입관(Cooling Water Inlet)을 연결하여 냉각수를 공급하고, 공급된 냉각수는 냉각수 배출관(Cooling Water Outlet)을 통해 배출되도록 하며, 냉각수가 냉각 실린더(162)를 순환되게 하여 전체적으로 골고루 냉각될 수 있도록 한다. 열분해 반응 과정에서 발생된 가스는 포집기(160)를 통과하여 가스 배출구를 통해 외부로 배출된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 분무 열분해 장치(100)는 펌핑부(170)를 더 포함할 수 있다. 펌핑부(170)는 열분해 반응에서 발생된 가스가 포집기(160)로부터 배출되도록 유도한다. 펌핑부(170)는 반응로에서 합성된 축광산화물 나노분말이 포집기(160)로 흐르도록 유도하기 위한 로터리 펌프(Rotary Pump)(172)와, 펌프(172)에 의한 가스의 배기를 차단하거나 조절하기 위한 밸브(174)를 포함할 수 있다. 상기 로터리 펌프(172)의 펌핑 압력은 1∼12psi 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 축광산화물 나노분말을 합성하는 경우에는 입도가 균일하고 구형이며, 고순도 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 제조가 가능하다. 구형 입자(spherical particle)는 낮은 산란으로 인하여 발광효율이 증가(low scattering)하고, 높은 형광체 해상도(high resolution)을 나타내며, 밝은 발광 특성(bright luminescent performance)을 나타내고, 높은 흐름성에 의한 높은 충진 밀도(packing density)를 나타내며, 모서리가 없기 때문에 입자간 충돌로 인한 깨짐(break off)이 감소한다.
상술한 초음파 분무 열분해 장치는 고주파 초음파를 이용하여 출발원료의 미세한 액적을 고온으로 유도하여 나노 분말의 제조를 가능케 하며, 다양한 출발원료의 사용이 가능하고, 구상 나노분말 제조가 가능하며, 환원분위기에서 합성이 원스텝((One-step)으로 가능하다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
본 실험예에서는 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 원료를 출발원료로 하여 초음파 분무 열분해 장치를 이용하여 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말을 합성하였다. 스트론튬(Sr) 소스로는 Sr(NO3)2(순도 99.9%)를 사용하였고, 알루미늄(Al) 소스로는 Al(NO3)·9H2O(순도 99.9%)를 사용하였으며, 유로퓸(Eu) 소스로는 Eu(NO3)·5H2O(순도 99.9%)를 사용하였고, 디스프로슘(Dy) 소스로는 Dy(NO3)·5H2O(순도 99.9%)를 사용하였다. 액상의 출발원료는 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스가 용매인 증류수에 분산된 것이다. Sr(NO3)2, Al(NO3)·9H2O, Eu(NO3)·5H2O 및 Dy(NO3)·5H2O는 화학식 (Sr0 .8, Eu0 .1, Dy0 . 1)Al2O4에 해당하는 당량비로 증류수에 용해하였으며, 출발원료의 농도는 1M 이었다.
액상의 출발원료를 도 1에 제시된 초음파 분무 열분해 장치의 원료 공급부(120)에 장착하고, 출발원료는 원료 공급부(120)을 통해 시료챔버(110) 안으로 주입되었고, 초음파에 의하여 분무되었다. 분무된 액적은 가열영역(heating zone)에서 건조, 열분해, 환원 반응을 거쳐 포집기(160)의 필터(164)에서 포집되었다. 초음파 분무 열분해 장치에서 초음파 진동자(ultrasonic nebulizer)의 진동수(frequency)를 2.4MHz로 설정하였다. 상기 가열영역(heating zone)은 1100℃로 설정하였고, 운반가스의 유속은 6ℓ/min로 설정하였으며, 운반가스는 아르곤(Ar)과 수소(H2)의 혼합가스를 사용하였고 아르곤(Ar)과 수소(H2)는 95:5의 비율로 혼합하여 사용하였다.
이하에서, 더욱 구체적으로 설명한다.
액상의 출발원료를 용액 공급부(120)에 장입하고, 밸브(122)을 열고 용액 공급부(120)로부터 시료챔버(110)에 출발원료를 공급하였다. 반응로(150)의 둘레를 감싸고 있는 가열 수단(152)에 전원을 공급하고 반응로(150)를 가열하여 1100℃의 온도로 일정하게 유지하였다. 초음파 진동부(130)의 복수 개의 초음파 진동자(132) 중에서 전원 스위치와 제어 스위치를 선택하여 6개의 초음파 진동자(132)가 작동되도록 하였다. 밸브(142)를 열고 운반가스 공급부(140)로부터 시료챔버(110)에 운반가스를 공급하였다. 운반가스의 공급 유량은 6ℓ/min로 설정하였다. 운반가스로는 환원 분위기 조성을 위해 아르곤(Ar)과 수소(H2)의 혼합가스를 사용하였고 아르곤(Ar)과 수소(H2)는 95:5의 비율로 혼합하여 사용하였다.
시료챔버(110) 내에서는 액적이 발생되고, 액적은 반응로(150)로 유입되어 건조, 열분해, 환원 반응을 거쳐 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말이 형성되었다. 액적이 반응로(150) 내로 들어가게 되면, 열분해가 진행되면서 반응한다. 반응로(150)에서 열분해 반응되어 형성된 축광산화물 나노분말을 포집기(160)의 필터(164)에서 포집하였다. 이때, 축광산화물 나노분말이 포집기(160)로 흐르도록 유도하기 위하여 밸브(174)를 열고 로터리 펌프(Rotary Pump)(172)를 작동시켰으며, 로터리 펌프(174)는 8psi 정도로 설정하였다.
도 2는 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 3은 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 3을 참조하면, 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말은 입도가 균일하고 구형이며, 입경이 20∼200nm 정도를 갖는 것을 볼 수 있다.
도 4는 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 발광(Emission) 특성을 보여주는 그래프이며, 도 5은 실험예 1에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 축광산화물 나노분말의 장잔광 특성을 보여주는 그래프이다.
<실험예 2>
스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 원료를 출발원료로 하여 초음파 분무 열분해 장치를 이용하여 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말을 합성하였다. 스트론튬(Sr) 소스로는 Sr(NO3)2(순도 99.9%)를 사용하였고, 알루미늄(Al) 소스로는 고상의 Al(OCH(CH3)2)3을 100℃의 증류수와 반응시킨 용액에 질산(Nitric acid) 10부피%를 첨가하여 형성한 수산화 알루미늄 콜로이드 용액을 사용하였으며, 유로퓸(Eu) 소스로는 Eu(NO3)·5H2O(순도 99.9%)를 사용하였고, 디스프로슘(Dy) 소스로는 Dy(NO3)·5H2O(순도 99.9%)를 사용하였다. 상기 수산화 알루미늄 콜로이드 용액에 Sr(NO3)2, Eu(NO3)·5H2O 및 Dy(NO3)·5H2O를 0.96 : 0.04 : 0.04의 몰비로 첨가하였으며, 콜로이드 용액의 농도는 1.0M 정도였다.
액상의 출발원료를 도 1에 제시된 초음파 분무 열분해 장치의 원료 공급부(120)에 장착하고, 출발원료는 원료 공급부(120)을 통해 시료챔버(110) 안으로 주입되었고, 초음파에 의하여 분무되었다. 분무된 액적은 가열영역(heating zone)에서 건조, 열분해, 환원 반응을 거쳐 포집기(160)의 필터(164)에서 포집되었다. 초음파 분무 열분해 장치에서 초음파 진동자(ultrasonic nebulizer)의 진동수(frequency)를 2.4MHz로 설정하였다. 상기 가열영역(heating zone)은 800℃로 설정하였고, 운반가스의 유속은 5ℓ/min로 설정하였으며, 운반가스는 아르곤(Ar)과 수소(H2)의 혼합가스를 사용하였고 아르곤(Ar)과 수소(H2)는 95:5의 비율로 혼합하여 사용하였다. 축광산화물 나노분말이 포집기(160)로 흐르도록 유도하기 위하여 밸브(174)를 열고 로터리 펌프(Rotary Pump)(172)를 작동시켰으며, 로터리 펌프(174)는 6psi 정도로 설정하였다.
도 6은 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 7은 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 7을 참조하면, 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말은 입도가 균일하고 구형이며, 입경이 100∼900nm 정도를 갖는 것을 볼 수 있다.
도 8은 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2 +,Dy3 + 축광산화물 나노분말의 발광(Emission) 특성을 보여주는 그래프이며, 도 9는 실험예 2에 따라 합성된 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 축광산화물 나노분말의 장잔광 특성을 보여주는 그래프이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100: 초음파 분무 열분해 장치 110: 시료챔버
120: 용액 공급부 130: 초음파 진동부
140: 운반가스 공급부 150: 반응로
160: 포집기 170: 펌핑부

Claims (10)

  1. Sr:Al:Eu:Dy가 1-(x+y):2:x:y(여기서, x 및 y는 실수이고, 0＜x+y＜1 임)의 몰비를 이루도록 스트론튬(Sr) 소스, 알루미늄(Al) 소스, 유로퓸(Eu) 소스 및 디스프로슘(Dy) 소스 물질을 포함하는 액상의 출발원료를 준비하는 단계;
    상기 출발원료를 시료챔버로 공급하는 단계;
    초음파를 이용하여 상기 출발원료를 액적 상태로 활성화시키는 단계;
    운반가스를 상기 시료챔버로 공급하여, 상기 액적을 미리 가열된 반응로에 분무시키는 단계;
    상기 반응로에서 상기 액적이 열분해되고 환원되는 단계;
    상기 반응로를 통과하여 열분해되어 생성된 축광산화물 나노분말을 포집기에서 포집하는 단계를 포함하며,
    상기 운반가스는 환원 분위기 조성을 위한 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트론튬(Sr) 소스로는 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고,
    상기 알루미늄(Al) 소스로는 Al(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 AlCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하며,
    상기 유로퓸(Eu) 소스로는 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고,
    상기 디스프로슘(Dy) 소스로는 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스트론튬(Sr) 소스로는 Sr(NO3)2, Sr(CH3COO)2·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고,
    상기 알루미늄(Al) 소스로는 고체인 Al(OCH(CH3)2)3을 증류수와 반응시킨 용액에 질산(Nitric acid)을 첨가하여 형성한 수산화 알루미늄 콜로이드 용액을 사용하며,
    상기 유로퓸(Eu) 소스로는 Eu(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 및 EuCl3·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용하고,
    상기 디스프로슘(Dy) 소스로는 Dy(NO3)·nH2O (n은 5 내지 9 사이의 자연수)를 사용하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 Al(OCH(CH3)2)3은 1∼100㎚의 평균 입경을 갖는 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 운반가스는 비활성 가스와 수소 가스의 혼합가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비활성 가스와 상기 수소 가스는 9:1∼10:1의 비율로 혼합되어 있고,
    상기 운반가스의 공급 유량은 1∼20ℓ/min 범위로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 초음파는 복수 개의 초음파 진동자에 의해 발생되고, 복수 개의 초음파 진동자를 선택적으로 제어하여 초음파의 강도를 조절하며, 상기 초음파의 진동수는 1.6∼3.0MHz 범위로 설정하여 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반응로 내의 온도는 600∼1400℃를 이루게 하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 포집기에 연통된 펌핑부에 의해 상기 반응로에서 합성된 축광산화물 나노분말이 상기 포집기로 흐르도록 유도하며,
    상기 펌핑부에 의한 펌핑 압력은 1∼12psi인 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 포집기의 둘레에 구비된 냉각 실린더 내부를 냉각수가 순환되게 하여 축광산화물 나노분말이 응축되어 포집기에 달라붙어 포집되게 하는 것을 특징으로 하는 축광산화물 나노분말의 제조방법.
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