KR20180100295A - 합성 광물 입자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학식 (AlyM1-y)2 (SixGe1-x)2 O5 (OH)4의 합성 광물 입자를 제조하는 방법에 관한 것이고, M은 갈륨 및 희토류로 구성된 적어도 하나의 3가 금속을 나타내고, 상기 제조 방법은 공동 침전 반응에 의해 합성 광물 입자의 전구체인 겔을 제조하는 단계, 및 전구체 겔을 250 및 600 ℃ 사이의 온도에서 용매 가열 처리하는 단계를 포함하고, 공동 침전 반응은 알루미늄 및 M의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속염, 및 규소 및 게르마늄의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화학 원소의 공급원 - 화학 원소의 공급원은 규소 및 게르마늄의 그룹으로부터 선택되고, 규소 및 게르마늄의 그룹은 메타규산 칼륨, 메타규산 나트륨, 메타게르마늄산 칼륨 및 메타게르마늄산 나트륨으로 구성된 그룹으로부터 선택됨 -,에 의해 발생하고, 전구체 겔의 제조 과정에 걸친 (AlyM1-y)/(SixGe1-x)의 몰 비율(molar ratio)은 1이고, 적어도 하나의 염기가 상기 공동 침전 반응의 과정에 걸쳐 첨가된다.
Description
본 발명은 합성 광물 입자를 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 획득 가능한 조성물에 관한 것이다.
붕산염 또는 규산염과 같은 많은 광물들은 다양한 산업 분야에서 사용된다. 예를 들어, 고령석(kaolinites)은 종이 제조, 폴리머, 화장품, 페인트, 바니시와 같은 산업 분야의 광물 충전제(fillers)로서 입자 형태로 사용된다. 고령석은 도자기의 기본 재료로도 사용된다.
고령석은 층상 규산염(phyllosilicate)의 패밀리에 속한다. 층상 규산염(층판 모양의 규산염)은 규칙적인 구조의 기본 시트로 구성되며, 그 수는 몇 단위에서 수천 단위까지 다양하다. 층상 규산염 중에서도, 특히 고령석 및 사문암(serpentine)을 포함하는 그룹은 기본 시트가 4면체 층(tetrahedrons layer)과 8면체 층(octahedral layer)의 결합에 의해 형성되는 사실을 특징으로 한다. 1:1 층상 규산염의 8면체 층은 O2- 및 OH- 이온(몰 비율 O2/OH가 1/1)의 평면에 의해 형성된다. 각각의 4면체 층은 4면체의 2차원 네트워크를 형성하고, 그 정점 중 하나는 8면체 층의 산소에 의해 점유되고, 나머지 3개는 실질적으로 동일 평면 상의 산소에 의해 점유된다.
이 그룹은 1:1 층상 규산염에 해당한다. 주어진 구조를 감안할 때, 1:1 층상 규산염은 TO(trahedron-octahedron)라고도 한다. 스멕타이트(smectites)와는 달리, 고령석은 팽창하지 않는 것으로 간주되고, 물 분자, 특히 팽창 속성을 부여하는 층간 영역(interfoliaceous spaces)(각 기본 시트 사이의 공간)에 물 분자와 양이온이 없는 특징이 있다.
자연적으로, 고령석은 산화철(iron oxides) 및 수산화물(hydroxides)뿐만 아니라, 석영(quartz)과 같은 수많은 다른 화합물들과 항상 연관되어 있다. 고령토(kaolin)는 다양한 비율로 존재할 수 있는 다른 화합물들과 고령석의 결합을 나타낸다. 천연 고령석은 결정성 네트워크에서 니켈 또는 철과 같은 화학 원소 뿐만 아니라 우라늄 또는 비소와 같이 흡착된(adsorbed) 화학 원소를 포함한다.
고령토를 고령석으로 정제하는 방법은 시간 소모적이고, 비싸며 복잡하다. 더욱이, 그 방법은 단어의 진정한 의미에 있어서의 고령석을 획득하는 것을 결코 허용하지 않는다. 그 방법은 결정성 네트워크의 다른 화학 원소(예를 들어, 니켈)가 없는 제품을 획득하는 것을 가능하게 하지도 않는다. 또한, 고령토 정제 방법은 우라늄 또는 비소와 같이 흡착된 화학 원소를 제거하지 못한다.
제조된 입자의 화학적 조성을 제어할 수 있는 고령석을 합성하는 방법은 당업계에 공지되어 있다.
'Influence du pH, du materiau de depart et de la dur
e de synthese sur la cristallinite de la kaolinite'(Fialips et al, C.R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la Terre et des planetes 1999, vol 328, pp 515-520)이라는 제목의 과학 간행물은 예를 들어, 220 ℃에서 35 내지 182일 동안 비정질 겔(amorphous gel)을 열수 처리(hydrothermal treatment)하여 고령석을 제조하는 방법을 개시한다.
JP H05 170426는 고령석을 획득하기 위해 적어도 5일 동안 열수 처리가 필요한, 규산 나트륨 용액(sodium silicate solution) 및 황상 알루미늄 용액(aluminum sulphate solution)으로부터 출발하는 고령석 합성 방법을 개시한다.
'Hydrothermal (200°C) synthesis and crystal chemistry of iron-rich kaolinites'(S. Petit et al., Clay Minerais, vol. 25, no. 2, 01.01.1990, pp. 181-196)이라는 제목의 과학 간행물은 알루미늄이 철로 대체된, 철이 풍부한 고령석의 열수 합성 방법을 개시한다. 열수 처리는 200℃에서 7 내지 36일 동안 수행된다.
ES 2 242 532는 알루미늄 대신 철을 함유하는 고령석의 열수 합성(hydrothermal synthesis) 방법을 개시한다. 열수 처리는 밀폐된 반응기에서 175 및 225 ℃ 사이에서 60일 동안 수행된다.
'Kaolinites synthesis. II. A review and discussion of the factors influencing the rate process' (M. C. Van Oosterwyck-Gastuche et al., Clays and Clay Minerals, vol. 26, no. 6, 01.01.1978, pp. 409-417)이라는 제목의 과학 간행물은 고령석 합성의 성능에 영향을 미치는 요인에 대한 연구를 개시한다.
그러나, 공지된 방법은 산업 규모와 양립할 수 없는 과도한 시간 또는 온도를 필요로 한다.
따라서, 본 발명은 공지된 합성 방법의 단점을 해소하는 고령석의 구조에 대응하는 구조를 갖는 합성 광물 입자를 제조하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 또한 단순하고 신속하게 수행될 수 있고, 산업 규모에서의 운용의 제한과 양립할 수 있는 고령석의 구조에 대응하는 구조를 갖는 합성 광물 입자의 제조 방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 정밀하게 제어 가능하고 약하게 분산된 미세 과립 크기(very fine granulometry)(특히, 평균 입자 크기가 2nm 내지 600nm)를 가지고, 천연 광물 특히 천연 층상 규산염 및 천연 고령석과 동일하거나 거의 동일한 결정성 구조를 갖는, 층상인 고순도의 미세한 합성 광물 입자를 제조하는 방법을 제안한다.
본 발명은 특히, 천연 고령토 대신에 다양한 용도로 사용될 수 있는 합성 화합물의 제조를 허용하는 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명은 아래의 화학식(I)을 갖는 합성 광물 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
(AlyM1-y)2 (SixGe1-x)2 O5 (OH)4 (I)
화학식(I)에서,
Al은 알루미늄을 나타내고,
Si는 규소를 나타내고,
M은 갈륨 및 희토류로 구성된 적어도 하나의 3가 금속을 나타내고,
y는 0 및 1 사이의 실수를 나타내고,
Ge는 게르마늄을 나타내고,
x는 0 및 1 사이의 실수를 나타내고,
O는 산소를 나타내고,
H는 수소를 나타내고,
상기 제조 방법은,
화학식(I)의 합성 광물 입자의 전구체 겔(precursor gel)을 공동 침전 반응(co-precipitation reaction)에 의해 제조하는 단계; 및
화학식(I)의 합성 광물 입자가 획득될 수 있도록, 상기 전구체 겔을 선택된 기간 동안 250 및 600 ℃ 사이의 온도에서 연속적인 용매 가열 처리(solvothermal treatment)하는 단계
를 포함하고,
상기 공동 침전 반응은,
알루미늄 및 M의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속염(salt of a metal), 및
규소 및 게르마늄의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화학 원소의 공급원 - 상기 화학 원소의 공급원은 규소 및 게르마늄의 그룹으로부터 선택되고, 상기 규소 및 게르마늄의 그룹은 메타규산 칼륨, 메타규산 나트륨, 메타게르마늄산 칼륨 및 메타게르마늄산 나트륨으로 구성된 그룹으로부터 선택됨 -,
에 의해 발생하고,
상기 전구체 겔의 제조 과정에 걸친 (AlyM1-y)/(SixGe1-x)의 몰 비율(molar ratio)은 1이고,
적어도 하나의 염기가 상기 공동 침전 반응의 과정에 걸쳐 첨가된다.
사실, 본 발명자들은 놀랍게도 상기 언급된 시약들(reagents)을 조합하고, 알루미늄 및/또는 M과, 규소 및/또는 게르마늄의 사이의 몰 비율에 대해 화학식(I)의 화학량론의 비율(stoichiometric proportions) (AlyM1-y)/(SixGe1-x)을 유지함으로써 화학식(I)의 합성 광물 입자가 연속적인 용매 가열 처리 후에 획득될 수 있게 하는 전구체 겔이 획득된다. 이 방법의 단순성은 스멕타이트 패밀리와 유사한 구조를 갖는 팽창 합성 재료보다는 비-팽창 합성 광물을 획득할 수 있다는 점을 고려한다면 더욱 놀랍다. 실제로, 고령석과 같은 비-팽창성 합성 광물의 합성은 일반적으로 매우 오랜 기간(특히, 열수 처리의 기간)의 용매 가열 처리 필요로 하거나, 또는 열수 처리의 지속 시간을 줄이기 위해 일반적으로 매우 높은 압력과 온도를 필요로 하지만, 팽창하는 층상 규산염을 준비하는 것이 훨씬 쉽다. 놀랍게도, 연속 용매 가열 처리를 수행하면 이러한 고령석이 제조될 수 있으며, 합성에 필요한 시간을 단축시키는 추가적인 장점이 있다.
또한, 전구체 겔은 용매 가열 처리를 수행하기 전에 건조될 필요가 없다. 그러나, 분말 형태의 전구체 겔을 사용하거나 보존하고자 한다면 건조가 배제되지 않는다. 특히, 유리하게 본 발명에 따라, 전구체 겔의 용매 가열 처리는 제조된 전구체 겔의 사전 건조 없이 수행된다.
또한, 본 발명자들은 본 발명에 따른 방법이, 좁은 입자 크기 분포로 결합된 매우 미세한 과립 크기(very fine granulometry)(600nm 미만, 특히 20nm 및 600nm 사이, 특히 20nm 및 500nm 사이의 평균 직경)를 갖는 화학식(I)의 합성 광물 입자를 획득할 수 있음을 발견하였다.
본 명세서에서, "비-팽창성(non-inflating)"이라는 용어는 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 또는 글리콜의 접촉에 의해 영향을 받지 않는 회절 선(001)을 갖는 모든 층상 규산염 또는 광물 입자(즉, 이들의 원자간 거리가 (X-선) 회절 선(001)에 대응하는)가 층상 규산염이 에틸렌글리콜 또는 글리콜과 접촉한 후에 증가하지 않는 것을 의미한다.
추가적으로, 유리하게, 본 발명(또는 본 발명에 따른 고령석 합성)에 따른 방법에 의해 획득된 합성 광물 입자는 에틸렌클리콜 또는 글리콜의 존재 하에 팽창되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 합성 고령석은 천연 고령석과 같이 비-팽창성이고, 전기적 전하를 갖지 않는다.
고령토는 높은 수준의 열적 안정성을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 합성 광물 입자는 높은 열적 안정성을 갖고 있고, 특히 400℃까지이다. 특히, 본 발명에 따른 합성 고령석은 유리하게는 450℃까지(특히, 공기 중에서) 열적으로 안정하다.
유리하게, X-선 회절에서, 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 합성 광물 입자는 7.00 내지 7.30
, 특히 7.00 및 7.20
사이의 거리에 위치한 평면(001)의 적어도 하나의 회절 선 특성을 갖는다.
유리하게, 적외선 매질에서, 본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 합성 광물 입자는 3610 및 3700cm-1 사이의 4개의 진동 밴드들 가지고, 진동 밴드는 수산기(-OH) 그룹의 연장 밴드들(elongation vibrations)을 나타낸다.
본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 합성 광물 입자의 모든 특성들 및 특징들, 특히 7.00 및 7.30
사이의 거리에 위치한 평면(001)의 회절 선 특징의 존재, 특히 가열 후(특히 400℃로 가열한 후, 예를 들어, 1 내지 6시간 동안) 보존 된 것, 그들의 팽창의 결여, 특히 에틸렌글리콜 또는 글리콜에서의 열적 안정성 뿐만 아니라 이들 화합물의 열적 안정성은 고령석 그룹의 그것들에 대응하는 물리적 및 구조적 성질을 갖는다는 것을 보여준다.
화학식(1)의 합성 광물 입자(특히, 물 또는 알코올과 같은 용매 중에 용해될 수 있는 임의의 시약)의 제조를 허용하는 알루미늄, 갈륨 또는 희토류 금속을 함유하는 임의의 시약은 본 발명에 따른 방법에서 알루미늄 또는 금속 M의 공급원으로 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 알루미늄 염(aluminium salt)은 유리하게 황산 알루미늄, 질산 알루미늄, 염화 알루미늄, 및 인산 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 더욱 구체적으로, 본 발명에 따르면, 알루미늄 염은 유리하게 염화 알루미늄 및 질산 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예에서, M은 철, 갈륨 및 희토류 원소로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 3가 금속(즉, 3 이상의 산화 상태를 갖는)을 지칭한다. 특히, M이 철을 포함하는 본 발명에 따른 구체적인 실시예에서, 용매 가열 처리는 12시간 미만, 특히 6시간 미만의 기간 동안 연속적으로 수행된다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른, M은 유리하게는 화학식 Gaz(1)Scz(2)Yz(3)Laz(4)Cez(5)Prz(6)Ndz(7)Pmz(8)Smz(9)Euz(10)Gdz(11)Tbz(12)Dyz(13) HOz(14)Erz(15)Tmz(16)Ybz(17)Luz(18)를 갖는 적어도 하나의 금속을 나타낸다. 
= 1가 되도록, 각각의 z(i)는 0 내지 1의 범위 내의 실수를 나타낸다.
본 명세서에서, '희토류 원소'는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메듐(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테리븀(Yb) 및 루테튬(Lu)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 유리하게는, 염기, 특히 강 염기가 전구체 겔의 공동 침전 반응(co-precipitation reaction)의 과정에 걸쳐 첨가된다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 전구체 겔의 공동 침전 반응 동안 NaOH(소다) 및 KOH(수산화칼륨(potash))으로 구성된 그룹으로부터 선택된 염기가 유리하게 첨가된다.
용매 가열 처리는 화학식(I)의 합성 광물 입자가 획득되도록 하는 기간 동안 수행된다. 용매 가열 처리의 기간은 용매 가열 처리 과정 동안의 온도와 압력 뿐만 아니라 수행되는 조건(배치(batch), 연속성 등) 및 사용된 용매의 성질에 따라 변화한다. 특히, 화학식(I)의 합성 광물 입자는 수 분 또는 수 초간의 용매 가열 처리 후에 획득될 수 있다. 예를 들어, 용매 가열 처리의 지속 시간은 연속 제조의 경우 10초를 초과하고, 6시간 미만, 예를 들어, 1시간 미만이다. 특히, 본 발명에 따르면, 용매 가열 처리는 유리하게는 48시간 미만, 특히 24시간 미만에 걸쳐 수행된다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 용매 가열 처리는 유리하게는 20시간 미만, 특히 18시간 미만, 예를 들어 12시간 미만의 기간에 걸쳐 수행된다.
용매 가열 처리는 밀봉된 반응기(예를 들어, 오토클레이브(autoclave))에서 또는 연속 방식으로 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 용매 가열 처리는 특히 연속 반응기를 사용하여 연속적으로 수행된다. 임의의 공지된 연속 반응기가 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 연속 반응기는 유리하게는 정적 연속 반응기(constant-volume continuous reactor)이다. 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시 예에서, 피스톤-플로우 반응기들로 구성된 그룹들로부터 선택된 연속 반응기가 사용된다. 이들은 반응 매체(reaction medium)가 층류(laminar), 난류(turbulent) 또는 중간 방식(intermediate fashion)으로 흐르는 관형 반응기(tubular reactors)일 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 접촉되는 다양한 조성물 및/또는 액체 매질의 삽입 및 접촉에 대한 임의의 연속 병류식 또는 역류식 반응기를 추가로 사용할 수 있다.
용매 가열 처리는 적합한 온도에서 합성 겔이 획득되도록 반응기의 용매 가열 처리 구역에서 전구체 겔을 포함하는 반응 매질에서 수행되고, 특히 용매 가열 처리의 압력 및 기간에 의존한다. 본 발명에 따르면, 용매 가열 처리는 유리하게 280℃ 및 600℃ 사이의 온도, 특히, 280℃ 및 500℃ 사이의 온도, 보다 구체적으로 280℃ 및 450℃ 사이의 온도에서 수행된다. 더욱 구체적으로, 본 발명에 따르면, 용매 가열 처리는 유리하게 290℃ 및 420℃ 사이의 온도, 특히 290℃ 및 400℃ 사이의 온도, 특히 295℃ 및 375℃ 사이의 온도에서 수행된다.
용매 가열 처리는 반응기의 용매 가열 처리 구역에서 전구체 겔을 포함하는 반응 매질에서 합성 입자가 획득되기에 적합한 압력에서 수행되고, 특히 용매 가열 처리의 압력 및 온도에 의존한다. 본 발명에 따르면, 용매 가열 처리는 유리하게는 1MPa 초과의 압력에서 수행된다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 용매 가열 처리는 2MPa 내지 50MPa, 특히 8MPa 내지 40MPa, 특히 22MPa 내지 30MPa의 압력에서 유리하게 수행된다. 이는 용매가 물인 경우에 특히 용매 가열 처리가 수행되는 온도에서의 포화 증기압을 의미한다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 용매 가열 리는 수성 매질에서 수행된다. 이 경우, 처리는 열수 처리이다. 물은 유일한 용매 또는 희석제로 사용하거나 다른 모든 용매와 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유리하게는 전구체 겔에 대한 화학식으로서 아래의 화학식(II)을 사용할 수 있다.
2 Al 2(SixGe1-x) (5-ε) O (4+2ε) OH (II)
ε는 간격 [0 ; 5] 내의 실수이다.
또 다른 화학식은 상기 전구체 겔, 즉 아래의 화학식: Al2(SixGe1-x)2O7을 정의하거나 또는 x = 1: Al2Si2O7인 합성 고령석의 제조를 위한 전구체 겔에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 획득 가능한 조성물에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 또한 아래의 화학식(I)의 합성 광물 입자를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
(AlyM1-y)2 (SixGe1-x)2 O5 (OH)4 (I)
화학식(I)에서,
상기 화학식(I)에서,
Al은 알루미늄을 나타내고,
Si는 규소를 나타내고,
M은 갈륨 및 희토류 원소들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 3가의 금속(trivalent metal)을 나타내고,
y는 0 및 1 사이의 실수를 나타내고,
Ge는 게르마늄을 나타내고,
x는 0 및 1 사이의 실수를 나타내고,
O는 산소를 나타내고,
H는 수소를 나타내고,
화학식(I)의 합성 광물 입자가 전자 현미경에 의해 관찰되는 바와 같이 20nm 및 600nm 사이의 평균 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
실제로, 본 발명자들은 본 발명에 따른 조성물(본 발명에 따른 방법으로 획득할 수 있는)이 나노 미터 범위의 평균 입자 크기를 갖는 합성 광물 입자를 포함하는 장점을 갖는다는 것을 발견했다.
또한, 본 발명에 따르면, 합성 광물 입자는 유리하게, 단분산 입자 크기 분포(monodispersed particle size distribution) 즉, 좁은 입자 크기 분포(넓게 다양한 크기의 입자의 혼합물과는 대조적으로)를 갖는다.
본 명세서에서, 입자의 '두께'는 입자의 최소 치수, 즉 입자의 결정 네트워크의 방향 c에 대한 입자의 치수(dimension)를 의미한다.
본 명세서에서, 입자의 '가장 큰 차원'은 입자의 결정 네트워크의 평면 (a, b)에서 입자의 최대 치수를 나타낸다.
입자의 두께 및 최대 치수는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 투과 전자 현미경(TEM)을 통한 관찰에 의해 측정된다.
본 발명에 따르면, 화학식(I)의 합성 광물 입자는 1nm 및 50nm 사이, 특히 2nm 및 30nm 사이의 두께, 예를 들어 10nm 정도의 두께를 갖는다. 본 발명에 따르면, 합성 고령석의 최대 치수는 유리하게는 10nm 내지 600nm, 특히 20nm 내지 500nm, 보다 구체적으로 20nm 내지 300nm이다.
유리하게, 본 발명에 따른 조성물은 X-선 회절에서 7.00
및 7.30
사이, 특히 7.00
및 7.20
사이의 거리에 위치한 평면(001)의 특성인 적어도 하나의 회절 선을 갖는다. 이러한 회절 선은 고령석의 특징이며, 회절선이 400 내지 450℃ 까지의 가열(또는 무수 열 처리) 후에 보존되는 것은, 본 발명에 따른 조성물의 합성 광물 입자가 천연 고령석의 물리적 및 구조적 성질과 매우 유사하다는 것을 보여준다.
유리하게, 본 발명에 따라, 화학식(I)의 합성 광물 입자는 서로 적층된 시트로 구성된 고체 구조로 조직화된다. 특히, 각 기본 시트는 4면체 층, 8면체 층 및 층간 영역(interfoliaceous spaces)으로 구성된다. 각 4면체의 중심은 규소(또는 게르마늄) 원자에 의해 점유되고, 각 8면체의 중심은 알루미늄 원자에 의해 점유된다.
본 발명에 따른 조성물의 화학식(I)에서, x가 1인 경우, 즉 4면체 자리(site)에 규소만 있고, 8면체 자리에 알루미늄만 있는 경우, 합성 광물 입자는 아래의 화학식(III)을 갖는다.
Al2 Si2 O5 (OH)4 (III)
본 발명은 또한 전술된 또는 아래의 특성 중 일부 또는 전부를 특징으로 하는 방법 및 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 비 한정적인 실시예로서 주어진 바람직한 실시예 중 하나에 대한 아래의 설명에 의해 명백해질 것이다.
도 1은 용매 가열 처리가 연속적으로 수행되는 본 발명에 따른 방법을 구현하는 것을 가능하게 하는 장치의 개략도이다.
도 2는 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석 (Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 X-선 회절도를 나타낸다.
도 3은 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 적외선 스펙트럼이다.
도 4는 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 열 중량 분석(TGA) 및 열차 분석(TDA)에 의해 획득된 열 화상을 나타낸다.
도 5는 300℃에서 96시간(4일) 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 X-선 회절도를 나타낸다.
도 6은 400℃에서 연속 열수 처리(continuous hydrothermal treatment) 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 X-선 회절도를 나타낸다.
도 2는 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석 (Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 X-선 회절도를 나타낸다.
도 3은 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 적외선 스펙트럼이다.
도 4는 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 열 중량 분석(TGA) 및 열차 분석(TDA)에 의해 획득된 열 화상을 나타낸다.
도 5는 300℃에서 96시간(4일) 용매 가열 처리 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 X-선 회절도를 나타낸다.
도 6은 400℃에서 연속 열수 처리(continuous hydrothermal treatment) 후 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석(Al2Si2O5(OH)4)을 포함하는 조성물의 X-선 회절도를 나타낸다.
<A - 본 발명에 따른 제조를 위한 일반 프로토콜>
1. 본 발명에 따른 화학식(I)의 합성 고령석을 위한 전구체 제조
본 발명에 따른 화학식(I)의 합성 고령석의 전구체 겔은, 시약(reagent)으로서 적어도 하나의 규소 공급원 및/또는 게르마늄 공급원과 적어도 하나의 알루미늄 염(aluminium salt) 및/또는 황산 알루미늄, 질산 알루미늄과 같은 금속 M의 금속염(metal slat)의 공동 침전 반응에 의해 제조될 수 있다. 적어도 하나의 규소 공급원 및/또는 게르마늄 공급원은 메타규산 칼륨(potassium metasilicate) 및 메타게르마늄산 칼륨(potassium metagermanate), 메타규산 나트륨(sodium metasilicate) 및 메타게르마늄산 나트륨(sodium metagermanate)으로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
이러한 공동 침전 반응은 본 발명에 따른 화합물의 화학식(I)에 대응하는 합성 고령석의 화학양론(stoichiometry)을 나타내는 전구체 겔을 획득하는 것을 가능하게 한다.
전구체 겔은 아래와 같이 구현된 공동 침전 반응에 의해 제조된다.
i) 메타규산 칼륨 또는 메타규산 나트륨의 수용액 또는 메타게르마늄산 칼륨 또는 메타게르마늄산 나트륨의 수용액 또는 이들 용액들의 몰 비율 x/(1-x)의 혼합물
ii) 염기석 용액, 특히 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨
iii) 적어도 하나의 알루미늄 염 및/또는 금속 M의 염의 수용액, 예를 들어, 질산 알루미늄 수용액(Al(NO3)3)이 용해된 수용액
이 전구체 겔의 제조 동안의 몰 비율 (AlyM1-y)/(SixGe1-x)은 1이다.
염기성 용액은, 예를 들어, 수산화 나트륨을 물에 용해시킴으로써 제조되거나, 또는 첨가되거나 또는 용매 가열 처리가 수행될 화합물이 존재하는 용매와 반응하여 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨 중 적어도 하나를 생성하기에 적합한 임의의 화합물을 사용하여 제조될 수 있다. 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨은, 예를 들어, 나트륨 에틸라트(sodium ethylate) 또는 칼륨 에틸라트(potassium ethylate)(가수 분해가 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨 및 에탄올의 형성을 허용함)와 같은 알칼리성 알코올레이트(alkaline alcoholate)를 용매 가열 처리 매질에 첨가함으로써 부분적으로 생성될 수 있다.
이 전구체 겔의 제조는 아래의 프로토콜에 따라 수행된다.
i) 메타규산염 및/또는 메타게르마늄산염 용액을 염기성 용액(basic solution)과 혼합하고,
ii) 이어서, 알루미늄 및/또는 M 염이 용해된 용액을 첨하하고, 전구체 겔을 즉시 형성시킨다.
본 발명자들의 측정에 따르면, 전구체 겔을 포함하는 최종 용액(resultant solution) 내의 pH는 4 내지 5.5이다.
전구체 겔을 포함하는 최종 용액은 실온(room temperature: RT)(예를 들어, 22.5℃)에서 5 내지 30분 동안 교반(agitate) 될 수 있다(또는 교반되지 않을 수 있다).
생성된 전구체 겔은 세척 및 원심 분리의 싸이클을 수회 거친다.
예를 들어, 전구체 겔은 원심 분리(예를 들어, 3000 내지 15000 rpm에서 5 내지 60분 동안) 및 상청액(supernatant)(예를 들어, 질산 칼륨 또는 질산 나트륨)의 제거 및 탈염수로 세척(예를 들어, 연속된 3회의 세척 및 원심 분리)한 후에 회수될 수 있다.
이어서, 세척된 전구체 결이 최종 원심 분리 후 또는 아마도 건조시킨 후(예를 들어, 프루퍼(proofer) 내 또는 동결 건조에 의해)에 획득된 형태로 용매 가열 처리된다. 특히, 이렇게 획득된 전구체 겔에 함유된 광물 입자를 건조시킬 필요가 없다. 그러나, 전구체 겔의 제조 후에 용매 가열 처리가 신속하게 수행되지 않고, 분말 형태로 보존하는 것이 바람직하다면 건조가 수행될 수 있다.
2. 본 발명에 따른 화학식(I)의 합성 고령석을 위한 전구체 겔의 용매 가열 처리
상기에서 획득된 전구체 겔이 250 및 600℃ 사이, 특히 280 및 500℃, 특히 280 및 450℃의 온도에서 용매 가열 처리된다.
본 발명에 따른 제1 실시예에서, 전구체 겔의 용매 가열 처리는 밀폐된 반응기에서 수행된다.
이를 위해, 전구체 겔을 용매 가열 처리의 전체 과정 동안, 소정의 반응 온도(250℃ 및 600℃ 사이로 설정)로 노(furnace) 또는 프루퍼 내에서 배치된 반응기/오토클레이브(autoclave)에 위치시킨다.
필요하다면, 액체/고체 비율은 2 및 80 사이, 특히 5 및 50 사이의 값으로 미리 조정될 수 있다(액체의 양은 cm3으로 표현되며, 고체의 양은 그램으로 나타내고, 마른 히이드로겔(hydrogel)의 양만을 나타냄).
용매 가열 처리의 끝에서 얻은 조성물은 X-선 회절에서 관찰 가능한 결정성을 가지며, 이러한 결정성은 용매 가열 처리의 지속 시간과 함께 증가하고 처리 동안 급속하게 좁고(narrow), 강화되는(intensify) 특성 선들의 빠른 출현에 의해 대응하는 회절도(diffractograms)에 반영된다.
이러한 용매 가열 처리 후에, 본 발명에 따른 화학식(I)에 따른 합성 고령석 광물 입자를 포함하는 조성물은 용액, 특히 수용액에 현탁(suspension)되어 획득된다. 이러한 용매 가열 처리의 끝에서, 반응기에 함유된 조성물은 원심 분리(3000 및 15000 RPM 사이에서 5 내지 60분동안)에 의해 회수된 후, 상청액을 제거하거나 현탕액의 형태로 저장될 수 있다.
최종 원심 분리 후에 회수된 광물 입자를 포함하는 조성물은 건조될 수 있다.
- 프루퍼에서 60℃ 및 130℃ 사이의 온도에서 1 내지 24시간 동안, 또는
- 동결 건조(예를 들어, CHRIST ALPHA® 1-2 LD Plus 타입의 동결-건조기에서 48 내지 72 시간 동안) 또는
- 원자화에 의해
본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에서, 전구체 겔의 용매 가열 처리가 연속적으로 수행된다. 이러한 연속적인 용매 가열 처리는 용매 가열 처리의 지속 시간이 더 감소되는 장점을 갖는다. 예를 들어, 6시간 미만, 특히 2시간 미만의 지속 시간이면 충분하다.
용매 가열 처리가 연속적으로 수행되는 본 발명에 따른 방법에서, 본 발명에 따른 화합물의 광물 입자를 연속적으로 제조하기 위한 반응기(15)는 연속적으로(도 1에 예시된 바와 같이) 사용되고, 반응기는,
- 염기성 용액뿐만 아니라, 메타규산 칼륨 용액 또는 메타규산 나트륨 제1 수용액(20), 또는 메타게르마늄산염 칼륨 용액 또는 메타게르마늄산염 나트륨 수용액, 또는 이들의 혼합물이 첨가되는 제1 도관 부분(11),
- 적어도 하나의 금속염 M의 적어도 하나의 알루미늄 염 및/또는 적어도 하나의 염이 그 내에 용해되는 제2 수용액(21)이 첨가된 제2 도관 부분(12),
- 제1 도관 부분(11) 및 제2 도관 부분(12) 다음에 배치되고 반응 외함부(reaction enclosure)(16)의 입구(9)까지 연장하는 제3 도관 부분(13), 제1 도관 부분(11) 및 제2 도관 부분(12)은 제3 도관 부분(13)이 시작되는 지점(17)에서 결합함,
- 제3 도관 부분 다음에, 출구(9)로부터 반응 외함부(16) 내로 연장하는 반응 도관(14)을 포함한다.
연동 펌프(18)는 탱크(30)에 수용된 제1 수용액을 저으면서, 제1 도관 부분(11)에 제1 수용액을 연속적으로 공급한다. 제2 연동 펌프(19)는 탱크(31)에 수용된 제2 수용액을 교반하면서, 제2 도관 부분(12)에 제2 수용액을 연속적으로 공급한다.
반응 도관(14) 내의 온도를 제어하기 위해, 반응 외함부(16)는 세라믹 저항기들을 포함하는 가열 맨틀(heating mantle)을 포함하는 노(furnace)이다. 반응 도관(14)은 반응 챔버(16)의 출구를 구성하는 출구(8)를 통과할 때까지 가열 맨틀 내부에 다수의 루프를 갖는 일반적으로 구불구불한 형상을 갖는다.
제3 도관 부분(13) 내부의 혼합물은 실온에 가깝다. 제3 도관 부분(13)은 선택적이고, 지점(17)과 입구(9)는 결합될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 제3 도관 부분(13)은 예를 들어, 10cm 및 20cm 사이의 길이를 갖는다.
본 발명에 따른 방법에 의해 합성 광물 입자를 제조하기 위해, 장치에서 체류하는 시간은 30분 미만, 특히 15분 미만, 심지어 5분 미만, 또는 1분 정도이다.
추가적으로, 다른 용액들을 도입하기 하기 위해, 특히 장치의 다른 레벨들에서 용매의 양을 조절하기 위해, 예를 들어 용매 가열 처리 구역의 전에 위치하는 입구들(4, 5)을 사용하여 사용할 수 있다. 입구(4)가 지점(17) 이전에 위치할 수 있다. 입구(6)는 용매 가열 처리 구역의 레벨에 위치하고, 입구(7)은 용매 가열 처리 구역 다음에 위치하고, 획득된 현탁액을 위한 출구 전에 위치한다.
압력 조절기(2)는 반응 도관(14) 및 반응 외함부(16)의 출구(8)로부터 획득된 광물 입자를 포함하는 현탁액이 회수되는 용기(25)로 연장되어 있는 제5 도관 부분(10)과 연결되어 반응 외함부(16)의 하류에 배치된다.
제5 도관 부분(10) 상에 삽입된 밸브(32)를 닫음으로써, 반응 도관(14)의 출구(8)에서 획득되는 최종 현탁액은 분기된 회로(33)에서 순환될 수 있고, 이는 이 현탁액이 입자를 보유하고 회복을 위해 적합한 다공성 소결 필터(porous fritted filter)(34)를 통과하게 한다. 다공성 소결 필터(34)는 얼음 용기(35)에 담겨 반응기를 떠나는 현탁액을 냉각시킨다. 이 경우, 분기 회로(33) 상에 배치된 밸브(36, 37)가 열린다. 다공성 소결 필터(34)는 합성 광물 입자가 운반되는 액체 매질로부터 이들을 분리함으로써 보유되도록 선택된다. 필터는 예를 들어, 316L 스테인레스강으로 만들어 지고, 기공 크기가 50 ㎛를 갖을 수 있다. 다공성 소결 필터(34)가 광물 입자로 막히면, 용기(25) 내의 현탁액을 직접 회수하기 위해 밸브(32)를 열고, 밸브들(36, 37)을 닫는 것으로 충분하며, 이 현탁액은 얼음 용기(35)를 통과시킴으로써 냉각되고, 이어서 예를 들어, 건조(예를 들어, 프루퍼 내에서)될 수 있는 광물 입자를 회수하기 위해 수회 세척되고 원심 분리된다. 다른 변형 예 (도시되지 않음)에서, 이전의 필터가 광물 입자에 의해 막히자마자 획득된 현탁액이 반응 도관(14)의 출구 및 또 다른 소결체로 향하도록 여러 개의 소결체를 병렬로 제공하는 것도 물론 가능하다.
대안적으로, 전구체 겔을 포함하는 용액이 먼저 제조되는 경우, 단일 도관 부분이 제1 도관 부분(11) 및 제2 도관 부분(12)을 대체한다.
어떠한 경우에도, 전구체 겔 조성물을 반응 외함부(16)의 입구(6)에 공급하는 반응 도관(14) 및 모든 도관들에서의 반응 매질의 연속적인 순환을 가능하게 하기 위해 각각의 도관 부분 및 반응 도관(14) 내로 도입되는 전구체 겔의 희석을 제어하는 것이 중요하다. 반응 외함부(16)의 입구에 도입된 전구체 겔 조성물 중 전구체 겔의 농도는 유리하게는 10-3mol/L 내지 수 mol/L, 예를 들어, 0.01mol/L 정도이다. 이 농도는 선행 기술의 층상 규산염과 같은 합성 광물 입자를 제조하는 방법에서 사용된 농도보다 훨씬 낮다는 것을 유의해야한다.
반응 도관(14)에서 수행되는 용매 가열 처리는 특히, 초-임계(supercritical) 조건 또는 아-임계(subcritical) 조건 아래에서, 특히 균질 아-임계 조건 아래에서 수행될 수 있는 용매 가열 처리이다. 따라서, 반응기 입구에서 도입되는 전구체 겔 조성물, 특히 그것이 포함하는 용매(들)이 초-임계 조건 또는 균질 아-임계 조건 아래(즉, 용매의 액체-기체 평형 곡선 이상으로 존재하여, 용매가 액체-기체 혼합물 또는 순수한 기체의 형태가 아닌, 액체 상태로 존재함)에 있도록 용매 가열 처리가 수행되는 온도 및 압력이 선택될 수 있다.
이러한 용매 가열 처리가 끝나면, 용액, 특히 수용액 중 광물 입자를 포함하는 현탁액이 획득된다. 이러한 용매 가열 처리가 끝나면, 획득된 현탁액을 예를 들어, 소결된(fritted) 세라믹 필터를 사용하여 여과하거나, 또는 원심 분리(3000 내지 15000 RPM에서 5 내지 60분 동안)에 의해 회수한 후, 상청액을 제거한다.
화학식(I)의 합성 광물 입자를 포함하는 회수된 조성물은 물, 특히, 증류수 또는 삼투수로 세척될 수 있다. 예를 들어, 1회 또는 2회 세척/원심 분리 싸이클이 수행될 수 있다.
최종 원심 분리 후에 회수된 화학식(I)의 합성 광물 입자를 포함하는 조성물은 건조될 수 있다.
- 프루퍼에서 60℃ 및 130℃ 사이의 온도에서 1 내지 24시간 동안, 또는
- 동결 건조(예를 들어, CHRIST ALPHA® 1-2 LD Plus 타입의 동결-건조기에서 48 내지 72 시간 동안) 또는
- 마이크로파의 조사에 의해,
- 원자화에 의해, 또는
- 다른 분말 건조 기술
따라서, 발명자들은 초기 겔을 결정화되고 열적으로 안정한 물질로 전환시키는데 초-임계 조건 아래에서 매우 짧은 시간(1분 미만)의 용매 가열 처리가 충분할 뿐만 아니라, 획득되는 합성 광물 입자가 천연 고령석과 동등한 결정성을 갖는다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 방법에 의해 획득된 조성물에 함유된 화학식(I)의 합성 광물 입자는 일반적으로 필요한 시간에 비해 매우 감소된 용매 가열 처리 시간에도 불구하고, 순도, 결정성, 열적 안정성 면에서 현저한 특성들을 가진다.
<B - 분석 및 구조적 특성>
1. X-선 회절 분석
도 2 및 5는 각각 X-선 회절도를 나타내고, 각각의 회절도는 옹스트롬(angstrom)에서의 면 간 거리(interplanar instance)의 함수로서 신호의 상대 강도(초당 스트로크 수)를 나타낸다.
본 발명에 따른 조성물은, X-선 회절에서 7.00
내지 7.30
사이의 거리에 위치한 평면(001)의 특성인 적어도 하나의 회절 선을 갖는다. 이러한 회절 선은 고령석의 특징이다.
도 2 및 5는 각각에 대해 수행된 X-선 회절 분석의 결과를 나타낸다.
- 300℃에서 24시간 용매 가열 처리한 후, 획득된 합성 고령석 Al2Si2O5(OH)4을 포함하는 조성물(도 2),
- 300℃에서 96시간 용매 가열 처리한 후, 획득된 합성 고령석 Al2Si2O5(OH)4을 포함하는 조성물(도 5),
- 400℃에서 30분 용매 가열 처리한 후, 획득된 합성 고령석 Al2Si2O5(OH)4을 포함하는 조성물(도 6).
도 2에 나타난 X-선 회절도는 Panalytical® (The Netherlands)에 의해 판매된 Panalytical MPDPro® 회절계에 기록되었다. 이것은 빠른 선형 검출기가 장착된 theta/theta 다중 구성 회절 장치(투과, 반사, 가변 온도)이다. 구조적 등거리를 제공하는 Bragg 관계는 dhk1=0.7703/sinθ(구리 대음극(anticathode) 사용)이다.
도 5에 도시된 X-선 회절도는 INEL(Artenay, France)에 의해 시판되는 CPS(120) 장치 상에 기록되었다. 120°의 각도 범위에서 실시간으로 검출할 수 있는 곡선형 검출 회절계이다. 사용된 가속 전압은 40kV이고, 강도는 25mA이다. 구조적 등거리를 제공하는 Bragg 관계는 dhk1=0.89449/sinθ(코발트 대음극 사용)이다.
2. 적외선 분석
도 3은 cm-1로 표현된 파장의 함수로서 신호 강도를 나타내는 적외선 스펙트럼을 도시한다. 도 3은 300℃에서 24시간 용매 가열 처리 후에 획득된 본 발명에 따른 합성 고령석 Al2Si2O5(OH)4을 포함하는 조성물의 근적외선 스펙트럼(곡선 50)이다.
획득된 스펙트럼은 고령석의 수산기(-OH)의 신장 진동(elongation vibrations)을 나타내는 3620 및 3700 cm-1 사이의 4개의 진동 밴드들을 나타낸다.
이 스펙트럼은 9000 내지 4000 cm-1의 범위에서 NICOLET 6700-FTIR 분광기로 수집되었다.
3. 열 분석
도 4는 본 발명에 따라 300℃에서 24시간 용매 가열 처리한 후, 획득된 합성 고령석 Al2Si2O5(OH)4을 포함하는 조성물의 열 중량 분석(TGA)(곡선 55) 및 열차 분석(TDA)(곡선 56)에 의해 얻어진 곡선들을 도시한다.
도 4에서, 곡선(56)(열차 분석)은 온도의 함수(0℃부터 1200℃까지)로서 분석(열 화상도의 좌측 상에 위치한 세로축 상의 mW)된 조성물의 샘플에 의해 방출되거나 흡수된 열을 나타낸다. 도 5에서, 곡선(55)(열 중량 분석은 도 4에 점으로 나타냄)은 온도의 함수(0℃부터 1200℃까지)로서 분석된 조성물의 샘플의 질량 변화(열 화상도의 우측 상에 위치한 세로축 상의 %)를 나타낸다.
획득된 열 화상은 400℃에서 시작하는 탈수소화(dehydroxylation) 및 약 960℃에서의 스피넬 구조에서의 재결정화(recrystallisation in spinel structure)의 특징을 갖는 고령석의 특징이다. 이러한 변화 온도는 천연 고령석보다 약간 낮으며, 이는 획득된 입자의 더 작은 크기에 의해 설명된다.
DTA 및 TGA 분석은 공기 중 30℃ 내지 1000℃의 온도 범위에서 10℃/min의 가열 속도로 PERKIN ELMER®(미국)에서 판매하는 Diamond TG / TDA® 열 중량 측정기를 사용하여 수행되었다.
4. 현미경 관찰 및 입자 크기 평가
본 발명에 따른 조성물을 구성할 수 있는 분말의 엄청난 미세성을 감안하여, 주사 전자 현미경 및 전계 효과 및 투과 전자 현미경을 사용하여 관측함으로써 이들을 구성하는 광물 입자의 크기 및 크기 분포를 평가하였다.
기본 입자의 평균 크기는 20nm 및 600nm 사이, 특히 20nm 및 500nm 사이에서 변화하는 것으로 밝혀졌다.
아래의 실시예는 본 발명에 따른 제조 방법 및 이렇게 획득된 합성 광물 입자의 구조적 특성에 대해 예시한다.
<실시예 1 - 본 발명에 따른 합성 광물 입자를 포함하는 조성물의 제조>
37.51g(0.1 mol) 질산 알루미늄 9수화물(aluminium nitrate nonahydrate)을 200ml의 순수한 물에 용해시킴으로써 질산 알루미늄 용액(aluminium nitrate solution)을 제조한다.
메타규산 칼륨 용액은 또한, 52%의 건조 추출물(즉, 0.1 mol 메타규산 칼륨), 1M에서의 100ml의 수산화칼륨(KOH), 및 200ml의 순수한 물로부터 제조될 수 있다.
제1 질산 알루미늄 용액을 메타규산 칼륨 용액에 교반하면서 첨가하고, 백색 침전물을 즉시 형성시킨다.
획득된 현탁액을 5분동안 교반한다. 그 다음, 원심 분리가 반복될 때마다 증류수로 3회의 세척 싸이클을 수행하고 8000 RPM에서 10분간 원심 분리한다. 원심 분리 후에 상충액을 제거하는 이러한 연속 세척은 전구체 겔의 침전 반응 동안 형성된 질산 칼륨을 제거할 수 있다.
노(furnace)에 넣은 밀폐된 티타늄 반응기에 놓인 전구체 겔을 반응기 내의 물의 포화 증기압 아래에서, 24시간 동안 300℃에서 열수 처리한다.
실온으로 냉각시킨 후, 반응기를 열고 획득된 현탁액을 원심 분리한다. 원심 분리 후, 적어도 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 입자를 포함하는 조성물이 획득된다.
원심 분리 후, 회수된 입자의 조성을 프루퍼에서 120℃에서 12시간 동안 건조한 다음 막자 사발로 분쇄한다. 생성된 조성물은 백색 분말의 형태이다.
이와 같이하여 획득된 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 화합물의 입자 조성의 X-선 회절도를 도 2에 나타낸다. 이 조성물의 X-선 회절도는 아래의 회절선을 나타낸다.
- 7.15
의 거리에 위치한 평면(001)(라인 40);
- 4.46
의 거리에 위치한 평면(020)(라인 41);
- 4.37
의 거리에 위치한 평면(
)(라인 42);
- 4.16
의 거리에 위치한 평면(
)(라인 43);
- 3.80
의 거리에 위치한 평면(
)(라인 44);
- 3.56
의 거리에 위치한 평면(002)(라인 45);
- 2.56
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
)(라인 46);
- 2.50
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(200)(라인 47);
- 2.33
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
)(라인 48);
- 1.49
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
)(라인 49).
획득된 합성 고령석 조성물의 적외선 스펙트림이 도 3에 도시된다(곡선 50). 합성 고령석의 수산기(-OH)의 신장 진동을 나타내는 3620cm-1, 3651cm-1, 3667cm-1, 및 3693cm-1의 4개의 진동 밴드들이 나타난다.
이와 같이 획득된 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 화합물의 입자 조성을 TGA-TDA로 획득한 곡선이 도 4에 도시된다. 이러한 열 화상은 400℃에서 시작하는 탈수소화(dehydroxylation) 및 960℃ 이후의 스피넬 구조에서의 재결정화의 특징을 갖는 고령석의 특징이다. 이러한 변화 온도는 천연 고령석보다 약간 낮으며, 이는 획득된 입자의 더 작은 크기에 의해 설명된다.
획득된 입자의 하나의 장점은 975℃(피크 최대), 즉 천연 고령석 보다 낮은 온도에서 스피넬 구조로의 변환이고, 이러한 것은, 예를 들어, 더 낮은 온도에서 세라믹의 제조를 허용하여 세라믹 생산의 에너지 비용을 줄인다.
<실시예 2 - 본 발명에 따른 합성 광물 입자를 포함하는 조성물의 제조>
37.51g(0.1 mol) 질산 알루미늄 9수화물을 200ml의 순수한 물에 용해시킴으로써 질산 알루미늄 용액을 제조한다.
메탄규산 나트륨 용액은 또한, 21.21g 메타규산 소다 Na2SiO3, 100ml 소다(1M) 내의 5H2O(0.1 mol) 및 200ml 순수한 물로 제조될 수 있다.
제1 질산 알루미늄 용액을 메타규산 나트륨 용액에 교반하면서 첨가하고, 백색 침전물을 즉시 형성시킨다.
획득된 현탁액을 5분동안 교반한다. 그 다음, 원심 분리가 반복될 때마다 증류수로 3회의 세척 싸이클을 수행하고 8000 RPM에서 10분간 원심 분리한다. 원심 분리 후에 상충액을 제거하는 이러한 연속 세척은 전구체 겔의 침전 반응 동안 형성된 질산 나트륨을 제거할 수 있다.
노에 넣은 밀폐된 티타늄 반응기에 놓인 전구체 겔을 반응기 내의 물의 포화 증기압 아래에서, 96시간 동안 300℃에서 열수 처리한다.
실온으로 냉각시킨 후, 반응기를 열고 획득된 현탁액을 원심 분리한다. 원심 분리 후, 적어도 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 입자를 포함하는 조성물이 획득된다.
원심 분리 후, 회수된 입자의 조성을 프루퍼에서 120℃에서 12시간 동안 건조한 다음 막자 사발로 분쇄한다. 생성된 조성물은 백색 분말의 형태이다.
이와 같이하여 획득된 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 화합물의 입자 조성의 X-선 회절도를 도 5에 나타낸다. 이 조성물의 X-선 회절도는 아래의 회절선을 나타낸다.
- 7.17
의 거리에 위치한 평면(001)(라인 60);
- 4.46
의 거리에 위치한 평면(020)(라인 61);
- 4.38
의 거리에 위치한 평면(
)(라인 62);
- 4.18
의 거리에 위치한 평면(
)(라인 63);
- 3.78
의 거리에 위치한 평면(
)(라인 64);
- 3.58
의 거리에 위치한 평면(002)(라인 65);
- 2.57
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
)(라인 66);
- 2.50
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(200)(라인 67);
- 2.34
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
)(라인 68);
- 1.49
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
)(라인 69).
<실시예 3 - 본 발명에 따른 광물 입자를 포함하는 조성물의 제조>
37.51g(0.1 mol) 질산 알루미늄 9수화물을 200ml의 순수한 물에 용해시킴으로써 질산 알루미늄 용액을 제조한다.
메탄규산 나트륨 용액은 또한, 21.21g 메타규산 나트륨 Na2SiO3, 100ml 소다(1M) 내의 5H2O(0.1 mol) 및 200ml 순수한 물로 제조될 수 있다.
제1 질산 알루미늄 용액을 메타규산 나트륨 용액에 교반하면서 첨가하고, 백색 침전물을 즉시 형성시킨다.
획득된 현탁액을 5분동안 교반한다. 그 다음, 원심 분리가 반복될 때마다 증류수로 3회의 세척 싸이클을 수행하고 8000 RPM에서 10분간 원심 분리한다. 원심 분리 후에 상충액을 제거하는 이러한 연속 세척은 전구체 겔의 침전 반응 동안 형성된 질산 나트륨을 제거할 수 있다.
회석된 전구체 겔을 저장조(30) 내의 300ml의 순수한 물에 넣는다(도 1 참조). 또한, 도관 부분(13) 내의 전구체 겔의 희석 정도를 조정할 수 있는 순수한 물이 저장조(31) 내에 배치된다.
연동 펌프들(18, 19)는 2개의 용액들이 1/8인치(3.175mm)의 외경 및 1.57mm의 내경을 갖는 강철 도관들을 통해 통과되도록 한다. 외함부(16) 내의 온도는 400℃이고, 반응 도관(14)의 압력은 22.1Mpa 이상(25 및 27Mpa 사이 정도)으로 유지(압력 조절기(2)에 의해)되어, 외함부(16) 내의 반응 도관(14) 내부의 온도는 물의 임계점(374℃, 221 bar) 이상의 조건 아래에 있다.
따라서, 전구체 겔은 반응 외함부(16)에서 열수 처리를 거치며, 이 전구체 겔을 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 합성 광물 입자의 현탁액으로 전환시킬 수 있다. 입구(9)와 출구(8) 사이의 반응 도관(14)에서의 체류 시간은 30분이다.
냉각 후, 반응기(15)의 출구(8)를 나가는 현탁액은 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 합성 광물 입자의 콜로이드성 현탁액이다. 그것은 수십 분 동안 썩은 하얀 유백색의 외관을 가지고 있다. 이 현탁액은 원심 분리 싸이클(8000 RPM에서 10분)을 받는다. 원심 분리 후, 한편으로는 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 합성 광물 입자를 포함하는 조성물 및 다른 한편으로는 상청 수용액(supernatant aqueous solution)이 획득된다.
원심 분리 후, 회수된 입자의 조성을 프루퍼에서 120℃에서 12시간 동안 건조한 다음 막자 사발로 분쇄한다. 생성된 조성물은 흰색 분말의 형태이다.
이와 같이하여 획득된 화학식 Al2Si2O5(OH)4의 화합물의 입자 조성의 X-선 회절도를 도 6에 나타낸다. 이 조성물의 X-선 회절도는 아래의 회절선을 나타낸다.
- 7.09
의 거리에 위치한 평면(001);
- 4.44
의 거리에 위치한 평면(020);
- 4.13
의 거리에 위치한 평면(
);
- 3.56
의 거리에 위치한 평면(002);
- 2.55
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
);
- 2.49
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(200);
- 2.33
의 거리에 위치한 평면(
) 및 평면(
);
- 1.49
의 거리에 위치한 평면(060), 평면(
) 및 평면(
).
본 발명은 많은 변형 예가 될 수 있다. 특히, 규소가 전체 또는 일부가 게르마늄으로 대체되거나, 알루미늄 대신 철 또는 갈륨을 사용하여 화학식(I)에 대응하고, 예시된 화합물 이외의 화합물을 제조하는 것이 가능한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
Claims (10)
- 아래의 화학식(I)의 합성 광물 입자(Synthetic mineral particles)을 제조하는 방법에 있어서,
(AlyM1-y)2 (SixGe1-x)2 O5 (OH)4 (I)
상기 화학식(I)에서,
Al은 알루미늄을 나타내고,
Si는 규소를 나타내고,
M은 갈륨 및 희토류 원소들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 3가의 금속(trivalent metal)을 나타내고,
y는 0 및 1 사이의 실수를 나타내고,
Ge는 게르마늄을 나타내고,
x는 0 및 1 사이의 실수를 나타내고,
O는 산소를 나타내고,
H는 수소를 나타내고,
상기 제조 방법은,
화학식(I)의 합성 광물 입자의 전구체 겔(precursor gel)을 공동 침전 반응(co-precipitation reaction)에 의해 제조하는 단계; 및
화학식(I)의 합성 광물 입자가 획득될 수 있도록, 상기 전구체 겔을 선택된 기간 동안 250 및 600 ℃ 사이의 온도에서 연속적인 용매 가열 처리(solvothermal treatment)하는 단계
를 포함하고,
상기 공동 침전 반응은,
알루미늄 및 M의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속염(salt of a metal), 및
규소 및 게르마늄의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화학 원소의 공급원 - 상기 화학 원소의 공급원은 규소 및 게르마늄의 그룹으로부터 선택되고, 상기 규소 및 게르마늄의 그룹은 메타규산 칼륨, 메타규산 나트륨, 메타게르마늄산 칼륨 및 메타게르마늄산 나트륨으로 구성된 그룹으로부터 선택됨 -,
에 의해 발생하고,
상기 전구체 겔의 제조 과정에 걸친 (AlyM1-y)/(SixGe1-x)의 몰 비율(molar ratio)은 1이고,
적어도 하나의 염기가 상기 공동 침전 반응의 과정에 걸쳐 첨가되는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 알루미늄의 금속염은 염화 알루미늄 및 질산 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 용매 가열 처리는 48 시간 미만 동안 수행되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매 가열 처리는 정적 연속 반응기(constant-volume continuous reactor)를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매 가열 처리는 수성 매질(aqueous medium)에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매 가열 처리는 1MPa를 초과하는 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매 가열 처리는 22MPa 및 30MPa 사이의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매 가열 처리의 지속 시간은 10초를 초과하고, 6 시간 미만인 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용매 가열 처리하기 전에 상기 전구체 겔을 적어도 한번 세척하는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 염기가 NaOH 및 KOH로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는,
합성 광물 입자 생성 방법.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05170426A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 高生成率、高純度合成カオリナイトの製造法 |
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