KR20220079796A - Manufacturing method of ruthenium iridium nanoalloy using laser-irradiated acoustic suspension droplets - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법을 개시한다. 상기 방법은 루테늄염, 이리듐염과 폴리비닐피롤리돈을 에틸렌글리콜에 용해시킨 후, 음향 현탁 처리를 수행하여 현탁 액적을 획득하고, 현탁 액적에 대해 레이저 조사 처리를 수행하여 루테늄 이리듐 나노합금을 제조하는 단계를 포함한다. 본 발명은 조작이 간단하고 미량의 신속하고 제어 가능하며 에너지 소모가 적은 루테늄 이리듐 나노합금 제조를 위한 새로운 길을 개척하였다.The present invention discloses a method for preparing a ruthenium iridium nanoalloy using laser-irradiated acoustic suspension droplets. In the above method, after dissolving ruthenium salt, iridium salt and polyvinylpyrrolidone in ethylene glycol, acoustic suspension treatment is performed to obtain suspended droplets, and laser irradiation treatment is performed on the suspended droplets to prepare a ruthenium iridium nanoalloy including the steps of The present invention has opened a new path for the production of ruthenium iridium nanoalloys with simple operation, rapid, controllable trace amounts, and low energy consumption.

Description

레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법Manufacturing method of ruthenium iridium nanoalloy using laser-irradiated acoustic suspension droplets

본 발명은 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법에 관한 것으로, 귀금속 나노 재료의 신규한 제조 기술 분야에 속한다.The present invention relates to a method for manufacturing a ruthenium iridium nanoalloy using laser-irradiated acoustic suspension droplets, and belongs to a novel manufacturing technology field of noble metal nanomaterials.

해당 배경기술 부분에 개시된 정보는 본 발명의 전반적인 배경에 대한 이해를 높이기 위한 것일 뿐이므로, 상기 정보가 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 종래 기술을 구성함을 인정하거나 임의 형태로 암시하는 것으로 간주되어서는 안 된다.Since the information disclosed in the background section is only for increasing the understanding of the overall background of the present invention, it is acknowledged that the information constitutes prior art known to those of ordinary skill in the art or in any form. It should not be taken as implied.

금속 나노입자는 그 고유의 치수 효과, 표면 효과 및 전자 상태로 인해 촉매(CN 111185220 A), 감지(CN 111398396 A), 광학(CN 111253936 A), 의학 및 생명공학(CN 111420057 A) 등 분야에서 광범위한 응용 전망을 갖는다. 각종 금속 원소는 모두 고유한 전자 배열 상태를 갖기 때문에, 합금화는 단일 금속 원소와 다른 전자 구조를 얻을 수 있으며, 이는 다른 응용 분야에서 그 성능에 영향을 미칠 수 있다. 수많은 연구에 따르면 나노합금 성능에 영향을 미치는 주요인자는 합금의 치수(J Am ChemSoc, 2014, 136(19):6978), 원소 성분비(J Am ChemSoc, 2017, 139(13): 4643) 및 내부 성분 분포(Nat Chem, 2014, 6(4): 320)인 것으로 나타난다. 따라서 새로운 제조 기술을 개발하여 나노합금의 치수 정밀 제어, 성분 임의 조합 및 성분 분포 제어를 구현하는 것은 유의한 과학적 의미와 공학적 가치를 가진다.Due to their intrinsic dimensional effects, surface effects and electronic states, metal nanoparticles are used in fields such as catalysis (CN 111185220 A), sensing (CN 111398396 A), optics (CN 111253936 A), medicine and biotechnology (CN 111420057 A). It has broad application prospects. Since various metal elements all have unique electronic arrangement states, alloying can obtain a different electronic structure from a single metal element, which can affect its performance in different applications. Numerous studies have shown that the major factors influencing nanoalloy performance are the dimensions of the alloy (J Am ChemSoc, 2014, 136(19):6978), elemental ratio (J Am ChemSoc, 2017, 139(13): 4643) and internal component distribution (Nat Chem, 2014, 6(4): 320). Therefore, it has significant scientific significance and engineering value to realize precise control of dimensions of nanoalloys, arbitrary combinations of components, and control of component distribution by developing a new manufacturing technology.

루테늄은 다가 희소 금속 원소이다. 안정적인 특성, 강한 내식성, 높은 경도, 우수한 전기학적 및 촉매적 특성으로 인해 초경합금, 전기 접촉 합금 제조 및 수소화, 산화, 이성질화와 개질 반응의 촉매로 자주 사용된다(CN 111500914 A). 이리듐은 희귀한 귀금속 재료로, 내식성이 가장 우수한 금속 원소로 간주되며, 열안정성이 우수하여 주로 고온 반응용 도가니, 과학기기, 열전대, 저항선 등 제작에 사용된다. 다른 백금족 금속 합금과 마찬가지로 이리듐 합금은 유기물을 단단히 흡착될 수 있으며 촉매 재료로 사용할 수 있다(CN 111389395 A). 루테늄과 이리듐은 상호 용해도가 크고 루테늄 이리듐 합금의 성분은 비교적 큰 범위 내에서 연속적으로 조정할 수 있다. 루테늄과 이리듐을 합금으로 제작하면 두 특성의 이점을 보완할 수 있다. 현재 루테늄 이리듐 합금은 고온 열전대 재료, 촉매, 항종양 재료 및 발광 재료로 사용되고 있다.Ruthenium is a polyvalent rare metal element. Because of its stable properties, strong corrosion resistance, high hardness, and excellent electrical and catalytic properties, it is often used as a catalyst for cemented carbide, electrical contact alloy production and hydrogenation, oxidation, isomerization and reforming reactions (CN 111500914 A). Iridium is a rare precious metal material, considered as a metal element with the best corrosion resistance, and has excellent thermal stability, so it is mainly used in the production of crucibles for high-temperature reaction, scientific instruments, thermocouples, resistance wires, etc. Like other platinum group metal alloys, iridium alloys can strongly adsorb organic substances and can be used as catalyst materials (CN 111389395 A). Ruthenium and iridium have high mutual solubility, and the composition of the ruthenium-iridium alloy can be continuously adjusted within a relatively large range. By making ruthenium and iridium as an alloy, the advantages of both properties can be complemented. Currently, ruthenium-iridium alloy is used as a high-temperature thermocouple material, a catalyst, an antitumor material, and a light-emitting material.

루테늄 이리듐 나노합금은 벌크 합금 재료와 다른 독특한 특성을 가지고 있어, 루테늄 이리듐 나노합금의 제어 가능한 제조를 구현하는 것은 그 성능과 응용을 확장하는 효과적인 수단이다. 본 발명자의 연구에 따르면, 현재 널리 채택되고 있는 나노합금 제조 방법은 용기나 기판 상에서 반응을 일으키는 것이다. 이는 쉽게 이종 핵생성(heterogeneous nucleation)을 일으키기 쉬워 조성 편석을 유발하고 치수 제어를 불가능하게 만들 수 있으며, 종국에는 나노합금의 물리화학적 특성을 불안정하게 만들 수 있다. 따라서 재료의 정밀한 치수 제어, 성분 임의 조합 및 성분 분포 제어를 구현하기 위한 나노합금 제조 방법 개발이 시급하다.Since ruthenium iridium nanoalloy has unique properties different from bulk alloy materials, realizing the controllable fabrication of ruthenium iridium nanoalloy is an effective means of extending its performance and application. According to the research of the present inventors, the nanoalloy manufacturing method that is currently widely adopted is to cause a reaction on a container or a substrate. This can easily cause heterogeneous nucleation, which can cause compositional segregation, make dimensional control impossible, and ultimately make the physicochemical properties of nanoalloys unstable. Therefore, it is urgent to develop a nanoalloy manufacturing method to realize precise dimensional control of materials, arbitrary combinations of components, and control of component distribution.

종래 기술의 단점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법을 제공하는 데에 있다. 본 발명은 용기가 없는 반응을 구현하여 초미세 입자를 형성하고 원소의 상호 용해함으로써 이종 핵생성으로 인한 응집 및 입자 성장 문제를 극복할 수 있다. 반응 과정에서 발생하는 성분 편석을 방지하여 균질 합금을 형성한다. 순간적으로 금속 환원 온도에 도달하여 상이한 종류의 금속 이온을 동시에 환원시킴으로써 고용체 구조를 형성한다. 미세 국부 진동과 미량 반응을 구현하여, 종래 용기 중 반응으로 인한 원료와 에너지의 낭비를 극복한다. 또한 형성 엔트로피의 한계를 돌파하여 다성분 준안정 합금을 획득한다. 그 외 합금 성분과 성분 분포를 연속적으로 조절할 수 있다.In order to solve the disadvantages of the prior art, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a ruthenium iridium nanoalloy using a laser-irradiated acoustic suspension droplet. The present invention can overcome the problems of agglomeration and particle growth due to heterogeneous nucleation by implementing a containerless reaction to form ultrafine particles and mutually dissolving elements. A homogeneous alloy is formed by preventing component segregation that occurs during the reaction process. It instantaneously reaches the metal reduction temperature and forms a solid solution structure by simultaneously reducing different kinds of metal ions. By implementing micro-local vibration and micro-reaction, waste of raw materials and energy due to reaction in a conventional container is overcome. It also breaks through the limit of formation entropy to obtain a multi-component metastable alloy. Other alloy components and component distribution can be continuously adjusted.

상기 목적을 구현하기 위해 본 발명에서 채택하는 기술적 해결책은 하기와 같다.The technical solution adopted in the present invention to implement the above object is as follows.

일 양상에 있어서, 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법을 제공하며, 루테늄염, 이리듐염과 폴리비닐피롤리돈을 에틸렌글리콜에 용해시킨 후, 음향 현탁 처리를 수행하여 현탁 액적을 획득하고, 현탁 액적에 대해 레이저 조사 처리를 수행하여 루테늄 이리듐 나노합금을 제조한다.In one aspect, there is provided a method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using laser irradiation acoustic suspension droplets, and after dissolving ruthenium salt, iridium salt and polyvinylpyrrolidone in ethylene glycol, acoustic suspension treatment is performed to obtain a suspension solution. A droplet is obtained, and a laser irradiation treatment is performed on the suspended droplet to prepare a ruthenium iridium nanoalloy.

본 발명은 음향 현탁을 이용하여 반응 과정이 용기가 없는 조건에서 수행될 수 있도록 만든다. 동시에 레이저 조사를 통해 에틸렌글리콜에 의한 루테늄, 이리듐 금속 이온의 신속하고 동시적인 환원을 구현하여 이종 핵생성 발생을 방지할 수 있다.The present invention uses acoustic suspension to allow the reaction process to be carried out in vesselless conditions. At the same time, it is possible to prevent the occurrence of heterogeneous nucleation by realizing rapid and simultaneous reduction of ruthenium and iridium metal ions by ethylene glycol through laser irradiation.

다른 일 양상에 있어서, 상기 방법으로 제조하여 획득한 루테늄 이리듐 나노합금을 제공한다.In another aspect, there is provided a ruthenium iridium nanoalloy prepared by the above method.

본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.Advantageous effects of the present invention are as follows.

본 발명은 레이저 조사 음향 현탁 액적을 통해 루테늄 이리듐 나노합금을 제조한다. 상기 방법은 60초 이내에 에틸렌글리콜에 의한 루테늄, 이리듐 금속 이온의 환원을 구현하여, 입자 크기가 균일하고 성분과 입자 크기를 조절할 수 있으며 분산성이 우수한 루테늄 이리듐 나노합금을 생성할 수 있다. 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 입자 크기는 2 내지 100nm 범위 내에서 연속적으로 조절할 수 있고, 루테늄과 이리듐의 몰비는 20:1 내지 1:20 범위 내에서 조정할 수 있으며 성분 분포가 균일하고 제어 가능하다. 본 발명은 나노합금의 간단하고 신속하며 에너지 소비가 적고 제어 가능한 제조를 위한 새로운 길을 개척할 수 있으며, 고성능 나노합금 관련 산업의 발전을 촉진할 수 있다. The present invention prepares ruthenium iridium nanoalloys through laser irradiation acoustic suspension droplets. The method realizes the reduction of ruthenium and iridium metal ions by ethylene glycol within 60 seconds, so that it is possible to produce a ruthenium iridium nanoalloy with uniform particle size, control of components and particle sizes, and excellent dispersibility. The particle size of the prepared ruthenium iridium nanoalloy can be continuously controlled within the range of 2 to 100 nm, the molar ratio of ruthenium and iridium can be adjusted within the range of 20:1 to 1:20, and the component distribution is uniform and controllable. The present invention can pave a new avenue for simple, rapid, low-energy, controllable fabrication of nanoalloys, and can promote the development of high-performance nanoalloy-related industries.

본 발명의 일부를 구성하는 명세서의 첨부도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 예시적인 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것이므로 본 발명을 부적절하게 한정하지 않는다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 투과전자현미경 사진이다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 투과전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 3에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 투과전자현미경 사진이다.
도 4는 실시예 4에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 투과전자현미경 사진이다.
도 5는 실시예 5에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 투과전자현미경 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which form a part of the present invention, are provided to aid the understanding of the present invention, and exemplary embodiments of the present invention and its description are for interpreting the present invention, and thus do not inappropriately limit the present invention.
1 is a transmission electron micrograph of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in Example 1.
2 is a transmission electron microscope photograph of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in Example 2.
3 is a transmission electron micrograph of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in Example 3.
4 is a transmission electron microscope photograph of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in Example 4.
5 is a transmission electron micrograph of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in Example 5;

이하의 상세한 설명은 모두 예시적인 것으로서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 것임에 유의한다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명의 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.It is to be noted that all of the detailed descriptions below are exemplary and are intended to further explain the present invention. Unless otherwise specified, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art of this invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명에 따른 예시적인 실시예를 제한하려는 의도가 아님에 유의한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 상하 문맥상 달리 명시되지 않는 한, 단수 형태는 복수 형태를 포함하도록 의도된다. 또한 본 명세서에 사용된 용어 "포함" 및/또는 "포괄"은 특징, 단계, 조작, 소자, 구성 요소 및/또는 이들의 조합이 존재함을 나타낸다는 것을 이해할 수 있다.It should be noted that the terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments only, and is not intended to limit the exemplary embodiments according to the present invention. As used herein, the singular form is intended to include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms "comprising" and/or "inclusive of" as used herein indicate the presence of a feature, step, operation, element, component, and/or combination thereof.

종래의 루테늄 이리듐 나노합금 제조 방법에서 이종 핵생성이 생성되기 쉽고 성분 편석 현상이 일어나며 치수 제어가 불가능하고 제조 시간이 비교적 긴 단점 등을 고려하여, 본 발명은 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법을 제안한다.In consideration of the disadvantages that heterogeneous nucleation is easy to generate, component segregation occurs, dimensional control is impossible, and manufacturing time is relatively long in the conventional method for manufacturing a ruthenium iridium nanoalloy, the present invention provides a ruthenium iridium nano using a laser irradiation acoustic suspension droplet. A method for manufacturing an alloy is proposed.

본 발명의 전형적인 실시방식에 있어서, 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법을 제공하며, 루테늄염, 이리듐염과 폴리비닐피롤리돈을 에틸렌글리콜에 용해시킨 후, 음향 현탁 처리를 수행하여 현탁 액적을 획득하고, 현탁 액적에 대해 레이저 조사 처리를 수행하여 루테늄 이리듐 나노합금을 제조한다.In a typical embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using laser irradiation acoustic suspension droplets, and after dissolving ruthenium salt, iridium salt and polyvinylpyrrolidone in ethylene glycol, acoustic suspension treatment is performed. to obtain suspended droplets, and laser irradiation treatment is performed on the suspended droplets to prepare a ruthenium iridium nanoalloy.

본 발명은 음향 현탁을 이용하여 반응 과정이 용기가 없는 조건에서 수행될 수 있도록 만든다. 동시에 레이저 조사를 통해 에틸렌글리콜에 의한 루테늄, 이리듐 금속 이온의 신속하고 동시적인 환원을 구현하여 이종 핵생성 발생을 방지할 수 있다.The present invention uses acoustic suspension to allow the reaction process to be carried out in vesselless conditions. At the same time, it is possible to prevent the occurrence of heterogeneous nucleation by realizing rapid and simultaneous reduction of ruthenium and iridium metal ions by ethylene glycol through laser irradiation.

본 발명에 따른 루테늄염은 양이온이 루테늄 이온인 화합물을 말하며, 예를 들어 아세트산루테늄(ruthenium acetate) 등이 있다.The ruthenium salt according to the present invention refers to a compound in which a cation is a ruthenium ion, for example, ruthenium acetate.

본 발명에 따른 이리듐염은 양이온이 이리듐 이온인 화합물을 말하며, 예를 들어 아세트산이리듐(iridium acetate) 등이 있다.The iridium salt according to the present invention refers to a compound in which a cation is an iridium ion, for example, iridium acetate.

상기 실시방식의 일부 실시예에 있어서, 루테늄염, 이리듐염의 몰비는 0.05 내지 20:1이다.In some embodiments of the above embodiment, the molar ratio of the ruthenium salt and the iridium salt is 0.05 to 20:1.

상기 실시방식의 일부 실시예에 있어서, 반응계에서 루테늄염의 농도는 5 내지 100mmol/L이고, 이리듐염의 농도는 5 내지 100mmol/L이다.In some embodiments of the above embodiment, the concentration of the ruthenium salt in the reaction system is 5 to 100 mmol/L, and the concentration of the iridium salt is 5 to 100 mmol/L.

상기 실시방식의 일부 실시예에 있어서, 반응계에서 폴리비닐피롤리돈의 농도는 0.1 내지 50g/L이다.In some embodiments of the above embodiment, the concentration of polyvinylpyrrolidone in the reaction system is 0.1 to 50 g/L.

상기 실시방식의 일부 실시예에 있어서, 현탁 액적의 부피는 1 내지 200μL이다.In some embodiments of the above embodiment, the volume of the suspension droplet is 1 to 200 μL.

상기 실시방식의 일부 실시예에 있어서, 레이저 조사 처리 시, 레이저의 출력 전력은 10 내지 80W이다.In some embodiments of the above embodiment, when laser irradiation treatment, the output power of the laser is 10 to 80W.

상기 실시방식의 일부 실시예에 있어서, 레이저 조사 처리의 시간은 5 내지 60초이다.In some embodiments of the above embodiment, the time of the laser irradiation treatment is 5 to 60 seconds.

보다 순수한 루테늄 이리듐 나노합금을 획득하기 위해, 상기 실시방식의 일부 실시예에서 제공하는 순수한 방법은, 레이저 조사 처리 후 현탁 액체를 원심 정제 처리하는 것이다.In order to obtain a more pure ruthenium iridium nanoalloy, the pure method provided in some examples of the above embodiment is to centrifuge the suspended liquid after laser irradiation treatment.

하나 이상의 실시예에 있어서, 원심 정제 처리에서 원심 회전속도는 10000 내지 13000rpm이고, 원심 시간은 20 내지 60분이다.In one or more embodiments, in the centrifugal purification process, the centrifugal rotation speed is 10000 to 13000 rpm, and the centrifugation time is 20 to 60 minutes.

하나 이상의 실시예에 있어서, 원심 정제 처리의 횟수는 3 내지 6회이다.In one or more embodiments, the number of centrifugal purification treatments is 3 to 6 times.

하나 이상의 실시예에 있어서, 원심 정제 처리에 채택하는 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 또는 물이다.In one or more embodiments, the solvent employed for the centrifugal purification process is methanol, ethanol, propanol, isopropanol or water.

하나 이상의 실시예에 있어서, 원심 정제 처리 후 건조를 수행한다. 건조 조건은 55 내지 65℃에서 1 내지 3시간 동안 진공 건조한다.In one or more embodiments, drying is performed after centrifugal purification. Drying conditions are vacuum drying at 55 to 65 ℃ for 1 to 3 hours.

본 발명의 다른 실시방식에 있어서 상기 방법으로 제조하여 획득한 루테늄 이리듐 나노합금을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a ruthenium iridium nanoalloy prepared by the above method.

상기 실시방식에 따른 하나 이상의 실시예에 있어서, 강도는 2 내지 100nm이다.In one or more embodiments according to the above embodiments, the intensity is between 2 and 100 nm.

본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 해결책을 보다 명확하게 이해할 수 있도록, 이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 기술적 해결책을 상세히 설명한다.In order that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can more clearly understand the technical solution of the present invention, the technical solution of the present invention will be described in detail below with specific examples.

실시예 1:Example 1:

25μmol 아세트산루테늄, 25μmol 아세트산이리듐과 0.5mg 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 5mL 에틸렌글리콜에 초음파로 용해시켜 용액을 수득한다. 주사기로 상기 용액 35μL를 추출하여 일축 음향 현탁 자동 튜닝 장치에 옮겨 현탁 액적을 획득한다. 레이저로 상기 현탁 액적을 10초 동안 조사하면, 에틸렌글리콜이 루테늄 이온과 이리듐 이온에 대해 환원 반응을 일으키며, 레이저 출력 전력은 50W이다. 반응 후의 현탁 액적을 용적 1.5mL의 원심분리관에 수집하고 메탄올을 액체 총 부피가 1mL이 되도록 첨가하며, 원심분리기에서 13000rpm의 속도로 6회 원심 정제하여 고체 생성물을 수득한다. 매회 원심분리 시간은 60분이다. 원심 정제 후의 고체 생성물을 진공 건조 오븐으로 옮기고 60℃에서 2시간 동안 건조시켜 흑색 루테늄 이리듐 나노합금을 획득한다.25 μmol of ruthenium acetate, 25 μmol of iridium acetate, and 0.5 mg of polyvinylpyrrolidone were dissolved in 5 mL of ethylene glycol by ultrasonic waves to obtain a solution. Extract 35 µL of the solution with a syringe and transfer it to a uniaxial acoustic suspension autotuner to obtain suspension droplets. When the suspended droplet is irradiated with a laser for 10 seconds, ethylene glycol causes a reduction reaction with respect to ruthenium ions and iridium ions, and the laser output power is 50W. The suspension droplets after the reaction are collected in a centrifuge tube with a volume of 1.5 mL, methanol is added so that the total volume of the liquid is 1 mL, and centrifugal purification is performed in a centrifuge at a speed of 13000 rpm for 6 times to obtain a solid product. Each centrifugation time is 60 minutes. The solid product after centrifugal purification was transferred to a vacuum drying oven and dried at 60° C. for 2 hours to obtain a black ruthenium iridium nanoalloy.

도 1의 투과전자현미경 사진에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시예에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 입자 크기는 약 2nm 정도로 분포가 균일하며, 입자 분산도가 우수하고 현저한 응집 현상이 없다.As can be seen from the transmission electron micrograph of FIG. 1 , the particle size of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in the above Example has a uniform distribution of about 2 nm, excellent particle dispersion, and no significant agglomeration phenomenon.

실시예 2:Example 2:

25μmol 아세트산루테늄, 500μmol 아세트산이리듐과 0.1g 폴리비닐피롤리돈을 5mL 에틸렌글리콜에 초음파로 용해시켜 용액을 수득한다. 주사기로 상기 용액 35μL를 추출하여 일축 음향 현탁 자동 튜닝 장치에 옮겨 현탁 액적을 획득한다. 레이저로 상기 현탁 액적을 10초 동안 조사하면, 에틸렌글리콜이 루테늄 이온과 이리듐 이온에 대해 환원 반응을 일으키며, 레이저 출력 전력은 40W이다. 반응 후의 현탁 액적을 용적 1.5mL의 원심분리관에 수집하고 에탄올을 액체 총 부피가 1mL이 되도록 첨가하며, 원심분리기에서 12000rpm의 속도로 5회 원심 정제하여 고체 생성물을 수득한다. 매회 원심분리 시간은 40분이다. 원심 정제 후의 고체 생성물을 진공 건조 오븐으로 옮기고 60℃에서 2시간 동안 건조시켜 흑색 루테늄 이리듐 나노합금을 획득한다.25 μmol of ruthenium acetate, 500 μmol of iridium acetate, and 0.1 g of polyvinylpyrrolidone were dissolved in 5 mL of ethylene glycol by ultrasonic waves to obtain a solution. Extract 35 µL of the solution with a syringe and transfer it to a uniaxial acoustic suspension autotuner to obtain suspension droplets. When the suspended droplet is irradiated with a laser for 10 seconds, ethylene glycol causes a reduction reaction with respect to ruthenium ions and iridium ions, and the laser output power is 40W. The suspension droplets after the reaction are collected in a centrifuge tube with a volume of 1.5 mL, ethanol is added so that the total volume of the liquid is 1 mL, and centrifugal purification is performed 5 times at a speed of 12000 rpm in a centrifuge to obtain a solid product. Each centrifugation time is 40 minutes. The solid product after centrifugal purification was transferred to a vacuum drying oven and dried at 60° C. for 2 hours to obtain a black ruthenium iridium nanoalloy.

도 2의 투과전자현미경 사진에 따르면, 상기 실시예에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 입자 크기는 약 3 내지 5nm 정도로 분포가 균일하며, 입자 분산도가 우수하고 응집 현상이 없다.According to the transmission electron micrograph of FIG. 2 , the particle size of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in the above Example has a uniform distribution of about 3 to 5 nm, and has excellent particle dispersion and no agglomeration phenomenon.

실시예 3:Example 3:

500μmol 아세트산루테늄, 25μmol 아세트산이리듐과 0.2g 폴리비닐피롤리돈을 5mL 에틸렌글리콜에 초음파로 용해시켜 용액을 수득한다. 주사기로 상기 용액 20μL를 추출하여 일축 음향 현탁 자동 튜닝 장치에 옮겨 현탁 액적을 획득한다. 레이저로 상기 현탁 액적을 30초 동안 조사하면, 에틸렌글리콜이 루테늄 이온과 이리듐 이온에 대해 환원 반응을 일으키며, 레이저 출력 전력은 25W이다. 반응 후의 현탁 액적을 용적 1.5mL의 원심분리관에 수집하고 프로판올을 액체 총 부피가 1mL이 되도록 첨가하며, 원심분리기에서 11000rpm의 속도로 4회 원심 정제하여 고체 생성물을 수득한다. 매회 원심분리 시간은 50분이다. 원심 정제 후의 고체 생성물을 진공 건조 오븐으로 옮기고 60℃에서 2시간 동안 건조시켜 흑색 루테늄 이리듐 나노합금을 획득한다.500 μmol of ruthenium acetate, 25 μmol of iridium acetate and 0.2 g of polyvinylpyrrolidone were dissolved in 5 mL of ethylene glycol with ultrasonic waves to obtain a solution. Extract 20 µL of the solution with a syringe and transfer it to a uniaxial acoustic suspension auto-tuning device to obtain suspension droplets. When the suspended droplet is irradiated with a laser for 30 seconds, ethylene glycol causes a reduction reaction with respect to ruthenium ions and iridium ions, and the laser output power is 25W. The suspension droplets after the reaction are collected in a centrifuge tube with a volume of 1.5 mL, propanol is added so that the total volume of the liquid is 1 mL, and centrifugal purification is performed four times at a speed of 11000 rpm in a centrifuge to obtain a solid product. Each centrifugation time is 50 minutes. The solid product after centrifugal purification was transferred to a vacuum drying oven and dried at 60° C. for 2 hours to obtain a black ruthenium iridium nanoalloy.

도 3의 투과전자현미경 사진에 따르면, 상기 실시예에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 입자 크기는 약 8 내지 10nm 정도로 분포가 균일하며, 입자 분산도가 우수하고 응집 현상이 없다.According to the transmission electron micrograph of FIG. 3 , the particle size of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in the above Example has a uniform distribution of about 8 to 10 nm, excellent particle dispersion, and no agglomeration phenomenon.

실시예 4:Example 4:

150μmol 아세트산루테늄, 40μmol 아세트산이리듐과 0.125g 폴리비닐피롤리돈을 5mL 에틸렌글리콜에 초음파로 용해시켜 용액을 수득한다. 주사기로 상기 용액 25μL를 추출하여 일축 음향 현탁 자동 튜닝 장치에 옮겨 현탁 액적을 획득한다. 레이저로 상기 현탁 액적을 15초 동안 조사하면, 에틸렌글리콜이 루테늄 이온과 이리듐 이온에 대해 환원 반응을 일으키며, 레이저 출력 전력은 35W이다. 반응 후의 현탁 액적을 용적 1.5mL의 원심분리관에 수집하고 메탄올을 액체 총 부피가 1mL이 되도록 첨가하며, 원심분리기에서 11500rpm의 속도로 5회 원심 정제하여 고체 생성물을 수득한다. 매회 원심분리 시간은 25분이다. 원심 정제 후의 고체 생성물을 진공 건조 오븐으로 옮기고 60℃에서 2시간 동안 건조시켜 흑색 루테늄 이리듐 나노합금을 획득한다.150 μmol of ruthenium acetate, 40 μmol of iridium acetate, and 0.125 g of polyvinylpyrrolidone were dissolved in 5 mL of ethylene glycol with ultrasonic waves to obtain a solution. Extract 25 µL of the solution with a syringe and transfer it to a uniaxial acoustic suspension auto-tuning device to obtain suspension droplets. When the suspended droplet is irradiated with a laser for 15 seconds, ethylene glycol causes a reduction reaction with respect to ruthenium ions and iridium ions, and the laser output power is 35W. The suspension droplets after the reaction are collected in a centrifuge tube with a volume of 1.5 mL, methanol is added so that the total volume of the liquid is 1 mL, and centrifugal purification is performed 5 times at a speed of 11500 rpm in a centrifuge to obtain a solid product. Each centrifugation time is 25 minutes. The solid product after centrifugal purification was transferred to a vacuum drying oven and dried at 60° C. for 2 hours to obtain a black ruthenium iridium nanoalloy.

도 4의 투과전자현미경 사진에 따르면, 상기 실시예에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 입자 크기는 약 12 내지 15nm 정도로 분포가 균일하며, 입자 분산도가 우수하고 응집 현상이 없다.According to the transmission electron micrograph of FIG. 4 , the particle size of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in the above Example has a uniform distribution of about 12 to 15 nm, excellent particle dispersion, and no agglomeration phenomenon.

실시예 5:Example 5:

500μmol 아세트산루테늄, 500μmol 아세트산이리듐과 0.25g 폴리비닐피롤리돈을 5mL 에틸렌글리콜에 초음파로 용해시켜 용액을 수득한다. 주사기로 상기 용액 200μL를 추출하여 일축 음향 현탁 자동 튜닝 장치에 옮겨 현탁 액적을 획득한다. 레이저로 상기 현탁 액적을 60초 동안 조사하면, 에틸렌글리콜이 루테늄 이온과 이리듐 이온에 대해 환원 반응을 일으키며, 레이저 출력 전력은 20W이다. 반응 후의 현탁 액적을 용적 1.5mL의 원심분리관에 수집하고 물을 액체 총 부피가 1mL이 되도록 첨가하며, 원심분리기에서 10000rpm의 속도로 3회 원심 정제하여 고체 생성물을 수득한다. 매회 원심분리 시간은 20분이다. 원심 정제 후의 고체 생성물을 진공 건조 오븐으로 옮기고 60℃에서 2시간 동안 건조시켜 흑색 루테늄 이리듐 나노합금을 획득한다.500 μmol of ruthenium acetate, 500 μmol of iridium acetate and 0.25 g of polyvinylpyrrolidone were dissolved in 5 mL of ethylene glycol by ultrasonic waves to obtain a solution. Extract 200 µL of the solution with a syringe and transfer it to a uniaxial acoustic suspension auto-tuning device to obtain suspension droplets. When the suspended droplet is irradiated with a laser for 60 seconds, ethylene glycol causes a reduction reaction with respect to ruthenium ions and iridium ions, and the laser output power is 20W. The suspension droplets after the reaction are collected in a centrifuge tube having a volume of 1.5 mL, water is added so that the total volume of the liquid is 1 mL, and centrifugal purification is performed three times at a speed of 10000 rpm in a centrifuge to obtain a solid product. Each centrifugation time is 20 minutes. The solid product after centrifugal purification was transferred to a vacuum drying oven and dried at 60° C. for 2 hours to obtain a black ruthenium iridium nanoalloy.

도 5의 투과전자현미경 사진에 따르면, 상기 실시예에서 제조된 루테늄 이리듐 나노합금의 입자 크기는 약 100nm 정도로 분포가 균일하며, 입자 분산도가 우수하고 응집 현상이 없다.According to the transmission electron micrograph of FIG. 5 , the particle size of the ruthenium iridium nanoalloy prepared in the above Example is uniformly distributed to about 100 nm, and the particle dispersion is excellent and there is no agglomeration phenomenon.

상기 내용은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명을 제한하지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 본 발명을 다양하게 변경 및 변화시킬 수 있다. 본 발명의 정신 및 원리에 따른 모든 수정, 동등한 교체, 개선 등은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.The above contents are only relatively preferred embodiments of the present invention, and do not limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains can variously change and change the present invention. All modifications, equivalent replacements, improvements, etc. according to the spirit and principle of the present invention should be included within the protection scope of the present invention.

Claims (10)

레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법에 있어서,
루테늄염, 이리듐염과 폴리비닐피롤리돈을 에틸렌글리콜에 용해시킨 후, 음향 현탁 처리를 수행하여 현탁 액적을 획득하고, 현탁 액적에 대해 레이저 조사 처리를 수행하여 루테늄 이리듐 나노합금을 제조하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
In the manufacturing method of a ruthenium iridium nanoalloy using laser irradiation acoustic suspension droplets,
After dissolving ruthenium salt, iridium salt and polyvinylpyrrolidone in ethylene glycol, acoustic suspension treatment is performed to obtain suspended droplets, and laser irradiation treatment is performed on the suspended droplets to prepare a ruthenium iridium nanoalloy. A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using laser-irradiated acoustic suspension droplets.
제1항에 있어서,
루테늄염, 이리듐염의 몰비는 0.05 내지 20:1인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using a laser irradiated acoustic suspension droplet, characterized in that the molar ratio of the ruthenium salt and the iridium salt is 0.05 to 20:1.
제1항에 있어서,
반응계에서 루테늄염의 농도는 5 내지 100mmol/L이고, 이리듐염의 농도는 5 내지 100mmol/L인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
The concentration of the ruthenium salt in the reaction system is 5 to 100 mmol/L, and the concentration of the iridium salt is 5 to 100 mmol/L.
제1항에 있어서,
반응계에서 폴리비닐피롤리돈의 농도는 0.1 내지 50g/L인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using a laser-irradiated acoustic suspension droplet, characterized in that the concentration of polyvinylpyrrolidone in the reaction system is 0.1 to 50 g/L.
제1항에 있어서,
현탁 액적의 부피는 1 내지 200μL인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using a laser-irradiated acoustic suspension droplet, characterized in that the volume of the suspension droplet is 1 to 200 μL.
제1항에 있어서,
레이저 조사 처리 시, 레이저의 출력 전력은 10 내지 80W인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a ruthenium iridium nanoalloy using laser irradiation acoustic suspension droplets, characterized in that during laser irradiation treatment, the output power of the laser is 10 to 80W.
제1항에 있어서,
레이저 조사 처리의 시간은 5 내지 60초인 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using laser irradiation acoustic suspension droplets, characterized in that the laser irradiation treatment time is 5 to 60 seconds.
제1항에 있어서,
레이저 조사 처리 후의 현탁 액체에 대해 원심 정체 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using laser-irradiated acoustic suspension droplets, characterized in that centrifugal stagnant treatment is performed on the suspended liquid after laser irradiation treatment.
제8항에 있어서,
원심 정제 처리에서 원심 회전속도는 10000 내지 13000rpm이고, 원심 시간은 20 내지 60분이거나;
원심 정제 처리의 횟수는 3 내지 6회이거나;
원심 정제 처리에 채택하는 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 또는 물이거나; 또는
원심 정제 처리 후 건조를 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 음향 현탁 액적을 이용한 루테늄 이리듐 나노합금의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
In the centrifugal purification treatment, the centrifugal rotation speed is 10000 to 13000 rpm, and the centrifugation time is 20 to 60 minutes;
The number of centrifugal purification treatments is 3 to 6 times;
The solvent employed for the centrifugal purification treatment is methanol, ethanol, propanol, isopropanol or water; or
A method for producing a ruthenium iridium nanoalloy using a laser-irradiated acoustic suspension droplet, characterized in that drying is performed after centrifugal refining.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조하는 것을 특징으로 하는 루테늄 이리듐 나노합금.10. A ruthenium iridium nanoalloy, characterized in that produced by the method according to any one of claims 1 to 9.
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