KR20240080243A - 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제 - Google Patents
황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240080243A KR20240080243A KR1020220162185A KR20220162185A KR20240080243A KR 20240080243 A KR20240080243 A KR 20240080243A KR 1020220162185 A KR1020220162185 A KR 1020220162185A KR 20220162185 A KR20220162185 A KR 20220162185A KR 20240080243 A KR20240080243 A KR 20240080243A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- copper
- sulfide nanoparticles
- copper sulfide
- nanoparticles
- producing
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 title claims abstract description 21
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 17
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical group CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu] PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 11
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical group O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- BMVXCPBXGZKUPN-UHFFFAOYSA-N 1-hexanamine Chemical compound CCCCCCN BMVXCPBXGZKUPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JRBPAEWTRLWTQC-UHFFFAOYSA-N dodecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCN JRBPAEWTRLWTQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- RAOSIAYCXKBGFE-UHFFFAOYSA-K [Cu+3].[O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [Cu+3].[O-]P([O-])([O-])=O RAOSIAYCXKBGFE-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecene Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N Octadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- -1 copper sulfate compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G3/00—Compounds of copper
- C01G3/12—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/02—Printing inks
- C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
- C09D11/037—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the pigment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
Abstract
본 발명은 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리 수화물을 물 용매 중에서 아민(amine)과 혼합하는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제에 관한 것이다.
Description
본 발명은 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제에 관한 것이다.
근적외선 흡수제는 주광에서는 보이지 않고, 700~1300nm의 근적외선에서 흡수/반사하여 보이는 특성을 지니며, 보안성이 요구되는 은행권, 수표, 여권, 채권, 기타 유가증권 및 다양한 신분증에도 해당기술이 적용되고 있다. 또한 인간의 눈에는 직접적으로 감지되지 않기 때문에 근적외선 잉크를 개발하여 위변조 위험에 노출된 다양한 산업에 접근시키면 생활 전반의 보안을 혁신적으로 바꿔줄 수 있다.
특히 최근 첨단 보안인쇄시장에서는 불법복제 및 위조 제품 판매가 지속적으로 증가함에 따라 높은 수준의 특수 보안물질을 요구하는 현 시점에 1000nm 이상의 특수 영역에서 높은 흡수율을 가지는 고품질 근적외선 흡수제 개발은 매우 시급한 실정이다. 예컨대, 종래 상용화 되어있는 근적외선 흡수제의 경우, 700-900nm 영역에서 흡수율과 1000nm이상 영역에서 흡수율의 차가 적어 기능성이 약하고 사용량이 많은 단점이 있다.
한편, 황화구리 나노 입자의 제조 기술과 관련하여, 종래기술인 중국 공개특허 제111498895호는 옥타데센(octadecene)을 이용하여 황화구리 나노 입자를 합성하는 기술에 관한 것으로, 유기용매를 사용함에 따라 유기폐수로 인한 환경오염 위험이 존재하는 문제점이 있다. 또한, 한국 공개특허 제2016-0130649호(금속 황화물 나노입자 및 이의 제조방법)의 경우 황화구리 나노입자 합성 후 원심분리기를 사용하여 황화구리 나노입자를 수득하여야 함으로써 양산 개발에 한계점이 있었다.
또한, 기존 무기계 근적외선 흡수제로 30% 이하의 반사율을 나타내기 위해서는 10~20 중량%, 많게는 40 중량%에 가까운 근적외선 흡수제를 사용하게 되므로, 잉크 배합률상 바니스 및 기타 첨가제의 비율이 줄어들게 된다. 따라서 잉크의 배합률 조정을 통한 인쇄 적성 최적화가 어려워지고, 인쇄공정 중의 다양한 인쇄트러블에 대처할 수 있는 가능성이 줄어든다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용매로서 물을 사용하여 황산구리 나노입자를 제조할 수 있는 신규한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 황산구리 나노입자를 형성한 후 원심분리 방법이 아닌, 여과방법을 이용하여 황산구리 나노입자를 제조할 수 있는 신규한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무기계 근적외선 흡수제의 사용량을 저감할 수 있는 황산구리 나노입자를 제조할 수 있는 신규한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조된 황화구리 나노 입자 및 그를 포함하는 근적외선 흡수제를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구리 수화물을 물 용매 중에서 아민(amine)과 혼합하는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법을 제공한다.
상기 구리 수화물은 구리 결정 내에 결정수를 포함하는 형태의 구리 수화물(hydrate)이다.
아민은 질소를 함유한 유기화합물로서, 암모니아의 수소 원자 한 개 이상을 탄화수소 기(基)로 치환하여 얻어지는 일련의 화합물이다. 아민은 수소 원자가 1, 2, 3개 치환됨에 따라 제1급아민(primary), 제2급아민(secondary), 제3급아민(tertiary)으로 구별된다. 본 발명의 아민은 바람직하게는, 올레일아민(Oleylamine), 헥실아민(Hexylamine), 도데실아민(Dodecylamine), 옥타데실아민(octadecylamine) 또는 트리옥틸아민(trioctyl amine)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 구리 수화물 및 물 용매를 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계(S10); 및 상기 혼합액에 아민을 넣고 교반하여 아민의 착제가 형성되는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 아민의 착제가 형성된 상기 혼합액에 에탄올을 투입하여 교반시키고 여과하여 잔여 아민을 제거하는 단계(S30);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 상기 S10단계는 구리 수화물, 물 용매 및 황(sulfur) 분말을 혼합하여 혼합액을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 상기 황화구리 나노 입자는 하기 화학식 1로 표현되는 것을 특징으로 한다.
[화학식1]
Cu2-xS
상기 화학식 1에서, 0≤x≤1.0를 만족한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 상기 구리 수화물은 염화구리, 질산구리, 황산구리 또는 인산구리의 수화물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 상기 구리 수화물은 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법에 있어서, 상기 아민은 올레일아민(Oleylamine), 헥실아민(Hexylamine) 또는 도데실아민(Dodecylamine)인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 황화구리 나노 입자를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제를 제공한다.
본 발명에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법은 종래의 유기용매 대신 물을 사용함으로써 유기용매 사용량을 줄이고 유기폐수로 인한 환경오염 위험이 저감될 수 있는 친환경적인 황화구리 나노 입자의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 종래의 경우 황산구리 나노입자 합성 후 원심분리기를 사용함으로써 양산의 어려움이 존재하였으나, 본 발명에 따른 황화구리 나노 입자의 제조방법은 여과 방식을 통해 황화구리 나노입자를 얻을 수 있으므로 양산성이 현저하게 개선되는 우수한 효과가 있다.
또한, 종래의 무기계 근적외선 흡수제로 30% 하의 반사율을 나타내기 위해서는 10~20 중량% 이상의 근적외선 흡수제를 사용하여야 했으나, 본 발명에 따른 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제를 이용하면 1.5 ~ 3 중량%의 황화구리 나노입자만을 사용하여 1000nm이상에서 30% 이하의 반사율을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 CuS 나노입자의 SEM(scanning electron microscope) 이미지를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 CuS 나노입자의 X선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석을 통한 결정구조 분석결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 나노입자의 크기 분포를 나타내는 입도분석 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 나노입자의 흡수 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 나노입자의 투과 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 9는 본 발명의 비교예 1에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 10은 본 발명의 비교예 2에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 CuS 나노입자의 X선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석을 통한 결정구조 분석결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 나노입자의 크기 분포를 나타내는 입도분석 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 나노입자의 흡수 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 나노입자의 투과 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 9는 본 발명의 비교예 1에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
도 10은 본 발명의 비교예 2에 따른 근적외선 흡수제의 반사율 스펙트럼이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예 및 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
<실시예 1. 올레일아민(Oleylamine)을 이용한 Cu2-xS 나노입자 제조>
500 ml 3-neck flask에 증류수 200 ml, 1 mol 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate), 1 mol 황(sulfur) 분말을 혼합하고 70℃에서 30분 동안 가열 교반한다. 이후 올레일아민(oleylamine) 50 ml를 넣고 2시간 동안 교반 시킨다. 용액이 청색에서 갈색, 갈색에서 녹색으로 변하고 Cu, S의 올레일아민의 착제가 형성되었다. 반응이 끝나면 상온으로 냉각시킨다. 에탄올을 투입하여 교반 시키고 여과한다. 여과물을 에탄올에 재분산 시킨 뒤 교반하였고 여과하여 잔여 올레일아민을 제거한다. 수득된 CuS 나노입자를 80℃에서 건조시킨다.
이렇게 제조된 CuS 나노입자를 X선 회절 (X-ray diffraction; XRD) 분석 결과 CuS 결정 피크가 나타난 것을 확인하였다.
주사전자현미경(Scanning electron microscope)을 통해 입자크기를 측정한 결과 입자 크기는 10 - 50nm 범위를 갖는 것으로 확인하였다.
<실시예 2. 헥실아민(Hexylamine)을 이용한 Cu2-xS 나노입자 제조>
500 ml 3-neck flask에 증류수 200 ml, 1 mol 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate), 1 mol 황(sulfur) 분말을 혼합하고 70℃에서 30분 동안 가열 교반한다. 이후 헥실아민(Hexylamine) 50 ml을 넣고 2시간 동안 교반 시킨다. 용액이 청색에서 갈색, 갈색에서 녹색으로 변하고 Cu, S의 헥실아민의 착제가 형성되었다. 반응이 끝나면 상온으로 냉각시킨다. 에탄올을 투입하여 교반 시키고 여과한다. 여과물을 에탄올에 재분산 시킨 뒤 교반하였고 여과하여 잔여 올레일아민을 제거한다. 수득된 CuS 나노입자를 80℃에서 건조시킨다.
<실시예 3. 도데실아민(Dodecylamine)을 이용한 Cu2-xS 나노입자 제조>
500 ml 3-neck flask에 증류수 200 ml, 1 mol 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate), 1 mol 황(sulfur) 분말을 혼합하고 70℃에서 30분 동안 가열 교반한다. 이후 도데실아민(Dodecylamine) 50 ml을 넣고 2시간 동안 교반 시킨다. 용액이 청색에서 갈색, 갈색에서 녹색으로 변하고 Cu, S의 도데실아민의 착제가 형성되었다. 반응이 끝나면 상온으로 냉각시킨다. 에탄올을 투입하여 교반시키고 여과한다. 여과물을 에탄올에 재분산 시킨 뒤 교반하였고 여과하여 잔여 올레일아민을 제거한다. 수득된 CuS 나노입자를 80℃에서 건조시킨다.
<비교예 1>
100 ml 3-neck flask에 옥타데센(1-octadecene) 20 ml에 올레일아민(oleylamine) 10 ml를 투입한다. 그리고 0.01 mol 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate), 0.01 mol 황(sulfur powder)을 투입한다. 180℃에서 30분 동안 반응 후 상온으로 냉각시킨다. 합성 용액에 에탄올을 첨가하여 잔여 옥타데센 과 올레일아민을 용해시키고, 3000rpm에서 10분 동안 원심분리시킨다. 원심분리 후 용액을 제거하고 남은 고체를 에탄올과 다이클로로메테인에 재분산시킨 후 원심분리 조건으로 2회 씻어주고 침전물을 80℃에서 건조시켜 CuS 나노입자를 얻었다.
<비교예 2>
500 ml 3-neck flask에 증류수 200 ml, 올레일아민(oleylamine) 50 ml, 1 mol 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate), 1 mol 황(sulfur) 분말을 넣고 30분 동안 상온에서 교반한다. 이때 올레일아민에 의해 반응액이 응집되는 현상을 나타내었다. 원활한 교반을 위해 증류수 50 ml 추가 투입 후 응집된 것을 분산시킨 뒤 70℃에서 2시간 동안 가열 교반한다. 용액이 청색에서 갈색으로 변하고 Cu, S의 올레일아민의 착제가 형성되었다. 상온으로 냉각시킨 후 에탄올을 투입하여 30분간 교반시키고 여과한다. 여과물을 에탄올에 재분산 시킨 뒤 교반하였고 여과하여 잔여 올레일아민을 제거한다. 수득된 CuS 나노입자를 80℃에서 건조시킨다.
<적용예 1. 실시예 1의 근적외선 흡수 잉크의 제조>
하기 표 1과 같이 구성된 원료를 혼합하여 연육기(Three roll mill)에서 2회 연육하여 근적외선 흡수 잉크를 제조하였다.
| 구분 | 성분 | 함량 (wt%) |
| 바인더 | 로진변성페놀 수지 | 30 |
| 근적외선 표지제 | 실시예 1의 안료 | 0.5 |
| 충진제 | 탄산칼슘 | 30 |
| 기타 보조제 | 코발트계 건조제 | 1 |
| 지방족 탄화수소계 용제 | 38.5 |
<적용예 2. 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 근적외선 흡수 잉크의 제조>
하기 표 2와 같이 구성된 원료를 혼합하여 연육기(Three roll mill)에서 2회 연육하여 근적외선 흡수 잉크를 제조하였다.
| 구분 | 성분 | 함량 (wt%) |
| 바인더 | 로진변성페놀 수지 | 30 |
| 근적외선 표지제 | 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 안료 |
1.5 |
| 충진제 | 탄산칼슘 | 30 |
| 기타 보조제 | 코발트계 건조제 | 1 |
| 지방족 탄화수소계 용제 | 37.5 |
적용예 1 및 적용예 2에서 제조된 근적외선 흡수 잉크에 대하여 400 - 1400nm 파장 영역의 가시광 및 근적외선 광에 대한 반사되는 강도의 세기를 측정하였고, 그 결과는 도 6 내지 도 10에 도시되었고, 반사율 값을 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 450 - 650nm에서 평균 반사율(%) | 550nm에서 반사율(%) | 1300nm에서 반사율(%) | 반사율 편차(Δ%) |
| 실시예 1 | 60.74 | 63.82 | 28.05 | 35.77 |
| 실시예 2 | 60.26 | 62.20 | 44.12 | 18.08 |
| 실시예 3 | 55.46 | 57.21 | 35.61 | 21.60 |
| 비교예 1 | 54.24 | 56.63 | 30.21 | 26.42 |
| 비교예 2 | 62.91 | 65.55 | 53.35 | 12.20 |
이와 같이, 실시예 1의 반사율 스펙트럼인 도 6은 450~650nm에서의 평균 반사율이 60.74%로 밝고 근적외선 흡수 영역인 1300nm에서는 28%의 반사율을 나타내어 반사율 최고점과 최저점의 반사율 편차가 35.77%로 큰 반면, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2의 반사율 스펙트럼에 해당하는 도 7 내지 도 10의 450~650nm 평균반사율은 54~63%이고 근적외선 흡수 영역인 1300nm에서는 30~53%의 반사율을 나타내어 반사율 최고점과 최저점의 차이가 12.2 ~ 26.42%로 실시예 1에 비해 10%정도 적은 반사율 편차를 보였다.
이러한 특징은 실시예 1이 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 적은 함량을 적용하고도 1300nm에서 유사한 반사율을 가지면서 450 - 650nm에서 높은 반사율을 가져 밝은 색상을 나타내므로 배경색의 제한을 받지 않는 보안재료로서 사용 가능 범위가 넓다는 장점을 가진다.
또한, 물을 용매로 사용하여 제조한 황화구리 나노입자를 포함하는 실시예 2 및 실시예 3은 유기 용매를 사용하여 제조한 비교예 1과 대비하여 유사한 반사율 편차를 보인다는 점에서 종래의 유기용매를 사용하여 제조한 황화구리 나노입자 제조 기술을 대체할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명으로 제조된 나노입자화 시킨 황산구리 화합물은 용매에 대한 분산성이 뛰어나고, 입자크기가 작아, 옵셋, 스크린, 그라비아, 요판 인쇄뿐만 아니라, 잉크젯 잉크에도 적용이 가능하다.
한편, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (10)
- 구리 수화물을 물 용매 중에서 아민(amine)과 혼합하는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
구리 수화물 및 물 용매를 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계(S10); 및
상기 혼합액에 아민을 넣고 교반하여 아민의 착제가 형성되는 단계(S20);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
아민의 착제가 형성된 상기 혼합액에 에탄올을 투입하여 교반시키고 여과하여 잔여 아민을 제거하는 단계(S30);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 S10단계는,
구리 수화물, 물 용매 및 황(sulfur) 분말을 혼합하여 혼합액을 제조하는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 황화구리 나노 입자는 하기 화학식 1로 표현되는 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법;
[화학식1]
Cu2-xS
상기 화학식 1에서, 0≤x≤1.0를 만족한다.
- 제1항에 있어서,
상기 구리 수화물은 염화구리, 질산구리, 황산구리 또는 인산구리의 수화물인 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 구리 수화물은 질산제이구리 3수화물(copper nitrate trihydrate)인 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 아민은 올레일아민(Oleylamine), 헥실아민(Hexylamine) 또는 도데실아민(Dodecylamine)인 것을 특징으로 하는 황화구리 나노 입자의 제조방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 제조방법으로 제조된 황화구리 나노 입자.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 제조방법으로 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220162185A KR20240080243A (ko) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220162185A KR20240080243A (ko) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240080243A true KR20240080243A (ko) | 2024-06-07 |
Family
ID=91480419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220162185A KR20240080243A (ko) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240080243A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160130649A (ko) | 2015-05-04 | 2016-11-14 | 고려대학교 산학협력단 | 금속 황화물 나노입자 및 이의 제조방법 |
-
2022
- 2022-11-29 KR KR1020220162185A patent/KR20240080243A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160130649A (ko) | 2015-05-04 | 2016-11-14 | 고려대학교 산학협력단 | 금속 황화물 나노입자 및 이의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU757967B2 (en) | Ink composition comprising first and second optically variable pigments | |
| US20080274028A1 (en) | Security pigments and the process of making thereof | |
| CN108779357A (zh) | 防伪油墨用组合物、防伪油墨及防伪用印刷物、防伪油墨用组合物的制造方法 | |
| EP0753546A2 (en) | Titanium dioxide pigments | |
| CN111320199B (zh) | 一种防伪氟化物纳米颗粒复合材料及其制备方法 | |
| WO2008115206A2 (en) | Security pigments and the process of making thereof | |
| JP2020537711A (ja) | 有機又は無機蛍光体を含む保安用真珠光沢顔料 | |
| WO2014037079A1 (de) | Goldpigment | |
| TW201311827A (zh) | 帶綠色之藍色顏料，包含該顏料之著色劑組成物及影像記錄劑 | |
| JP2012521946A (ja) | 混合希土類化合物およびモリブデン化合物からの緑色着色料の製造およびその表面コーティング方法 | |
| CN1578818A (zh) | 最大吸收近红外和可见光的酞菁基墨汁 | |
| KR20240080243A (ko) | 황화구리 나노 입자의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 황화구리 나노 입자를 포함하는 근적외선 흡수제 | |
| DE60112452T2 (de) | Tinte enthaltend eine orange azolackpigmentzusammensetzung | |
| RU2528668C2 (ru) | Новый желтый неорганический пигмент из самария и соединений молибдена и способ его получения | |
| EP4182395A1 (en) | Dithiolene metal complexes | |
| KR102168391B1 (ko) | 프탈로시아닌 안료 조성물 및 그 제조 방법, 잉크 | |
| DE69809954T2 (de) | Zusammensetzungen auf basis von samariumsesquisulfid, verfahren zu deren herstellung und verwendung als farbpigment | |
| DE69825681T2 (de) | Gelbe Eisenoxidteilchen und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE69521596T2 (de) | INDANTHRONBLAU PIGMENT DER FORM delta UND SEIN HERSTELLUNGSVERFAHREN | |
| KR20060085074A (ko) | 비가시광 흡수물질 및 그 제조방법과 이를 사용한 잉크 | |
| US20240101843A1 (en) | Infrared-absorbing ultraviolet-curable ink, and infrared-absorbing printed matter | |
| DE10307514A1 (de) | Druckfarbe oder Inkjet-Farbe | |
| KR102027449B1 (ko) | 내열성 및 내약품성이 뛰어난 프탈로시아닌 화합물, 이의 제조방법, 이를 이용한 잉크 조성물 및 인쇄물품 | |
| CN112346309A (zh) | 一种持久性防伪蓝色碳粉的制备方法 | |
| CN1523069A (zh) | 无色荧光红胶印油墨及其配制方法 |