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졸-겔법에 의한 단분산 실리카 나노입자 합성에 미치는 반응변수의 영향

Effect of Reaction Parameters on Silica Nanoparticles Synthesized by Sol-gel Method

한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.23 no.6, 2016년, pp.442 - 446  

임영현 (부산대학교 재료공학부) ,  김도경 (건양대학교 의과학과) ,  정영근 (부산대학교 융합학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The sol-gel method is the simplest method for synthesizing monodispersed silica particles. The purpose of this study is to synthesize uniform, monodisperse spherical silica nanoparticles using tetraethylorthosilicate (TEOS) as the silica precursor, ethanol, and deionized water in the presence of amm...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 불순물로 작용할 수 있는 첨가제를 사용하지 않으면서, 또한 공정 단계를 최소화하기 위해 추가적인 공정을 도입하지 않고 나노크기의 단분산 실리카 입자를 합성하고자 하였다. 이를 위하여 졸-겔법의 다양한 반응변수에 대한 실험을 실시하여 각 변수가 실리카 입자의 크기에 미치는 영향을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실리카 입자가 얇은 박막, 열적/전기적 단열재, 유화제, 촉매, 색소 등에 사용되는 이유는? 단분산 실리카 입자는 간단한 제조 과정과 다양한 용도로 인해 산업 분야 및 과학 분야에 많이 쓰이고 있다. 실리카 입자는 기계적, 전기적, 열적 성능을 향상시키기 때문에 얇은 박막, 열적/전기적 단열재, 유화제, 촉매, 색소 등에 사용된다[1]. 최근에는 신체 안정성과 다공성 구조 등의 특징으로 인해 조영제나 생체 의약에 관한 적용으로도 연구되고 있다[2].
졸-겔 방법에서 tetraethylorthosilicate에 대한 물의 양은 이론적으로 콕사이드 1몰에 대하여 4몰이 필요하며, 축합반응이 완전히 일어난다면 결과적으로 2몰의 물이 필요한데 실제 반응에서는 어떻게 되는가? 여기에서 필요한 물의 양은 실리콘 알콕사이드 1몰에 대하여 4몰이 필요하며, 축합반응이 완전히 일어난다면 결과적으로 2몰의 물이 필요하게 된다. 그러나, 실제 반응에서는 TEOS에 대한 물의 비는 5배 이상이 되어야 합성반응이 진행되며, pH도 높아야만 축합반응이 촉진된다[4].
나노 실리카 입자 제조시 주로 졸-겔 방법을 사용하는 이유는? 최근에는 신체 안정성과 다공성 구조 등의 특징으로 인해 조영제나 생체 의약에 관한 적용으로도 연구되고 있다[2]. 나노 실리카 입자를 만들 때 주로 졸-겔 방법을 사용하는데, 그 이유는 균일 크기의 단분산 입자를 만들 수 있고 입자를 제어한 상태에서 구형을 잘 유지하기 때문이다[3]. 실리카 입자의 물성을 제어하기 위해서는 입자의 크기 및 분포가 주된 요소이다.
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참고문헌 (15)

  1. G. Herbert: J. Eur. Ceram. Soc., 14 (1994) 205. 

  2. N. A. Zainal, S. R. A. Shukor, H. A. A. Wab and K. A. Razak: Chem. Eng. Trans., 32 (2013) 2245. 

  3. T. Sugimoto: Fine Particles: Synthesis, Characterization, and Mechanisms of Growth, CRC Press, New York (2000) 126. 

  4. K. S. Rao, K. El-Hami, T. Kodaki, K. Matsushige and K. Makino: J. Colloid Interface Sci., 289 (2005) 125. 

  5. I. A. Rahman, P. Vejayakumaran, C. S. Sipaut, J. Ismail, M. A. Bakar, R. Adnan and C. K. Chee: Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp., 294 (2007) 102. 

  6. S. Tabatabaei, A. Shukohfar, R. Aghababazadeh, and A. Mirhabibi: J. Phys. Conf. Ser., 26 (2006) 371. 

  7. G. H. Bogush, M. A. Tracy and C. F. Zukoski IV: J. Non Cryst. Solids, 104 (1988) 95. 

  8. H. N. Azlina, J. N. Hasnidawani, H. Norita and S. N. Surip: Acta Phys. Pol. B Proc. Suppl., 129 (2016) 842. 

  9. I. A. Rahman, P. Vejayakumaran, C. S. Sipaut, J. Ismail, M. A. Bakar, R. Adnan and C. K. Chee: Ceram. Int., 32 (2006) 691. 

  10. L. P. Singh, S. K. Agarwal, S. K. Bhattacharyya, U. Sharma and S. Ahalawat: Nanomater. Nanotechnol., 1 (2011) 44. 

  11. D. L. Green, J. S. Lin, Y. F. Lam, M. Z. C. Hu, D. W. Schaefer and M. T. Harris: J. Colloid Interface Sci., 266 (2003) 346. 

  12. I. A. M. Ibrahim, A. A. F. Zikry and M. A. Sharaf: J. Am. Sci., 6 (2010) 985. 

  13. C. J. Brinker and G. W. Scherer: Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press, San Diego (1990) 97. 

  14. T. Matsoukas and E. Gulari: J. Colloid Interface Sci., 124 (1988) 252. 

  15. S. K. Park, K. D. Kim and H. T. Kim: Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp., 197 (2002) 7. 

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