[논문]α-FeOOH 나노로드를 이용한 선명한 황색 안료 합성 연구

윤지연; 유리; 김유진

doi:10.4150/kpmi.2016.23.6.453

α-FeOOH 나노로드를 이용한 선명한 황색 안료 합성 연구
Synthesis and Characterization of Brilliant Yellow Color Pigments using α-FeOOH Nanorods 원문보기

한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.23 no.6, 2016년, pp.453 - 457

윤지연 (한국세라믹기술원 엔지니어링세라믹센터) , 유리 (한국세라믹기술원 엔지니어링세라믹센터) , 김유진 (한국세라믹기술원 엔지니어링세라믹센터)

Abstract ▼ AI-Helper

In this work, we synthesize brilliant yellow color ${\alpha}$-FeOOH by controlling the rod length and core-shell structure. The characteristics of ${\alpha}$-FeOOH nanorods are controlled by the reaction conditions. In particular, the length of the ${\alpha}$-FeOOH rods depends on the concentration of the raw materials, such as the alkali solution. The length of the nanorods is adjusted from 68 nm to 1435 nm. Their yellowness gradually increases, with the highest $b^*$ value of 57 based on the International Commission on Illumination (CIE) Lab system, by controlling the nanorod length. A high quality yellow color is obtained after formation of a silica coating on the ${\alpha}$-FeOOH structure. The morphology and the coloration of the nal products are investigated in detail by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, UV-vis spectroscopy, and the CIE Lab color parameter measurements.

주제어

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문제 정의

본 논문에서는 α-FeOOH의 높은 색도를 제어하기 위한 방법으로 형상 조절과 core-shell 코팅 기술 두 가지에서 접근하고자 한다.

제안 방법

α-FeOOH 색도를 제어하기 위해 로드 형상 조절 방법 외에 core-shell 구조의 코팅 기술을 도입하였다.
(b) CIE Lab 분석을 통해 α-FeOOH 실리카 코팅 전, 후 색상을 비교하였다.
수득한 α-FeOOH@SiO₂은 TEM(Model TEM2010)으로 실리카 코팅층을 평가하였다. 또한, 실리카 코팅 전 후의 색도 변화는 UV-vis기기를 통해 반사율과 CIE Lab를 평가하였다.
본 연구에서는 밝고 선명한 황색 α-FeOOH을 얻기 위해 KOH 농도를 2~0.01 mol로 조절하여 최소 나노 크기에서 최대 서브마이크론까지 크기를 제어하고, α-FeOOH에 실리카 코팅을 진행하였다.
반응 조건은 오일 중탕기의 온도를 80ºC로 높여 12시간씩 유지한다. 서브마이크로 크기로 로드 길이를 조절하기 위하여 수열반응을 이용하였다. 수열반응에 의한 α-FeOOH 합성 조건은 110ºC 이상 고온/고압 조건에서는 α-Fe₂O₃가 합성되기 때문에 온도 조절이 중요하다[13-15].
수득한 α-FeOOH@SiO2은 TEM(Model TEM2010)으로 실리카 코팅층을 평가하였다.
수득한 α-FeOOH는 주사전자현미경(SEM, Model JSM-6390, JEOL, Japan)과 XRD(Model D/Max 2500, Rigaku, Japan)으로 형상을 확인하였고, UV-vis으로 색도 CIE Lab를 평가하였다.

대상 데이터

α-FeOOH를 합성하고 형상을 제어하기 위하여 출발원료 Fe(NO3)3·6H2O와 KOH을 사용하였다.

성능/효과

(a)를 통하여 α-FeOOH 입자가 KOH 첨가량이 높은 2 mol 합성 조건에서 평균 68 nm 작은 로드가 합성되는 것을 확인할 수 있다.
입자 길이와 aspect ratio는 SEM 이미지에서 50개를 길이와 두께를 실측해 평균을 구한 값이다. 분석 결과, 염기(KOH) 몰 농도가 감소할수록 입자 길이가 증가하는 것을 볼 수 있었다. 특히, 100°C 수열반응에서 합성된 입자 길이가 최대 1435 nm임을 확인하였다.
합성된 α-FeOOH 길이는 KOH 농도에 따라 최소 68 nm ~ 최대 1435 nm 제어가 가능하였다. 입자 길이에 따라 적갈색부터 황색까지 색상 제어의 경향성과 연관성을 확인 할 수 있었다. 특히, 로드 길이가 1435 nm 일 때 최고값인 b* = +57을 얻었으며, 실리카 코팅을 통해서는 b*값을 +3이상 증가시켜 황색도 향상 효과를 확인하였다.
특히, 100°C 수열반응에서 합성된 입자 길이가 최대 1435 nm임을 확인하였다.
입자 길이에 따라 적갈색부터 황색까지 색상 제어의 경향성과 연관성을 확인 할 수 있었다. 특히, 로드 길이가 1435 nm 일 때 최고값인 b* = +57을 얻었으며, 실리카 코팅을 통해서는 b*값을 +3이상 증가시켜 황색도 향상 효과를 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통하여 안료의 길이 제어 및 실리카 코팅을 통해 앞으로의 황색 안료 분야에 응용 및 세라믹 안료의 색상 향상 연구에 이용될 수 있을 것이라 여겨진다.
특히, 서브마이크론 크기로 합성하기 위한 수열반응 결과 온도와 압력 조건을 통해 로드 길이가 1435 nm로 향상됨을 확인할 수 있다(그림 2
합성된 α-FeOOH CIE Lab를 분석하였을 때, 로드 길이가 68 nm에서 1435 nm로 증가됨에 따라 색도 지표 값이 증가하는 경향을 확인하였다.

후속연구

특히, 로드 길이가 1435 nm 일 때 최고값인 b* = +57을 얻었으며, 실리카 코팅을 통해서는 b*값을 +3이상 증가시켜 황색도 향상 효과를 확인하였다. 따라서, 본 연구를 통하여 안료의 길이 제어 및 실리카 코팅을 통해 앞으로의 황색 안료 분야에 응용 및 세라믹 안료의 색상 향상 연구에 이용될 수 있을 것이라 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	철(Fe) 산화물의 산화수와 색상에 따른 분류는?	철(Fe) 산화물은 주변 및 광물상에 존재하고 무독성, 환경 친화적인 특성을 가지고 있기에 세라믹 안료로 주목 받고 있으며 산화수와 색상에 따라 α-Fe2O3(적색), F3O4(흑색), αFeOOH(황색), β-FeOOH(황적색), γ-FeOOH(갈색)으로 다양한 형태로 존재한다[1, 2]. 철 산화물 안료 색상은 크기와 형상의 영향을 받는다[1-4].
	α-FeOOH 합성에서 Fe 농도와 염기성 분위기에 의해 형상이 조절되는 과정은 어떻게 되는가?	α-FeOOH 합성은 Fe 농도와 염기성 분위기에 의해 형상이 조절된다. FeO6 팔면체가 상호작용하는 구조에서 KOH와 Fe(NO3)3과 반응하여 Fe(OH)2가 생성된다. Fe(OH)2 용액 내 NO3- 음이온의 영향을 받아 Fe2+가 산화되어 Fe3+로 변이되어 Fe(OH)3의 형태로 변하며, Fe(OH)3이 수용액 내 Fe3+ 및 OH와 반응하여 산화가 일어나 최종적으로 α-FeOOH가 생성 및 입자 성장이 일어나고 일차원(1D) 구조로 로드 형상이 된다[16].
	코팅 물질로서 실리카를 사용하는 이유는?	α-FeOOH 색도를 제어하기 위해 로드 형상 조절 방법 외에 core-shell 구조의 코팅 기술을 도입하였다. 코팅 물질 실리카는 열적으로 안정하고 높은 굴절률 때문에 안료 색도에 영향을 줄 수 있다[5, 6]. 본 논문에서는 α-FeOOH의 높은 색도를 제어하기 위한 방법으로 형상 조절과 core-shell 코팅 기술 두 가지에서 접근하고자 한다.

참고문헌 (18)

G. Buxbaum: Industrial Inorganic Pigment, Wiley-VCH, German (1998) 99.
U. Schewertmann: Iron oxides in the Laboratory, Wiley-VCH, Weinheim (1991) 67.
H. Katsuki and S. Komarneni: J. Am. Ceram. Soc., 86 (2003) 183.

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H. Katsuki and S. Komarneni: J. Am. Ceram. Soc., 84 (2001) 2313.

상세보기
R. Yu, K. Choi, J. H. Pee and Y. J. Kim: J. Korean Powder Metall. Inst., 20 (2013) 210.

원문보기 상세보기
R. Yu, Y. J. Kim, J. H. Pee, K. J. Kim and W. Kim: J. Nanosci. Nanotechnol., 11 (2011) 6283.

상세보기
J. Yue, X. C. Jiang and A. Tu: J. Nanopart. Res., 13 (2000) 3961.
J. Yun, R. Yu and Y. Kim: J. Nanosci. Nanotechnol., 16 (2016) 11080.

상세보기
C. Domingo, R. R. Clemente and M.A. Blesa: Solid State Ion., 59 (1993) 187.

상세보기
S. Krehula, S. Popovic and S. Music: Mater. Lett., 54 (2002) 108.

상세보기
K. Parida and J. Das: J. Colloid Interface Sci., 178 (1996) 586.

상세보기
C. Domingo-Pascual, R. Rodriguez-Clemente and M.A. Blesa: Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp., 79 (1993) 177.

상세보기
F. Geng, Z. Zhao, J. Geng, H. Cong and H. M. Cheng: Mater. Lett., 61 (2007) 4794.

상세보기
M. Muller, H. C. Villalba, F. Q. Mariani, M. Dalpasquale, M. Z. Lemos, M. F. G. Huila and F. J. Auaissi: Dyes Pigm., 120 (2015) 271.

상세보기
M. Zhang, K. Chen, X. Chen, X. Peng, X. Sun and D. Xue: CrystEngComm, 17 (2015) 1917.

상세보기
J. Yue, X. Jiang and A. Yu: Solid State Sci., 13 (2011) 263.

상세보기
S. Sameera, P. Prabhakar Rao, S. Divya and Athira K. V. Raj: ACS Sustain. Chem. Eng., 3 (2015) 1227.

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R. Yu, J. H. Pee and Y. Kim: J. Nanosci. Nanotechnol., 14 (2014) 2667.

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