본 연구에서는 PAA를 사용한 액상환원법에 의해 은 나노용액을 합성하는 과정에서 실험변수로서 PAA의 분자량, PAA의 첨가량, 환원제, 분산제, 유기용매 등을 사용하여 은 나노입자의 크기와 분산특성을 조사하였다. UV-Visable spectrophotometer로 은 나노입자의 생성을 확인하였으며, SEM으로 nanometer 영역의 입자크기와 분산특성을 알아냈다. 초음파 파쇄시간이 증가할수록 은 나노입자의 덩어리가 작아지는 경향을 나타내며 3시간 이후에는 1-5개의 작은 덩어리 형태로 은 나노입자가 분산되었다. 초음파 파쇄와 함께 Copolymer with pigment affinic group을 주성분으로 하는 분산제인 BYK-192를 첨가해 주면 49.56-85.75 nm의 크기를 가진 비교적 구형에 가까운 균일한 은 나노입자가 균일하게 완전히 분산되는 되었다. PAA의 분자량이 증가할수록 은 나노입자의 평균크기가 36.82<50.66<56.06 nm 순으로 증가하였다. 또한 PAA의 첨가량이 늘어날수록 은 나노입자의 표면에 덧씌움 현상이 일어나서 은 나노입자의 크기가 커지는 것으로 나타났다. 환원제인 Hydrazine을 첨가하면 환원반응에 의해 많은 수의 핵이 생성되었기 때문에 상대적으로 작은 크기의 입자가 생성되었다. 유기용제(에타놀-아세톤)는 은 나노입자의 규칙적 배열을 도와주었다.
본 연구에서는 PAA를 사용한 액상환원법에 의해 은 나노용액을 합성하는 과정에서 실험변수로서 PAA의 분자량, PAA의 첨가량, 환원제, 분산제, 유기용매 등을 사용하여 은 나노입자의 크기와 분산특성을 조사하였다. UV-Visable spectrophotometer로 은 나노입자의 생성을 확인하였으며, SEM으로 nanometer 영역의 입자크기와 분산특성을 알아냈다. 초음파 파쇄시간이 증가할수록 은 나노입자의 덩어리가 작아지는 경향을 나타내며 3시간 이후에는 1-5개의 작은 덩어리 형태로 은 나노입자가 분산되었다. 초음파 파쇄와 함께 Copolymer with pigment affinic group을 주성분으로 하는 분산제인 BYK-192를 첨가해 주면 49.56-85.75 nm의 크기를 가진 비교적 구형에 가까운 균일한 은 나노입자가 균일하게 완전히 분산되는 되었다. PAA의 분자량이 증가할수록 은 나노입자의 평균크기가 36.82<50.66<56.06 nm 순으로 증가하였다. 또한 PAA의 첨가량이 늘어날수록 은 나노입자의 표면에 덧씌움 현상이 일어나서 은 나노입자의 크기가 커지는 것으로 나타났다. 환원제인 Hydrazine을 첨가하면 환원반응에 의해 많은 수의 핵이 생성되었기 때문에 상대적으로 작은 크기의 입자가 생성되었다. 유기용제(에타놀-아세톤)는 은 나노입자의 규칙적 배열을 도와주었다.
This work investigates the size and dispersion characteristics of silver nanoparticles synthesized by a liquid phase reduction method using PAA. The experimental variables were the molecular weight and doses of the PAA, reducing agent, dispersant, and organic solvent (ethanol-acetone). UV-visible sp...
This work investigates the size and dispersion characteristics of silver nanoparticles synthesized by a liquid phase reduction method using PAA. The experimental variables were the molecular weight and doses of the PAA, reducing agent, dispersant, and organic solvent (ethanol-acetone). UV-visible spectrophotometer results confirm the formation of the silver particles, and SEM indicates size in the nanometer range. As the ultrasonication time increases, there is a tendency toward smaller agglomerates of nanoparticles. The agglomerates were dispersed into 1-5 agglomerates of particles by ultrasonication for 3 hours or more. Relatively spherical nanoparticles were produced with a completely homogeneous dispersion and size of 49.56-85.75 nm by ultrasonication using BYK-192, a dispersant containing copolymer with a pigment affinic group. The average size of the silver nanoparticles was increased to 36.82, 50.66, and 56.06 nm with increasing molecular weight of PAA. Also, the size of the nanoparticles increased with the capping of PAA on the surfaces of the nanoparticles when increasing the amount of PAA. The addition of hydrazine as a reducing agent produced relatively small particles because many nuclei were created by the reduction reaction. The ethanol-acetone solvent helped with the regular arrangement of the silver nanoparticles.
This work investigates the size and dispersion characteristics of silver nanoparticles synthesized by a liquid phase reduction method using PAA. The experimental variables were the molecular weight and doses of the PAA, reducing agent, dispersant, and organic solvent (ethanol-acetone). UV-visible spectrophotometer results confirm the formation of the silver particles, and SEM indicates size in the nanometer range. As the ultrasonication time increases, there is a tendency toward smaller agglomerates of nanoparticles. The agglomerates were dispersed into 1-5 agglomerates of particles by ultrasonication for 3 hours or more. Relatively spherical nanoparticles were produced with a completely homogeneous dispersion and size of 49.56-85.75 nm by ultrasonication using BYK-192, a dispersant containing copolymer with a pigment affinic group. The average size of the silver nanoparticles was increased to 36.82, 50.66, and 56.06 nm with increasing molecular weight of PAA. Also, the size of the nanoparticles increased with the capping of PAA on the surfaces of the nanoparticles when increasing the amount of PAA. The addition of hydrazine as a reducing agent produced relatively small particles because many nuclei were created by the reduction reaction. The ethanol-acetone solvent helped with the regular arrangement of the silver nanoparticles.
PAA의 첨가량과 분자량, 환원제, 분산제 및 유기용매를 실험변수로 선정하여 은 나노입자의 분산특성을 조사하였다. 최종적으로 상업적인 응용성이 가장 높은 50-100 nm 정도의 균일한 크기를 갖는 은 나노입자를 합성하고, 우수한 분산특성을 나타내는 제조 조건을 알아내는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
)을 출발물질로 사용하고 표면안정제로 poly acrylic acid, sodium salt(PAA)를 사용하여 은 나노졸을 만든 다음 Hydrazine에 의해 환원 시키는 액상환원법을 사용하여 은 나노입자를 제조하였다. PAA의 첨가량과 분자량, 환원제, 분산제 및 유기용매를 실험변수로 선정하여 은 나노입자의 분산특성을 조사하였다. 최종적으로 상업적인 응용성이 가장 높은 50-100 nm 정도의 균일한 크기를 갖는 은 나노입자를 합성하고, 우수한 분산특성을 나타내는 제조 조건을 알아내는 것을 목적으로 하였다.
본 실험에서는 질산은(AgNO3)을 출발물질로 사용하고 표면안정제로 poly acrylic acid, sodium salt(PAA)를 사용하여 은 나노졸을 만든 다음 Hydrazine에 의해 환원 시키는 액상환원법을 사용하여 은 나노입자를 제조하였다. PAA의 첨가량과 분자량, 환원제, 분산제 및 유기용매를 실험변수로 선정하여 은 나노입자의 분산특성을 조사하였다.
대상 데이터
은 나노 입자를 제조하기 위해 대정화금 사의 silver nitrate를 출발물질로 사용하고, 환원제로 80% hydrazine (N2H4 ∙ H2O)를 사용하였다.
성능/효과
1) 초음파 파쇄시간이 증가할수록 은 나노입자의 덩어리가 작아지는 경향을 나타내며 3시간 이후에는 1-5개의 작은 덩어리 형태로 은 나노입자를 파쇄 시켜 분산성이 크게 높아졌다.
3) 은 나노입자 제조에서 고분자전해질인 PAA의 첨가량이 늘어날수록 많은 양의 PAA가 은 나노입자 표면에 덧씌움(Capping)되어 입자의 크기가 커지는 경향을 나타냈다.
5) PAA의 분자량이 증가할수록 고분자전해질인 PAA의 각 Segment에 있는 카르복실기(COO- ) 가 Ag+ 이온과 착물을 형성하기 때문에 흡착층의 두께가 두꺼워져서 은 나노입자의 평균크기가 36.82< 50.66<56.06 nm 순으로 증가하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PAA의 분자량이 증가할수록 은 나노입자의 평균크기가 증가하는 이유는?
06 nm 순으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 현상이 나타나는 이유로는 먼저 고분자전해질인 PAA의 각 Segment에 있는 카르복실기(COO-)가 용매 중에 해리하여 Ag+ 이온과 착물(Complex)을 형성하기 때문이며, 두 번째로는 은나노 입자표면에 흡착된 고분자전해질 흡착층은 입자간 입체장애효과 및 전기이중층의 반발 효과를 동시에 제공하여 은 나노 졸에 분산안정성을 제공하게 되는데 이 때 필요한 분산력을 주려면 적절한 흡착층의 두께가 필요하게 되므로 결국 흡착층이 두꺼워져 입자의 크기가 커지는 것이라고 보고되어 있다[10].
은 전구체를 이용하여 은 입자를 제조 방법에는 어떤 것이 있는가?
은(Ag) 전구체를 통해 은(Ag) 입자를 제조하는 방법으로 열분해법, 기상응축법, 수소환원법, 액상환원법 등 많은 방법이 있다. 이 중 액상환원법은 타 공정과 비교하여 반응 속도 및 수득율이 높고, 환원제의 양과 반응 시간 및 속도 조절에 의해 비교적 쉽게 나노 크기의 입자를 얻을 수 있다는 장점이 있다[1-3.
은 액상환원법의 장점은?
은(Ag) 전구체를 통해 은(Ag) 입자를 제조하는 방법으로 열분해법, 기상응축법, 수소환원법, 액상환원법 등 많은 방법이 있다. 이 중 액상환원법은 타 공정과 비교하여 반응 속도 및 수득율이 높고, 환원제의 양과 반응 시간 및 속도 조절에 의해 비교적 쉽게 나노 크기의 입자를 얻을 수 있다는 장점이 있다[1-3.] 또한 액상환원법은 제조공정이 간단하고, 계면 활성제, 농도, 온도, pH 등에 따라 입자 크기 조절이 가능하며 비교적 입자 크기 분포가 균일하기 때문에 널리 쓰이고 있다[4].
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