[논문]수열합성법으로 제조한 흑색 자성안료의 Fe2+/Fe3+ 몰비에 따른 특성

정명호; 장건익

doi:10.4313/jkem.2017.30.12.812

수열합성법으로 제조한 흑색 자성안료의 Fe2+/Fe3+ 몰비에 따른 특성
Effect of Fe2+/Fe3+ Molar Ratio on the Synthesized Magnetic Black Pigment by Hydrothermal Method 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.30 no.12, 2017년, pp.812 - 816

Abstract ▼ AI-Helper

$Fe_3O_4$ was prepared on the $TiO_2-coated$ natural mica substrate. The natural mica has an average particle size of $22{\mu}m$. The substrate was coated on $TiO_2$ thin films using hydrothermal synthesis at pH 1.5-2.5 at $75^{\circ}C$. The Fe precursor solution was prepared by mixing $FeSO_4$ (for $Fe^{2+}$ ion) and $FeCl_3$ (for $Fe^{3+}$ ions) with different molar ratios such as 1/2, 1/1, 2/1, 3/0, and $Fe_3O_4$ only. X-ray diffraction analysis shows that the crystal structure depends on the $FeCl_3-to-FeSO_4$ molar ratio. $Fe_3O_4$ crystal phase could be obtained at higher $FeSO_4$ contents.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

진주안료 소재 중 하나인 산화철(Fe₃O₄) 나노 입자는 우수한 전자기적 성질로 주목을 많이 받고 있는 자성재료 [2,3] 로, 전자파 흡수 [4], 높은 전기 비저항 [5], 높은 투자율 [6] 등 자기기록매체, 물리화학적 특성을 이용한 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 연구에서는 산화철(Fe₃O₄) 나노 입자와 진주안료의 특성을 접목시킨 기능성의 안정한 흑색을 띠는 안료를 만들고자 하였다.

제안 방법

미세구조는 Tescan사의 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을, 코팅된 산화철의 결정성과 결정방향은 Rigaku사의 X-ray diffraction (XRD)를 이용하여 분석하였다. 또한 흑색 자성안료의 색상을 분석하기 위해 Konica minolta sensing사의 spectrophotometer (CM-512m3)를 사용하여 45°, 색 L*a*b* 값과 채도를 측정하였다.
먼저 인체에 무해한 Fe₃O₄를 사용하여 Fe²⁺/Fe³⁺ 몰비에 따른 Fe 전구체를 제조한 후, 수열합성법을 이용하여 수 마이크론 크기의 진주안료 위에 Fe₃O₄를 100℃ 이하의 온도에서 합성 제조하였다. Fe²⁺/Fe³⁺ 몰비는 1/2, 1/1, 2/1, 3/0 (Fe₃O₄ only) 각각 4가지 조건으로 몰비에 따른 흑색의 안정성, 자기력, 채도 및 색상, Fe₃O₄의 균일한 코팅 및 물성을 상호 비교하였다.

데이터처리

미세구조는 Tescan사의 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을, 코팅된 산화철의 결정성과 결정방향은 Rigaku사의 X-ray diffraction (XRD)를 이용하여 분석하였다. 또한 흑색 자성안료의 색상을 분석하기 위해 Konica minolta sensing사의 spectrophotometer (CM-512m3)를 사용하여 45°, 색 L*a*b* 값과 채도를 측정하였다.
흑색 자성안료의 자기력을 측정하기 위해 Lake shore 사의 VSM (vibrating sample magnetometer)을 이용, 이력곡선을 통한 보자력, 잔류자기, 포화자기력 값을 측정하였다. 또한 산화철의 순도는 Mösbauer cryostat system (SHI-850-5)을 이용하였다.

성능/효과

1) FeSO₄만 사용한 경우 Fe²⁺와 Fe³⁺의 비율이 약 1：2가 되어 흑색을 나타내었으며 FeCl₃를 몰비에 따라 사용한 경우 F³⁺로 인한 α-Fe₂O₃, γ-Fe₂O₃ 비율이 증가하여 적색, 갈색 혹은 고동색의 코팅 층을 나타냈다.
2) XRD 분석 결과 FeSO₄ 몰비가 높을수록 Fe₃O₄ 상이 다량으로 존재하였으며, Fe³⁺ 이온으로 사용된 FeCl₃의 몰비는 높을수록 α-Fe₂O₃, γ-Fe₂O₃ 상이 상대적으로 많이 존재하였다.
3) 색차계 측정결과 FeCl3의 몰비가 높을수록 적색, 고동색을 나타냈으며 모두 a*>1, b*>1이었으며, 반면 FeSO₄만 사용한 경우에는 흑색 색상을 보였고 색차계는 L*은 10.8, a*는 1.19, a*는 -0.64 값을 나타냈다.
5) FeSO₄만 사용한 경우의 Mösbauer 분석 결과 Fe₃O₄ ：α-Fe₂O₃의 비율이 약 97：3로 순도가 높고 짙을 흑색을 가진 자성안료로 확인할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	진주안료란 무엇인가?	진주안료란 천연진주나 전복의 껍질 안쪽 등의 무지갯빛 광채를 띤 광택안료로, 자동차, 화장품, 도료, 인쇄잉크, 플라스틱 산업 등 광범위한 분야에서 사용되고 있다 [1]. 진주안료 소재 중 하나인 산화철(Fe3O4) 나노 입자는 우수한 전자기적 성질로 주목을 많이 받고 있는 자성재료 [2,3] 로, 전자파 흡수 [4], 높은 전기 비저항 [5], 높은 투자율 [6] 등 자기기록매체, 물리화학적 특성을 이용한 다양한 분야에 적용되고 있다.
	수열합성법을 이용한 기질 위 Fe3O4의 제조 공정에서 전처리 공정이 필요한 이유는 무엇인가?	먼저 기질 물질로 천연 마이카(KAl2(AlSi3)O10(F, OH)2)를 사용하였으며, 마이카의 크기는 약 22 ㎛이었다. 이때 기판 위에 금속산화물로 전처리 공정을 거치지 않을 시, Fe3O4는 부착이 어려워, 금속산화물 전 처리 물질로 TiCl4 용액을 이용하였다. TiCl4는 기질 100 g당 100 ml 를 75℃, pH 1.
	진주안료 소재 중 하나인 산화철(Fe3O4) 나노 입자는 어떤 분야에 적용되고 있는가?	진주안료란 천연진주나 전복의 껍질 안쪽 등의 무지갯빛 광채를 띤 광택안료로, 자동차, 화장품, 도료, 인쇄잉크, 플라스틱 산업 등 광범위한 분야에서 사용되고 있다 [1]. 진주안료 소재 중 하나인 산화철(Fe3O4) 나노 입자는 우수한 전자기적 성질로 주목을 많이 받고 있는 자성재료 [2,3] 로, 전자파 흡수 [4], 높은 전기 비저항 [5], 높은 투자율 [6] 등 자기기록매체, 물리화학적 특성을 이용한 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 연구에서는 산화철(Fe3O4) 나노 입자와 진주안료의 특성을 접목시킨 기능성의 안정한 흑색을 띠는 안료를 만들고자 하였다.

참고문헌 (6)

S. Wang, J. Wu, and C. Zhou, Dyes. Pigm., 29, 161 (1995).

상세보기
W. Pei, H. Kumada, T. Natusme, H. Saito, and S. Ishio, J. Magn. Magn. Mater., 310, 2375 (2007). [DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.837]

상세보기
W. L. Wang, J. Y. Park, and H. B. Gu, Trans. Electr. Electron. Mater., 15, 338 (2014). [DOI: https://doi.org/10.4313/TEEM.2014.15.6.338]

원문보기 상세보기
J. R. Liu, M. Itoh, and K. Machida, Appl. Phys. Lett., 83, 4017 (2003). [DOI: https://doi.org/10.1063/1.1623934]

상세보기
A. Vermaa, T. C. Goel, R. G. Mendiratta, and R. G. Gupta, J. Magn. Magn. Mater., 192, 271 (1999). [DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-8853(98)00592-7]

상세보기
T. Nakamura, J. Appl. Phys., 88, 348 (2000). [DOI: https://doi.org/10.1063/1.373666]

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

수열합성법으로 제조한 흑색 자성안료의 Fe2+/Fe3+ 몰비에 따른 특성
Effect of Fe2+/Fe3+ Molar Ratio on the Synthesized Magnetic Black Pigment by Hydrothermal Method 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

질의응답

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수열합성법으로 제조한 흑색 자성안료의 Fe2+/Fe3+ 몰비에 따른 특성 Effect of Fe2+/Fe3+ Molar Ratio on the Synthesized Magnetic Black Pigment by Hydrothermal Method 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

질의응답

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

장건익 (81)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

수열합성법으로 제조한 흑색 자성안료의 Fe2+/Fe3+ 몰비에 따른 특성
Effect of Fe2+/Fe3+ Molar Ratio on the Synthesized Magnetic Black Pigment by Hydrothermal Method 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper