Sodium Aluminate Precursor를 이용한 Aluminum Oxide 나노 입자 제조 및 형상제어에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 알루민산나트륨을 사용하여 주형없이 용액 내에서 한번에 반응시켜 다양한 모양과 구조 및 기공을 갖는 나노 크기의 수산화 알루미늄을 제조했다. 이를 제조하기 위해 알루민산나트륨의 농도, 반응 온도, 시간, 알코올의 첨가속도, 열처리 조건을 조절했다. 우선, 반응 온도를 다르게 했을 때 두 가지 형태의 수산화 알루미늄 입자를 얻을 수 있었다. 12 ℃에서 1시간 동안 반응시켰을 때에는 무정형의 다공성 구형 입자가 형성되었고, 60 ℃에서 반응시켰을 때에는 성게 모양의 중공 입자가 형성되었다. 무정형의 구형 입자는 알코올의 첨가속도가 입자 성장의 중요한 변수로 작용한다. 성게 모양의 중공 입자는 얇은 필름 형태의 막이 뭉치면서 나노로드가 형성되고, 이것이 자기조립 과정을 거치면서 성게 모양의 중공 입자로 성장하며, 이 입자는 보에마이트(AlOOH) 구조를 갖게 된다. 또한 반응 온도를 높였을 때 입자의 성장 및 자기조립 속도가 빨라지며, 반응 시간을 길게 했을 경우에도 보에마이트 구조를 갖는 입자가 형성됨을 확인했다. 소듐 다우소나이트(NaAl(OH)2CO3) 구조를 갖는 막대 모양의 입자는 물/알코올이 섞여있는 용액을 오픈 시스템에서 반응했을 때 형성된다. 구형 입자와 성게 모양의 중공 입자를 900 ℃에서 열처리했을 때 입자의 모양을 유지하면서 γ-Al2O3로 상전이가 이루어지지만, 막대 모양의 입자는 형태를 유지하지 못하고 무너져 내리는 것을 확인했다.