기능성 산화물 나노시트의 합성과 나노박막 구축

전문가 제언

○ 천이금속산화물이나 황화물, 수산화물은 층상구조를 하게 된다. 팔면체로 배열한 산소들의 중심 위치에 천이금속이 들어간다. 그러나 경우에 따라서 빈자리일 수도 있고 알칼리이온이 고용될 수도 있다. 이 산소 팔면체 층은 음으로 대전되고 층과 층 사이에 양이온이 들어가서 전하의 평형을 이루게 된다. 층상구조를 하고 있는 천이금속산화물을 부피가 큰 양이온이 들어있는 용액에 담구면 알칼리이온과 이온교환이 일어나서 층과 층 사이가 분리된다. 분리된 조각 즉 나노시트는 그 두께가 ㎚단위로 얇은 반면 넓이는 수십㎛ 단위로 특이한 구조의 판상이다.

○ 층상 페롭스카이트형 산화물은 조성과 구조에 유연성이 많아서 화학량론 비에 따라서 조성을 다양화 할 수 있고 두께방향으로 금속­산소 8면체의 수, 즉 층의 두께를 변화시킬 수 있다. 이들을 벗겨서 얻은 나노시트에서 광촉매 기능이나 형광특성이 보고되었다. 나노시트는 단결정이므로 조성이 명확하며 전하를 띤 콜로이드로서 용액에 분산될 수 있다. 기판에 코팅하는 방법은 스핀코팅, 담구기, 전기영동 법 등 전통적인 방법과 Langmuir­Blodgett 법과 상호흡착 법등이 적용될 수 있다. 후자 두 방법으로 같은 종류나 다른 종류의 층을 누적할 수 있다.

○ 나노시트를 단일 층으로 코팅하여 광촉매 특성, 광학 특성 혹은 산 촉매로서 이용할 수 있으며 산화티타늄 나노시트의 경우 광촉매 나노 박막으로 그 효능이 평가되어 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 질소를 미량 첨가하여 밴드­갭을 낮추어서 가시광선으로도 광촉매 역할을 할 수 있게 되었다. 그러나 기판으로 소다 석회 규산염 유리를 사용할 경우 기판으로부터 나트륨이온이 산화티타늄 막으로 확산되어 산화티타늄의 결정구조가 아나타제로 전이하는 것을 방해하는 등 장애가 생긴다.

○ 기판으로부터 나트륨이온의 확산을 방지하기 위해서는 확산방지 막을 별도로 설치해야한다. 한편 점토광물도 알루미늄 규산염 층으로 구성되어 일부 점토광물에는 층간에 양이온이 존재한다. 층상 점토광물의 양이온 교환 능은 점토의 특성을 나타내는 값으로 표시되기도 한다. 이 점토광물 층을 벗겨서 유리 표면에 코팅한다면 확산 방지 막으로 사용할 수 있으리라 생각된다.

저자

Takayoshi Sasaki

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

61(1)

잡지명

表面技術

과학기술
표준분류

재료

페이지

2~8

분석자

김*훈

분석물

• 기능성 산화물 나노시트의 합성과 나노박막 구축.pdf [389,288 byte]

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