중공형 실리카의 제조 및 특성평가
Synthesis and Characterization of Hollow Silica Particles
- 주제(키워드) hollow , silica , organic template
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최정우
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000049494
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
서로 다른 실리카 원료물질인 Tetraethyl orthosilicate (TEOS)와 Sodium silicate로부터 중공형 실리카 입자들을 합성하였다. 중공형 실리카입자들의 제조를 위해 유기주형 입자의 표면에 실리카 원료물질의 졸-겔 반응에 의해 생성된 실리카 입자들을 부착시킨 후 유기용매로 유기주형을 용해하여 제거하였다. 실험에 사용된 유기주형입자는 polystyrene latex (PSL)로서 라디칼 중합반응에 의해 azoiso- butyronitrile (AIBN)와 styrene의 양을 조절하여 제조하였다. PSL 입자들은 입도분포가 균일하였고 평균크기는 0.85 ㎛에서 3.24 ㎛의 범위이었다. TEOS와 PSL로부터 중공형 실리카 입자들의 제조시 중공형 실리카의 크기조절은 다양한 크기의 PSL입자들을 사용하여 제어할 수 있었다. 중공형 실리카 입자들의 쉘 두께 및 형상은 TEOS와 ammonium hydroxide의 농도에 영향을 받았다. TEOS의 농도가 0.073 M/L에서 0.279 M/L로 증가함에 따라 쉘의 두께는 40 nm에서 97 nm로 증가하였다. Ammonium hydroxide의 농도가 0.1 M에서 0.65 M로 증가 한 경우 쉘의 두께는 79 nm에서 86 nm로 증가하였으나 표면 거칠기가 함께 증가하였다. Sodium silicate와 PSL부터 중공형 실리카 입자들의 제조시 분산매체가 에탄올에서 제조된 PSL colloid의 분산매체를 증류수로 변경하여 졸-겔 반응을 진행한 결과 중공형 실리카 입자들이 생성되었다. 본 실험에서 제조된 중공형 실리카입자들의 빛 반사 성능을 측정하기 위하여 UV-vis spectrometer를 사용하여 반사도 측정을 진행한 결과 중공형 실리카에서 상용 반사형 단열재인 INSULADD보다 반사도 값이 6 %에서 20 %의 높은 값을 나타내었다. 본 실험에서 제조된 중공형 실리카는 실리카 나노입자가 치밀하게 구성된 중공 구조 때문에 높은 반사 성능을 나타내는 것을 알 수 있었으며, 나아가 반사형 단열재로서의 높은 활용가능성을 확인하였다.
more초록/요약
The hollow silica particles (HSPs) were synthesized using two different silica precursors such as Tetraethyl orthosilicate (TEOS) and sodium silicate. To synthesize the HSPs, silica nanoparticles generated by the sol-gel reaction from the silica precursors were deposited on the surface of the organic template particles and then the organic templates was removed by the dissolution using an tetrahydrofuran(THF). Polystyrene latex (PSL) particles chosen as organic templates were synthesized by radical polymerization reaction at the different amount of azoiso- butyronitrile (AIBN) and styrene monomers. The PSL particles were uniform in size distribution and ranged from 0.85 ㎛ to 3.24 ㎛ in average diameter. Size control of the HSPs were obtained by employing different sized PSL particles while the HSPs were synthesized from TEOS and PSL. Shell thickness and morphology of the HSPs were affected by the concentration of TEOS and ammonium hydroxide. As TEOS concentration increased from 0.073 M/L to 0.279 M/L, the shell thickness increased from 40 nm to 97 nm. When concentration of ammonium hydroxide increased from 0.1 M to 0.65 M, the shell thickness increased from 79 nm to 86 nm but surface roughness of HSPs increased as well. While the HSPs were synthesized from sodium silicate and PSL, the sol-gel reaction was conducted after the dispersion medium for the sacrificial PSL particles was changed from an ethanol-based medium to a water-based medium. and then the HSPs from sodium silicate were obtained after removing PSL by THF. Light reflection spectra were measured using an UV-vis spectrometer to obtain the light reflection properties of the as-prepared HSPs. Compared the commercial INSULADD, the HSPs showd 6 to 20 % higher light reflection properties then that of the commercial INSULADD. It is found that such a high light reflection property of the HSPs was originated from the close architecture of silica nanoparticles and the HSPs showed a high potential as light reflecting and heat insulating applications.
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