일반기술

메조다공성의 외각을 갖는 중공형 나노 캡슐 구조체의 제조방법

본 발명은 균일한 크기의 메조다공성의 외각을 가지며, 일정한 크기의 중공형(中空形) (HCMS ; hollow core with mesoporous shell) 다공성 캡슐 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 다양한 크기의 구형 실리카 입자를 일정하게 합성하고, 이렇게 합성된 실리카 입자들의 표면에 메조다공성 껍질을 형성하였다. 다음 이 메조포러스 껍질 부분에 고분자 전구체를 주입한 후, 고분자화시켜 고분자-실리카 주형 복합물을 얻고, 이를 불화수소산 등으로 처리하여 실리카를 제거하여 외각이 메조다공성인 중공형 다공성 고분자 구조체를 얻거나; 상기에서 얻은 고분자-실리카 주형 복합물을 다시 고온에서 가열하여 탄소화시켜 탄소-실리카 주형 복합물을 얻어, 이를 불화수소산 등으로 처리하여 실리카를 제거함으로써 외각이 메조다공성인 중공형 다공성 탄소 캡슐 구조체를 얻을 수 있다. 이렇게 제조된 다공성 고분자 및 탄소 캡슐의 중심이 보통 일정한 크기의 매크로 세공(약 50nm 이상)을 가지며, 외각은 균일한 크기의 메조다공성(약 2-5nm)인 이중 다공을 가진 구형의 고분자 및 탄소 캡슐 구조체이다.본 발명에서 제안하는 외각이 균일한 2-10 nm 크기의 메조 다공성을 보이며, 내부가 50 nm-5 ㎛ 이르는 일정한 크기의 속이 빈 중공형인 이중 다공성 나노 캡슐 구조체는 각 세공크기의 장점을 모두 만족할 수 있다. 특히 껍질 벽에 세공이 없거나 아주 불규칙적이고 미세한 세공만을 가진 다른 캡슐 구조체와는 달리 껍질에 2-5 nm 크기의 균일한 크기의 메조세공이 분포하고 있어 물질이동이 이 세공을 통해 자유롭게 이루어 질 수 있으며 내부에 또한 큰 빈 세공이 분포하여 물질을 저장 운반하기 용이하다. 또한 합성 조건을 잘 조절하면 중공 내부에 원하는 금속이나 반도체 입자를 포함시킬 수 있어 센서 및 다양한 특성 반응에 이용할 수 있다. 또한 저기의 다양한 고분자 및 탄수화물을 등 고분자 전구체를 이용하여 HCMS 고분자 및 탄소의 제조가 용이하다. 아울러 메조세공의 크기 및 중공 내부의 크기 조절은 물론 껍질의 두께 조절을 쉽게 할수 있어 촉매, 흡착제, 지지체, 소취제, 정류제, 센서, 전자재료, 에너지 저장 및 운반 물질 등 다양한 이용이 기대된다.