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Korean Chemical Engineering Research, Vol.56, No.4, 585-591, August, 2018
DOI10.9713/kcer.2018.56.4.585  Export Citation
미세액적 유동반응기 공정에서 연속제조된 나노구조 SiO 2 :Zn 원환형 입자의 특성
Characteristics of Nano-structured SiO2:Zn Hollow Powders Prepared in the Micro Drop Fluidized Reactor (MDFR) Process
양시우, 강 용†, 강 호1
  • 충남대학교 응용화학공학과, 34134 대전광역시 유성구 대학로 99
  • 1에버 그린텍, 08639 서울특별시 금천구 시흥대로 97
Si Woo Yang, Yong Kang†, and Ho Kang1
  • Department Chemical Engineering and Applied Chemistry, Chungnam National University, 99, Daehak-ro, Yuseong-gu, Daejeon, 34134, Korea
  • 1Ever Green Tech., 97, Siheung-daero, Geumcheon-gu, Seoul, 08639, Korea
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초록
미세액적 유동반응기 공정에서 제조된 나노구조 SiO2:Zn 원환형 입자의 특성을 밴드갭 에너지와 표면 반응성의 관점에서 고찰하였다. SiO2:Zn 원환형 입자를 단일 공정에서 연속적이며 합리적인 생산 효율로 첨가제인 THAM(tris(hydroxymethyl)-aminomethane)과 도핑되는 Zn2+ 이온의 농도 변화에 따라 성공적으로 제조할 수 있었다. 그리고 Zn2+ 이온의 도핑은 Si4+ 이온의 conduction band 보다 에너지 레벨이 낮은 Zn2+ 이온의 acceptor level을 형성함으로써 SiO2:Zn 원환형 입자의 밴드갭 에너지를 줄일 수 있었다. 또한, 입자의 원환형 구조는 SiO2:Zn 입자의 밴드갭 에너지를 감소시키는데 기여하였다. 따라서 Zn2+ 이온이 도핑된 SiO2:Zn 원환형 입자는 표면에 SiO-H의 형성과 산소 결함의 생성으로 표면 반응성을 증대시킬 것으로 사료되었다.
Characteristics of nano-structured SiO2:Zn hollow powders prepared in the micro drop fluidized reactor process were investigated with respect to bandgap energy and surface activity. The SiO2:Zn hollow powders were successfully prepared continuously in the one step process with reasonable production efficiency, with varying the amount of THAM (tris(hydroxymethyl)-aminomethane) additive and concentration of Zn2+ ions. The doping of Zn2+ ions into SiO2 lattice led to the reduction of bandgap energy by forming the acceptor level of Zn2+ below the conduction band of Si4+ ions. The hollow shape also contributed to reduce the bandgap energy of SiO2:Zn powders. The doping of Zn2+ ions into SiO2 hollow powders could enhance the surface activity by forming SiO-H stretching and oxygen vacancies at the surface of SiO2:Zn powders.
Keywords:SiO2:Zn powders;Micro drop fluidized reactor;Hollow powders;Optical property
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