α-MoO₃ 나노막대의 수열합성에서 분산 공정의 영향 연구

국문 초록 (Abstract)

수열합성법은 나노와이어, 나노막대, 나노시트 및 나노구 등 다양한 나노구조의 소재를 합성하는데 사용되어왔고, MoO₃는 n형 반도체 소재로서 가스센서, 리튬이온전지, 슈퍼커패시터, 광촉매 등으로 응용되고 있다. 본 연구에서는 MoO₃ 나노막대의 수열합성 과정에서 분산공정의 영향에 대하여 조사하였다. MoO₃ 나노막대를 합성하기 위하여 전구체 AHM(Ammonium Heptamolybdate Tetrahydrate)을 탈이온수에 두 가지 분산 방법으로 용해시킨 후, 질산을 첨가하여 10분 동안 교반하였다. 용액을 테플론 재질의 오토클레이브에 옮긴 후 180 ℃에서 24시간동안 수열합성을 진행하였고, 침전물을 마이크로 멤브레인으로 걸러내고 진공오븐에서 건조하였다. 합성된 MoO3 나노막대의 표면형상을 전계방출형 주사전자현미경으로 분석하였고, MoO₃ 나노막대의 결정학적 특성을 X선 회절법(XRD), Raman 분광법 및 투과전자현미경으로 분석하였다. 분석결과, 초음파 분산기를 이용하면 α-MoO₃ 나노막대가 균일하게 합성되었다. 반면에 교반기 분산법을 사용하면 불규칙적인 크기의 h-MoO₃ 나노막대 또는 α-MoO₃& h-MoO₃ 결정상이 혼합되어 합성되었다. 초음파 분산기를 이용하여 균일하게 합성되는 α-MoO₃ 나노막대는 리튬이온전지의 음극물질 제조에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The hydrothermal synthesis method is widely used to synthesize various nanostructured materials such as nanowires, nanorods, nanosheets, and nanospheres. Molybdenum trioxide (MoO₃) is a n-type semiconductor used in sensors, lithium ion batteries (LIBs), supercapacitors, and photocatalysts. In this study, the effect of dispersion process in the hydrothermal synthesis of MoO₃ nanorods (NRs) was investigated. To synthesize the MoO₃ NRs, a precursor of AHM (Ammonium Heptamolybdate Tetrahydrate) was dissolved in deionized water using two different dispersion methods. Nitric acid was added to the above reaction solution for 10 minutes with stirring. The solution was transferred to a Teflon-lined autoclave, and a hydrothermal synthesis was carried out at 180 ℃ for 24 hrs. The precipitate was filtered using a micro-membrane and dried in a vacuum oven. The morphology of the synthesized MoO₃ NRs was analyzed using a field emission scanning electron microscope. The crystallographic properties of the MoO₃ NRs were characterized by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and transmission electron microscopy. According to the analyses, the α-MoO₃ NRs were synthesized uniformly using the ultrasonic dispersion method. On the other hand, the MoO₃ NRs were synthesized as a mixed phase of α-MoO₃ & h-MoO₃ or irregular-sized h-MoO₃ NRs using the stirring dispersion method. The uniform α-MoO₃ NRs synthesized using the ultrasonic dispersion method are expected to be used to fabricate the anode material for LIBs.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 실험방법
• 3. 실험결과 및 고찰
• 4. 결론
• References