Fabrication of Silver Nanocomposites using Poly(vinyl alcohol) System and Their Environmental Applications

Abstract

최근 나노 크기의 물질의 제조가 많은 관심을 받고 있다. 나노 물질은 최소한 한변이 1 에서 100 나노미터의 이내의 길이를 갖는 작은 물질을 뜻하며, 이러한 작은 크기로 인해 상대적으로 크기가 큰 물질에 비해 독특한 화학적, 물리적, 그리고 광학적 특징을 지니게 된다. 초기의 금 나노입자로부터 최근의 그래핀에 이르기까지 다양한 나노물질이 발견, 개발되고 다양한 분야에 걸쳐 연구되고 있다. 하지만 여전히 친환경적이고 간단한 방법을 이용해 나노 물질을 제조하는 연구에 관한 보고는 부족한 실정이다. 본 학위논문에서는 친환경적이고 간단한 방법을 통해 은 컴플랙스 나노구조체를 제조하는 연구를 기술하였다. 폴리비닐 알코올을 안정화 물질로 사용하여 할로겐화은 (염화은, 브롬화은) 나노입자를 물상에서 제조하였다. 또한 반응 온도를 조절함 으로써 이렇게 제조된 나노입자의 크기를 조절 할 수 있었다. 이 반응 방법에서, 폴리비닐 알코올은 은 이온과의 상호작용을 통해 나노 크기의 할로겐화은 입자를 제조하는 데에 있어 안정제 역할을 하였다. 부분적인 환원과정을 거쳐 금속 은 나노 입자가 박힌 할로겐화은 나노복합체를 제조할 수 있었고, 이렇게 제조한 나노복합체는 가시광 영역의 빛을 흡수하는 특성을 보였다. 또한, 가시광 하에서 우수한 플라스몬-광촉매 성능을 나타내었다. 본 연구를 통해 할로겐화은 지지체의 크기가 빛 흡수 영역에 영향을 미친다는 것을 밝혀내었다. 또한, 간단한 물-상의 제조방법을 통해 은을 함유한 고분자 나노섬유를 제조하였다. 은/폴리비닐 알코올 나노섬유를 제조하는데에 있어서, AIBN이 은 이온과 컴플랙스를 형성하는 것을 밝혀내었다. 이러한 컴플랙스는 AIBN의 시안기와 은 이온 사이의 상호작용에 의한것으로 사료된다. 라디칼 개시제이기도 한 AIBN은 이 반응에서 은 이온의 환원제로서의 역할도 수행하였다. 또한, 폴리비닐 알코올은 섬유형태의 나노구조체를 제조하는데에 있어서 겔레이터 및 안정제로 사용하였다. 이러한 반응을 거쳐 물 상에서 온화한 온도하에서 은/폴리비닐 알코올 나노섬유를 제조할 수 있었다. 더하여, 위의 반응에 항균성 고분자의 단량체를 첨가함으로써 은/폴리비닐 알코올/항균성 고분자의 나노섬유를 제조할 수 있었다. 이 방법에서는 AIBN이 분산 중합의 라이칼 개시제의 역할을 수행하였다. 이렇게 제조한 나노섬유는 항균제로서 응용되었다. 본 학위논문에는 간단하고 친환경적인 공정을 통해 은을 함유한 나노물질들을 제조하고 그를 응용하는 가능성에 대한 연구를 수행한 내용을 담았다. 폴리비닐 알코올은 은을 함유한 나노복합체를 제조하는데에 있어서 안전제 및 구조 형성 유도체로서의 역할을 하였다. 본 학위논문에서 제시한 나노 물질들은 항균, 광촉매 등의 환경분야에 응용이 가능할 것이다. 본 학위논문은 은이 박힌 할로겐화은 나노-광촉매와 은/고분자 나노섬유의 간단한 제조 방법을 제시할 뿐 아니라 금속을 함유한 나노복합체의 제조 과정에 대한 이해를 증진 시킬 수 있을 것으로 기대된다.