Issue
Korean Chemical Engineering Research,
Vol.50, No.5, 795-801, 2012
이온성 액체를 이용한 dodecanethiol로 안정화된 금속 나노입자 합성
Synthesis of Dodecanethiol-Capped Nanoparticles Using Ionic Liquids
가장 널리 이용되고 있는 금속나노입자 중 금과 은을 친환경용매인 RTILs (room temperature ionic liquids)를 이용하여 제조하고자 하였다. 본연구에서는 두 종류의 이온성 액체, 즉 비수용성인 [BMIM][PF6] (1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate)과 수용성인 [BMIM][Cl](1-Buthy-3-methylimdazolium chloride)를 이용하여 리간드로 안정화된 금속 나노입자를 제조하고자 하였다. 이 중 [BMIM][Cl]은 논연구에서 Dupont 등의 방법으로 직접 합성하여 물성 분석 후 사용하였으며,[BMIM][PF6]은 완제품을 구입하여 사용하였다. 금과 은의 나노입자들을 습식으로 제조하는 경우의 Brust et al.[6]의 방법이 널리 알려져 있으며, 본 연구에서도 이를 기초로 하여 나노입자를 제조하였다. [BMIM][PF6]로 나노입자 제조시는 이 용매가 물에 녹지 않으므로 기본적으로는 유기용매 대신 [BMIM][PF6]를 사용하는 것 외에는 Brust 등과 같은 방법제조하였다. [BMIM][Cl]로 나노입자를 제조하는 경우는 이 용매가 수용성이므로 상전이제와 ethanol은 사용하지 않고 입자를 제조하였다. 이렇게 얻어진 나노입자들의 경우 [BMIM][PF6]로 합성한 경우는 FT-IR, UV-vis, TEM 그리고 TGA 분석을 통하여 Brust 등이 합성한 경우와 유사한 결과를 얻었지만, [BMIM][Cl]의 경우는 형태학적으로 다른 나노입자를 얻었다. 기존의 나노입자를 제조하는 과정에서 이용되는 유기용매를 이용하는 방법을 그린용매인 이온성 액체로 대체할 수 있다는 가능성을 확인할 수 있었고, 이온성 액체의 특성에 따라서 형태학적으로 다른 입자를 얻을 수 있었으나, 이 부분은 추후 더 많은 연구가 필요하다.
Nanoparticles have received significant attention because of their unusual characteristics including high surface area to volume ratios. Thiol ligand have been used as stabilizers of metal nanoparticles since Brust et al. They reported the preparation method of ligand capped metal nanoparticles by protecting the nanoparticles with a self-assembled monolayer of dodecanethiolate. In this method, volatile organic compounds (VOCs) were used as sovents. This study was carried out to replace these VOCs with room temperature ionic liquids (RTILs). We used two type of ILs to prepare metal nanoparticles. One is a hydrophobic IL, [BMIM][[PF6] (1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate) purchased from IL maker, C-Tri from Korea and the other one is a hydrophilic one, [BMIM][Cl] (1-Buthy-3-methylimdazolium chloride) sinthesized by us. In the case of preparing Ag and Au nanoparticles using [BMIM][Cl], we didn’t use phase transition reagents and ethanol because it has hydrophilic property and preparing Au, Ag nanoparticles using [BMIM][[PF6] the method is as same as Brust et al.'s except using [BMIM][[PF6] instead of organic solvent because it has hydrophobic property. FT-IR and UV-vis, TEM, TGA analysis have been used in an attempt to determine the particle size and verify functional groups. The particle size obtained from TEM was very similar to those obtained by Brust et al. This is a clear example of ligand capped metal nanoparticles prepared using ionic liquids. And the experimental result demonstrated ionic liquids can act as a highly effective medium for the preparation and stabilization of gold and silver metal nanoparticles.
[References]
  1. Park HS, NICE., 28(3), 2010
  2. Lee H, Lee JS, Ahn BS, Kim HS, J. Korean Ind. Eng. Chem., 16(5), 595, 2005
  3. Kim KS, Demberelnyamba D, Lee H, Langmuir, 20(3), 556, 2004
  4. Kim HS, Kim YJ, NICE., 21(2), 2003
  5. Lee H, Lee JS, Kim HS, Appl. Chem. Eng., 21(2), 129, 2010
  6. Oh S, Kang JW, Park BH, Kim KS, Korean Chem. Eng. Res., 50(4), 708, 2012
  7. Cha JH, Kim KS, Lee H, Korean J. Chem. Eng., 26(3), 760, 2009
  8. Brust M, Walker M, J. Chem. Soc.Chem. Commun., 7, 801, 1994
  9. Dupont J, Consorti CS, Suarez PAZ, de Souza RF, Organi Syntheses., 79, 236, 2003
  10. Brust M, Fink J, Bethell D, Schiffrin DJ, Kiely CJ, Chem. Soc., Chem. Commun., 16, 1655, 1995
  11. Khatri OP, Adachi K, Murase K, Okazaki K, Torimoto T, Tanaka N, Kuwabata S, Sugimura H, Langmuir, 24(15), 7785, 2008
  12. Liu J, Sutton J, Roberts CB, J.Phys. Chem. C., 111(31), 11566, 2007
  13. Jonathan G, Heather DH, Richard W, Swatloski P, Visser-Robin AE, Rogers D, Green Chem., 3, 156, 2001
  14. Kim KS, Shin BK, Lee H, Korean J. Chem. Eng., 21(5), 1010, 2004
  15. Ghatee MH, Zolghadr AR, Fluid Phase Equilib., 263(2), 168, 2008
  16. Sidhaye DS, Prasad BLV, Chem. Mater., 22(5), 1680, 2010
  17. Anand M, McLeod MC, Bell PW, Roberts CB, J. Phys. Chem. B, 109(48), 22852, 2005
  18. Safavi A, Zeinali S, Physicochem. Eng. Aspects., 362, 121, 2010
  19. Lee JK, Park KJ, Seo DS, J. Kitech., 27, 93, 2005
  20. Park H, Choi BG, Hong WH, Appl. Chem., 11(1), 117, 2007