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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.11, No.4, 402-407, June, 2000
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Sol-Gel 반응을 이용한 자유적 조습재료의 개발
Development of Humidity Self-control Materials using Sol-Gel Process
곽중협, 양진석1, 서태수, 김효중, 최청송†
  • 한국화학연구소 화학소재부 2팀, 대전 305-600
  • 1서강대학교 화학공학과, 서울 121-742
Chung Heop Kwak, Jin Suk Yang1, Tae Soo Suh, Hyo Joong Kim, and Cheong Song Choi†
  • Korea Research Institute of Chemical Technology, Advanced Material Division 2Team, Taejon 305-600, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Sogang University, Seoul 121-742, Korea
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초록
환경습도 40~70% 범위를 자율적으로 유지하는 조습재료를 수용액상의 Sol-Gel 반응에 의해 합성했다. 호나경습도 범위에서 흡·방습 특성을 갖는 세공크기는 3.0~7.5nm 범위로 계산되는데 이 세공크기는 실험 변수들 중에서 pH에 정비례하는 경향을 보였으며, pH3~5.5 범위에서 2.8~7.2nm인 생성물을 합성할 수 있었다. 세공용적은 소성온도에 반비례하고 세공크기에 정비례하는 경향을 보였으며 세공크기 4.0~7.2nm인 생성물을 600℃ 이하로 소성시켰을 때 0.8cc/g 이상인 생성물을 얻을수 있었다. 반응 생성물들의 세공용적과 BEt 비표면적을 살펴볼 때 세공크기 2.8~4.0nm인 시료들은 Random-close packing, 4.0~7.2nm인 시료들은 Hierachical close packing 된 Xerogel을 형성하고 있는 것으로 추정되며 표면 수산기의 형태는 이들의 IR 및 Si-NMR 분석결과 Q3가 주성분인 것으로 확인됐다. Hierarchical close packing된 시료들 중 세공크기가 5.5~7.2nm인 시료들의 경우 히스테리시스가 상대압력비 0.7 이상인 부분에 치우쳐서 나타남으로 조습재료로 부적당하며 세공크기 4.0~5.5nm 범위인 시료들이 세공용적 0.8cc/g이상, 히스테리시스가 상대압력비 0.4~0.7 범위내에서 나타나는 것으로 보아 자율적 조습재료로서 응용 가능성이 매우 큰 것으로 고찰된다.
Humidity self-control materials have been synthesized by the aqueous Sol-Gel process. Suitable pore sizes for the adsorption-desorption of water vapor at 40~70% relative humidity was calculated to be in the range of 3.0~7.5 nm. Among the experimental conditions, pH has the main affect on the pore size. The pH for the product having suitable pore size was in range between 3 and 5.5. products with the pore volume over 0.8 cc/g could be obtained after calcining the products with the pore size of 4.0~7.2nm under 600℃. Surveying on the relationship of BET surface area and the pore volume, it was thought that the products with the pore size of 2.8~4.0 nm were formed by Random-close packing, while the pore size of 4.0~7.2 nm by Hierarchical-close packing. By analyzing the IR and Si NMR spectra the type of surface silanol group on the products was confirmed to be mainly of Q3. It could be seen that, only for the product with the pore size of 4.0~5.5 nm, hysteresis curves on isotherm plots appeared within the ratio of relative pressure in the range of 0.4~0.7. This result indicate that the products with the pore size of 4.0~5.5 nm have a good ability to control the suitable humidity in the range of 40~70% in the life environment as the humidity self-control materials.
Keywords:humidity self-control materials;Sol-Gel process;mesopore;mesoporous silica;water vapor isotherm plot
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