화학공학소재연구정보센터
HWAHAK KONGHAK, Vol.27, No.6, 784-793, December, 1989
화학반응에 의한 초미립자 성장의 속도론적 접근
Kinetic Approach to Growth of Ultrafine Particles by Chemical Reaction
초록
금속염의 borohydride 이온에 의한 환원반응에서 금 속의 초미립자가 생성 및 성장되는 과정에서 관하여 실험과 이론적인 연구를 행하였다. 일반적으로 반응속도의 증가, 즉 더 높은 온도나, 환원속도가 더 빠른염의 선택은 생성된 입자의 크기를 작게 하는 경향을 나타내었다. 이같은 실험적 사실을 뒷받침하기 위하여 화학반응속도를 포함하여 입자의 생성과 성장에 기여하는 모든 항들을 고려한 General Dynamic Equation을 모델방정식으로 만들어 속도론적 접근을 시도하였다. 이 모델방정식의 해를 구하는데는 moment 변환법을 이용하였다. 이들 해는 앞서의 실험결과를 충분히 입증하였으며 나아가 화학반응에 의한 입자 성장의 기구를 규명할 수 있음을 보여주었다. 즉 이는 반응속도가 증가될 경우 더 많은 monomer가 반응초기에 미리 만들어지게 되고 이들이 더 많은 핵의 생성에 참여하게 되어 이후의 condensation에 의한 성장에 소요될 monomer의 수가 상대적으로 적어지기 때문인 것으로 밝혀졌다. 또한 이때 coagulation에 의한 성장과정은 입자의 크기를 결정하는데 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.
Experimental and theoretical studies are reported on the growth of metallic particles during the reduc-tion of metallic salts by borohydride. The increase in reaction rate by the increase in temperature or by the choice of the metallic salt which gives higher reduction rate shows a tendency of reducing the average size of particles formed. A model equation, called General Dynamic Equation, which considers all the terms contributing particle formation and growth processes including chemical reaction has been numerically solved by the method of moment transformation with other necessary equations. the solutions successfully support the experimental observations and also make the growth mechanism clear:more nuclei are formed at higher reaction rate and as r result, there remain fewer monomers available for the subsequent condensation on the nuclei. In this system coagulation of particles has been shown not to be so important in determining the size of growing particles.