짧은 사슬 계면활성제를 이용한 실리카 분자체의 합성에 관한 연구

Abstract

계면활성제와 규산염 사이의 자체조합(self-organization)을 통하여 준결정상을 형성시킨 후 계면활성제를 제거하면 메조포러스 분자체를 합성할 수 있기 때문에 최근에 이 분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 짧은 사슬의 계면활성제를 사용하여 지금까지 보고된 메조포러스 분자체보다 기공이 더 작은 실리카의 합성과 특성 규명에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 계면활성제 분자하나에 두 개의 짧은 탄소사슬과 암모늄 질소 머리를 두개씩 포함하는 N,N-dialkyl-N,N,N,``N`` -tetramethylpropane-1,3-diammonium dibromide($C_{n-3-n}$, n=6∼10) 제미니(gemini) 계면활성제와 하나의 암모늄 질소 머리에 두 개의 알킬기가 붙어있는 dialkyl-dimethylammonium bromide($C_{n-n}$)의 혼합물을 사용함으로써 알킬기의 길이가 짧음에도 불구하고 구조적 규칙성이 있는 분자체를 합성할 수 있었다. Cn-3-n 계면활성제와 Cn-n의 비율을 바꿈에 따라서 무질서한 구조에서 육방구조로 전이함을 확인하였고, 실리카와 계면활성제의 비율을 변화시킬 경우에도 같은 경우를 관찰하였다. 이러한 분자체를 합성하는 최적의 조건은 x $SiO_2$ : 0.25x $Na_2O$ : y $C_{n-3-n}$ : (1-y) $C_{n-n}$: z $H_2O$의 조성으로 합성되었는데, 여기서 x는 2∼6, y는 1∼0.75, z는 700∼1500의 범위에 해당한다. 이렇게 하여 얻어진 마이크로포러스 실리카를 XRD와 세공분포분석을 통하여 분석하였다. 본 연구를 통하여 실리카-계면활성제 집합체를 이용한 마이크로 포러스 분자체의 형성 원리를 파악함으로써 마이크로 포러스 분자체를 합성할 수 있었으며, 형상 선택적인 촉매 반응이나, 나노화학 물질의 받게 물질(host)로 응용될 가능성을 열었을 뿐만 아니라 나노화학분야에 대한 물리화학적 연구에 있어서 새로운 장을 열 수 있으리라 기대된다.