금속 나노클러스터 및 그 제조 방법
METAL NANOCLUSTERS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
특허 요약
본 발명은 1차 환원 시간과 금속 비율에 대한 티올 리간드의 비율을 제어함으로써, 균질하고, 평균 크기의 표준 편차가 적으며, 수율이 우수한 금속 나노클러스터 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 금속 나노클러스터의 제조 방법은 (a) 금속 염 전구체 수용액에 티올(thiol) 리간드 및 알칼리 용액을 혼합하여, 1차 환원에 의해 금속-티올 리간드 복합체를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 금속-티올 리간드 복합체에 환원제를 첨가하여, 2차 환원에 의해 금속 나노클러스터를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 1차 환원 시간은 15초 ~ 7일인 것, 및 상기 금속 : 티올의 원소 비율이 1 : 0.5 ~ 3인 것 중 적어도 어느 하나를 만족하는 것을 특징으로 한다.
청구항
번호청구항
1

(a) 금속 염 전구체 수용액에 티올(thiol) 리간드 및 알칼리 용액을 혼합하여, 1차 환원에 의해 금속-티올 리간드 복합체를 제조하는 단계; 및(b) 상기 금속-티올 리간드 복합체에 환원제를 첨가하여, 2차 환원에 의해 금속 나노클러스터를 제조하는 단계;를 포함하고,상기 1차 환원 시간은 15초 ~ 7일인 것, 및 상기 금속 : 티올의 원소 비율이 1 : 0.5 ~ 3인 것 중 적어도 어느 하나를 만족하는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

2

제1항에 있어서,상기 (a) 단계에서, 금속 염 전구체 수용액의 농도는 10 ~ 40mM인 금속 나노클러스터의 제조 방법.

3

제1항에 있어서,상기 (a) 단계에서, 금속 염 전구체는 HAuCl4, AgNO3, H2PtCl6, Na2PdCl4 및 RhCl3 중 1종 이상을 포함하는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

4

제1항에 있어서,상기 (a) 단계에서, 티올 리간드의 농도는 1 ~ 10mM인 금속 나노클러스터의 제조 방법.

5

제1항에 있어서,상기 (a) 단계에서, 티올 리간드는 나트륨 아우로티오말레이트 수화물(sodium aurothiomalate hydrate), 3-메르캅토프로피온산(MPA, 3-mercaptopropionic acid), 6-메르캅토헥산산(MHA, 6-mercaptohexanoic acid) 및 L-시스테인(LCys), 4-메르캅토벤조산(4-Mercaptobenzoic acid) 중 1종 이상을 포함하는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

6

제1항에 있어서,상기 (a) 단계에서, 금속 염 전구체 수용액 0.5ml에 대하여, 티올 리간드 1 ~ 6ml를 혼합하는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

7

제1항에 있어서,상기 (a) 단계에서, 금속 염 전구체 수용액 0.5ml에 대하여, 알칼리 용액 0.5 ~ 2M 농도 및 0.01 ~ 1ml를 혼합하는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

8

제1항에 있어서,상기 (a) 단계는 0 ~ 50℃에서 수행되는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

9

제1항에 있어서,상기 (b) 단계에서, 2차 환원 시간은 30분 ~ 24시간인 금속 나노클러스터의 제조 방법.

10

제1항에 있어서,상기 (b) 단계에서, 환원제는 수소화붕소나트륨(sodium borohydride, NaBH4)을 포함하는 금속 나노클러스터의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 (b) 단계에서, 환원제는 알칼리 용액 0.1 ~ 1M 또는 증류수에 용해된 것인 금속 나노클러스터의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 (a) 단계의 금속-티올 리간드 복합체 및 (b) 단계의 금속 나노클러스터의 X-선 흡수 광역 미세구조(extended X ray absorption fine structure: EXAFS) 스펙트럼 측정 시, 금속 나노클러스터의 1.87Å에서 Au-S 피크 강도는 금속-티올 리간드 복합체의 1.87Å에서 Au-S 피크 강도보다 낮은, 금속 나노클러스터의 제조 방법.

13

금속; 및상기 금속에 배위 결합된 티올 리간드;를 포함하며,상기 금속 : 티올의 원소 비율이 1 : 0.5 ~ 3인 금속 나노클러스터.

14

제13항에 있어서,금속 나노클러스터의 평균 크기의 표준 편차가 0.20nm 이하인 금속 나노클러스터.

15

제13항에 있어서,상기 금속은 Au, Ag, Pt, Pd 및 Rh 중 1종 이상을 포함하는 금속 나노클러스터.