Abstract
Aluminium and titanium precursors containing $\beta$-diketonate ligands were used for the synthesis of polymeric sols of alumina and titania by sol-gel methods. To prepare polymeric sols by solgel processing, we synthesized modified precursors having chelating organic ligands. With these precursors it was found to be possible to control both hydrolysis and polycondensation reaction rates which resulted in ultrafine particles few nms of average size. The optimum molar ratio of acid to alkoxide for alumina sol was 0.3-0.4 and that of water to alkoxide &as 1. On the other hand, the corresponding ratios for titania sol were found be 0.25-0.20 and 1 respectively. Dynamic light scattering measurements indicated that the average particle size in both sols was in the order of few nms. SEM photographs were taken to observe crack-free and smooth surfaces of coated membranes after sintering at $450^{\circ}C$. Alumina coated membrane on a slide glass had about 4-4.5$\mu \textrm{m}$, thickness and titania coated one had 2-2.5$\mu \textrm{m}$, thickness. And according to TEM photographs, the grain size of titania was smaller than 30nm and that of alumina was in the range of few $\AA$s to 2nms. An X-ray diffraction study revealed that alumina was $\gamma$ phase and titania was anatase crystal.
솔-제법에 의한 고분자솔 제조를 위하여 금속 알콕사이드에 $\beta$-diketonate(DKT)기의 유기 리간드를 치환시켜 만든 전구체를 합성한 결과, 가수분해와 축합 반응의 속도 조절이 가능하였고, 이를 이용하여 코팅에 적합한 nm단위의 입자 크기를 갖는 알루미나, 티타니아 솔을 제조하고 그 물성을 파악하였다. 코팅에 적합한 알루미나 솔의 최적조건은 알콕사이드 1몰당 물 1몰, 산 0.3-0.4몰이었다. 티타니아 솔의 제조시는 물/알콕사이드의 몰비가 1이고, 산의 양은 치환수에 따라 달라 1개와 2개 치환된 전구체의 경우 1목의 알콕사이드당 각각 0.25, 0.20몰 이하였다. Dynamic light scattering 장치를 이용하여 제조한 솔의 평균 입자 크기를 측정한 결과 수 nm단위의 미세한 입자를 갖고 있었다. 슬라이드 글라스 위에 코팅하여 $450^{\circ}C$에서 소결한 막을 SEM으로 관찰한 결과 알루미나와 타타니아의 경우 각각 4-4.5$\mu \textrm{m}$, 2-2.5$\mu \textrm{m}$두께의 매끄럽고 균열이 없는 막이 형성되었음을 알 수 있었다. 이때의 입자 크기는 TEM사진을 통하여 알 수 있었으며 티타니아의 경우 수 nm에서 최대 30nm, 알루미나는 1-2nm이하 심지어 수 $\AA$정도의 입자들로 이루어졌음을 관찰하였다. 또한 회절무늬 분석 결과 알루미나는 $\gamma$구조, 티타니아는 anastase결정임을 알 수 있었다.
