Effects of Temperature on A Synthesized Birnessite

A series of birnessite was synthesized at 25, 40, 60, and $80^{\circ}C$, respectively. Intensities of XRD and the ratio of signal to noise of the peaks for samples increases with increasing temperature up to $60^{\circ}C$, whereas the intensity and ratio for a sample synthesized at $80^{\circ}C$ decrease, showing that crystallinity of the birnessite synthesized at $60^{\circ}C$ is better than that of the synthesized at $80^{\circ}C$. However, BET surface areas for these two samples show that the surface area increases 39.4 to 89.7 $m^2/g$ with increasing synthesizing temperature from 60 up to $80^{\circ}C$, indicating that a small surface area is shown in a well-crystallized birnessite rather than that of a poorly crystallized birnessite. SEM images show that morphologies for samples are seriously influenced by temperature. The morphology of the synthesized at 25 shows a round-shape, while a plate-like morphology is shown in the synthesized birnessite at $80^{\circ}C$. In addition, a porous layered structure is also shown in the synthesized birnessite at $80^{\circ}C$. These results suggest that physicochemical properties of the synthesized birnessite are sensitively affected by mechanical changes of parameters such as temperature during the synthesization.

온도 변화에 따른 합성 버네사이트 특성 변화 연구

버네사이트를 25, 40, 60과 $80^{\circ}C$ 각각에서 합성하였다. 이들 각 시료에 대해 X-선회절분석을 실시한 결과 합성 온도가 $25^{\circ}C$에서 $60^{\circ}C$까지 증가 시 X-선회절분석의 피크의 강도가 강해지는 반면 $80^{\circ}C$에서는 오히려 피크의 강도가 약해지는 것으로 나타났다. 이는 $60^{\circ}C$에서 합성된 버네사이트의 결정도가 상대적으로 가장 높다는 것을 의미한다. 그러나 60과 $80^{\circ}C$에서 합성된 버네사이트의 BET 비표면적은 39.4에서 89.7 $m^2/g$로 증가한다. SEM 분석 결과 $25^{\circ}C$에서 합성된 버네사이트의 경우 2~500 nm 크기의 구형으로 나타난 반면 합성 온도가 증가함에 따라 판상의 버네사이트가 관찰되었다. 뿐만 아니라, $80^{\circ}C$에서 합성된 버네사이트의 경우 $60^{\circ}C$에서 합성된 버네사이트와는 달리 판상의 결정에 많은 다공성을 띠고 있다. 따라서 $80^{\circ}C$에서 합성된 버네사이트의 BET 비표면적 증가는 합성된 버네사이트 결정 내 다공성증가에 의한 것으로 판단된다. 따라서 합성된 버네사이트의 결정성, 형성 등과 같은 다양한 이화학적 특성은 온도와 같은 영향인자에 의해 매우 민감하게 변화함을 보여주고 있다.