KR101130282B1 - Sepiocite Compound derived from Layered Double Hydroxide and Method for Preparing the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 음이온성 화합물인 층상형 금속 수산화물을 열적 변형과 수화반응을 통해, 블록 및 터널이 결정학적 축으로 교차되어있는 채널 구조를 나타내며 물리화학적 안정성과 넓은 비표면적과 다공성을 가짐으로 인해, 열적 물성이 향상된 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a layered metal double layer hydroxide variant Sepiosite compound and a method for preparing the same. More specifically, the layered metal hydroxide, which is an anionic compound, is thermally modified and hydrated, and blocks and tunnels are crystallographic axes. The present invention relates to a layered metal bilayer hydroxide variant sepiocite compound having improved physical properties due to its cross-linked channel structure, physicochemical stability, wide specific surface area, and porosity.

본 발명에 따른 세피오사이트 화합물은 열안정제, 난연제, 흡착제, 필터, 스판덱스, 충전재, 촉매제, 탈색제 제조 등 다양한 분야에 적용가능하다. Sepiosite compounds according to the present invention can be applied to various fields such as heat stabilizer, flame retardant, adsorbent, filter, spandex, filler, catalyst, decolorant.

층상형 금속 이중층 수산화물, 세피오라이트 Layered Metal Bilayer Hydroxide, Sepiorite

Description

층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물 및 그의 제조방법 {Sepiocite Compound derived from Layered Double Hydroxide and Method for Preparing the Same} Sepiocite Compound derived from Layered Double Hydroxide and Method for Preparing the Same}

본 발명은 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 음이온성 화합물인 층상형 금속 수산화물을 열적 변형과 수화반응을 통해, 블록 및 터널이 결정학적 축으로 교차되어있는 채널 구조를 나타내며 물리화학적 안정성과 넓은 비표면적과 다공성을 가짐으로 인해, 열적 물성이 향상된 세피올라이트의 결정구조 및 물리화학적 특성이 유사한 층상형 금속 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a layered metal double layer hydroxide variant Sepiosite compound and a method for preparing the same. More specifically, the layered metal hydroxide, which is an anionic compound, is thermally modified and hydrated, and blocks and tunnels are crystallographic axes. Layered metal hydroxide variant Sepiocite compound with similar crystal structure and physicochemical properties of sepiolite with improved thermal properties due to physicochemical stability, wide specific surface area and porosity It is about a method.

층상형 금속 이중층 수산화물(Layered Double Hydoroxide, LDH)은 음이온성 점토 또는 하이드로탈사이트-유사 또는 부루사이트-유사 화합물로써 뚜렷한 2차원의 층상형 구조를 갖는 화합물이다. 이러한 층상형 금속 이중층 수산화물은 일반적 으로, [MII + 1- xMIII + x(OH)2][Am -]x/ mn?H2O의 화학식으로 나타낼 수 있으며, 여기서 Mn +는 금속 양이온을, Am -는 층간음이온을 나타낸다. 금속 이중층 수산화물은 음이온 교환 능력이 우수하고, 화학 조성이 다양하며, 팽윤성(swelling property)을 가지고, 생체친화적이고, 탄산염 음이온에 친화성이 있어, 생체모방 의공학재료, 음이온 교환제, 안정제, 흡수제, 스케빈져(scavenger), 촉매제(catalyst), 촉매 지지체, 전구체 등의 여러 분야에 적용이 가능하다. Layered Double Hydoroxide (LDH) is an anionic clay or hydrotalcite-like or bursite-like compound that has a distinct two-dimensional layered structure. These layered metal hydroxide bilayer generally, [M II + 1- x M III + x (OH) 2] [A m -]? May be represented by the formula of x / m n H 2 O, where M n + Represents a metal cation and A m represents an interlayer anion. The metal double layer hydroxide has excellent anion exchange ability, various chemical composition, swelling property, biocompatible and affinity for carbonate anion, biomimetic engineering materials, anion exchanger, stabilizer, absorbent, It is applicable to various fields such as scavenger, catalyst, catalyst support, precursor, and the like.

이러한 층상형 금속 이중층 수산화물은 천연적으로 존재할 뿐만 아니라, 인위적으로도 합성이 가능한 음이온성 화합물로써, 합성 방법이나 외부적인 처리방법에 따라, 또는 열적 거동에 따라 탈수화반응, 탈수산화반응, 탈음이온화 반응 단계를 거치면서 상전이 변화를 일으키기도 한다. 이러한 층상형 금속 이중층 수산화물은 무기물로서 열에 강하고, 인체에 무해하며, 이중층 구조 사이에 염소를 포획하는 능력이 우수하여 고분자 수지 등의 열안정성과 난연성을 향상시킬 수 있다(대한민국등록특허 제10-0548645호, 제10-0527978호, 제10-0506123호, 제10-0370961호, 제10-0909220호 등). 하지만, 단순한 이온교환에 의한 염소포획작용으로, 고온에서 염소이온이 다시 빠져나오게 되어 염화수소 가스를 발생시킬 수도 있는 문제점이 있어, 좀 더 강한 염소 결합능을 가지는 우수한 열안정제의 성질을 가지는 물질의 개발이 필요하다. These layered metal double layer hydroxides are not only naturally occurring but also artificially synthesized anionic compounds, which are dehydrated, dehydrogenated, and deionized according to the synthesis method, external treatment method, or thermal behavior. Phase changes can also lead to changes in the reaction phase. The layered metal double layer hydroxide is inorganic, heat resistant, harmless to the human body, and has an excellent ability to trap chlorine between the double layer structures, thereby improving thermal stability and flame retardancy of polymer resins (Korea Patent No. 10-0548645). No. 10-0527978, 10-0506123, 10-0370961, 10-0909220, etc.). However, due to chlorine capture by simple ion exchange, chlorine ions can be released again at high temperature, thereby generating hydrogen chloride gas. Therefore, the development of a material having excellent thermal stabilizer properties with stronger chlorine binding capacity is possible. need.

한편, 양이온성 자연계 화합물인 몬모릴로나이트로부터 형성되는 세피오라이 트(sepiolite)는 Si12Mg8O30(OH)4(OH2)4?8H2O의 화학식을 가지는 미세결정구조의 천연 점토이다. 일반적인 천연 점토와는 달리, 세피오라이트는 사슬형태의 채널 구조를 가지고 있으며, 이런 사슬격자(chain lattice)의 세피오라이트는 양이온 교환능력이 매우 낮다. 세피오라이트는 침상(needle-like) 형상, 높은 비표면적을 가지는 다공성 및 비팽윤성, 뛰어난 흡착 능력과 특이한 콜로이드 성질로 인해 다양한 응용이 가능하다고 알려져 있다. Meanwhile, the sepiolite formed from montmorillonite, a cationic natural compound, is a natural clay having a microcrystalline structure having a chemical formula of Si 12 Mg 8 O 30 (OH) 4 (OH 2 ) 4 ˜ 8H 2 O. Unlike ordinary natural clays, sepiolites have a chain-like channel structure, and sepiolites of such chain lattice have very low cation exchange capacity. Sepiolite is known for its various applications due to its needle-like shape, porosity and non-swellability with high specific surface area, excellent adsorption capacity and unique colloidal properties.

본 발명자들은, 음이온성 화합물인 층상형 금속 수산화물을 열적 변형과 수화반응을 통해, 상기 세피올라이트가 가지는 블록 및 터널이 결정학적 축으로 교차되어있는 채널 구조를 나타내며 물리화학적 안정성과 넓은 비표면적 및 다공성을 가짐으로 인해, 열적 물성이 향상된 층상형 금속 이중층 수산화물로부터 합성한 세피오라이트-유사 화합물을 제조함으로써, 본 발명을 완성하였고, 상기 화합물을 "세피오사이트"라고 명명하였다. The present inventors, through thermal deformation and hydration of a layered metal hydroxide, which is an anionic compound, show a channel structure where blocks and tunnels of the sepiolite intersect on the crystallographic axis, and show physicochemical stability and a large specific surface area. Due to its porosity, the present invention was completed by preparing a sepiolite-like compound synthesized from a layered metal bilayer hydroxide having improved thermal properties, and the compound was named "sepisite."

본 발명의 목적은 세피올라이트의 결정구조와 유사한 결정구조인 블록과 터널이 결정학상 축으로 교차하는 채널형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 층상형 금속 수산화물 변이체 화합물인 세피오사이트 화합물을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sepiocite compound, which is a layered metal hydroxide variant compound, characterized in that the block structure and the tunnel, which are similar to the crystal structure of sepiolite, have a channel type structure in which a tunnel crosses the crystallographic axis. .

본 발명의 다른 목적은, 상기 세피오사이트 화합물의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the sepiocite compound.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되고, 세피올라이트의 결정구조와 유사한 결정구조인 블록과 터널이 결정학상 축으로 교차하는 채널형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물을 제공한다: In order to achieve the above object, the present invention is represented by the following formula (1), characterized in that the layered metal, characterized in that the crystal structure similar to the crystal structure of the block and the tunnel has a channel-like structure intersecting the crystallographic axis Provided the bilayer hydroxide variant Sepiosite compound:

[화학식 1] [Formula 1]

[M(Ⅱ)1- xM(Ⅲ)xOa/b(OH)2-a(A)X/n]y?H2O [M (II) 1- x M (III) x O a / b (OH) 2-a (A) X / n ] y? H 2 O

여기서, M(Ⅱ)는 2가 금속 양이온을 나타내고; M(Ⅲ)은 3가 금속 양이온을 나타내고; A는 수산화층과 공유결합된 음이온 화학종으로 n은 전하수이며; x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고; a는 0 초과 2 미만의 수이고; b는 0 초과 a 미만의 수이고; 및 y는 0을 초과하는 양수이다. Wherein M (II) represents a divalent metal cation; M (III) represents a trivalent metal cation; A is an anionic species covalently bonded to the hydroxide layer, n is the number of charges; x is a number from 0.1 to less than 0.5; a is a number greater than 0 and less than 2; b is a number greater than 0 and less than a; And y is a positive number greater than zero.

본 발명은 또한, (a) 층상형 금속 이중층 수산화물을 265 내지 275 ℃에서 열처리하여 부분적으로 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 수화반응시켜 채널 구조를 갖는 세피오사이트 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 상기 세피오사이트 화합물의 제조방법을 제공한다. The present invention also comprises the steps of (a) heat treating the layered metal bilayer hydroxide at 265 to 275 ° C. to produce a partially dehydrated layered metal double layer hydroxide; And (b) hydrating the partially dehydrated layered metal bilayer hydroxide to produce a sepiosite compound having a channel structure.

본 발명에 따른 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물은 세피올라이트의 블록 및 터널이 결정학적 축으로 교차되어 있는 채널형 결정구조와 유사한 결정구조를 가지며, 넓은 비표면적과 다공성으로 인해, 열적 물성이 향상되어, 세피올라이트 및 층상형 금속 이중층 수산화물의 응용 분야인 열안정제, 난연제, 흡착제, 필터, 스판덱스, 충전재, 촉매제, 탈색제 제조 등 다양한 분야에 응용할 수 있다. The layered metal bilayer hydroxide variant Sepiocite compound according to the present invention has a crystal structure similar to that of the channel type crystal structure in which blocks and tunnels of sepiolite cross at the crystallographic axis, and due to the large specific surface area and porosity, The improved physical properties can be applied to various fields such as heat stabilizers, flame retardants, adsorbents, filters, spandex, fillers, catalysts, and decolorants, which are applications of sepiolite and layered metal double layer hydroxides.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되고, 세피올라이트의 결정구조와 유사한 결정구조를 가지는 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물에 관한 것이다:The present invention relates to a layered metal bilayer hydroxide variant sepiocite compound represented by the following Chemical Formula 1 and having a crystal structure similar to the crystal structure of sepiolite:

[화학식 1] [Formula 1]

[M(Ⅱ)1- xM(Ⅲ)xOa/b(OH)2-a(A)X/n]?yH2O [M (II) 1- x M (III) x O a / b (OH) 2-a (A) X / n ] yH 2 O

여기서, M(Ⅱ)는 2가 금속 양이온을 나타내고; M(Ⅲ)은 3가 금속 양이온을 나타내고; A는 수산화층과 공유결합된 음이온 화학종으로 n은 전하수이며; x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고; a는 0 초과 2 미만의 수이고; b는 0 초과 a 미만의 수이고; 및 y는 0을 초과하는 양수이다. Wherein M (II) represents a divalent metal cation; M (III) represents a trivalent metal cation; A is an anionic species covalently bonded to the hydroxide layer, n is the number of charges; x is a number from 0.1 to less than 0.5; a is a number greater than 0 and less than 2; b is a number greater than 0 and less than a; And y is a positive number greater than zero.

여기서, 상기 2가 금속 양이온은 Mg2+, Ca2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, 또는 Zn2+이고, 상기 3가 금속 양이온은 Al3 +, Cr3 +, Fe3 +, Ga3 +, In3 +, V3 +, 또는 Ti3 + 이며, 상기 음이온은 CO3 2 -, NO3 -, Cl-, OH-, O2 -, 또는 SO4 2 -일 수 있다.Here, the divalent metal cations are Mg 2+, Ca 2+, Co 2+ , Cu 2+, Ni 2+, or Zn 2+, and wherein the trivalent metal cations are Al 3 +, Cr 3 +, Fe 3 +, Ga 3 +, In 3 +, V 3 +, or a Ti 3 +, wherein the anion is CO 3 2 -, NO 3 - , Cl -, OH -, O 2 -, or SO 4 2 - may be .

본 발명에 있어서, 상기 세피올라이트는 하기 화학식 4로 표시될 수 있으며, In the present invention, the sepiolite may be represented by the following formula (4),

[화학식 4] [Formula 4]

Si12Mg8O30(OH)4(OH2)48H2O (세피올라이트)Si 12 Mg 8 O 30 (OH) 4 (OH 2 ) 4 8H 2 O (Sepiolite)

도 1의 A, B 및 C에 나타난 바와 같이(Eduardo Ruiz-Hitzky, Journal of Materials Chemistry, 2001, 11, 86-91), 세피올라이트는 길게 신장된 형태의 결정형을 가지고, 길게 통하는 열린 채널의 결정구조를 가지는 마그네슘 규산염 광물 또는, 마그네슘 실리케이트 수화물로서, 중심부에 불연속적으로 형성된 팔면체의 마그네슘 원자층에 두 개의 사면체 실리케이트 층이 산소원자로 연결되는 구조를 갖는다.As shown in Figures A, B and C (Eduardo Ruiz-Hitzky, Journal of Materials Chemistry , 2001, 11, 86-91), Sepiolite is a magnesium silicate mineral or magnesium silicate hydrate that has an elongated crystalline form and has an open channel crystal structure through which it is discontinuous at the center. Two tetrahedral silicate layers are connected to oxygen atoms in the formed octahedral magnesium atom layer.

이러한, 세피올라이트는 자연계상에 존재하는 몬모릴로나이트 (montmorillonite)로부터 열과 압력에 의한 화학적 변형에 의해 존재하는 것으로, 몬모릴로나이트는 하기 화학식 5 를 가지는 자연계 광물이다. The sepiolite is present from the montmorillonite existing in nature by heat and pressure chemical modification, montmorillonite is a natural mineral having the following formula (5).

[화학식 5] [Chemical Formula 5]

(Al2 - xMgx)(Si4)O10[OH]2M+ n x /n  (몬모릴로나이트) (Al 2 - x Mg x ) (Si 4 ) O 10 [OH] 2 M + n x / n (montmorillonite)

여기서, 상기 M은 층간의 금속 이온으로, 층안의 Si, Al, Mg 등의 금속 이온에 비해 쉽게 양이온 화학종에 의해 치환될 수 있는 금속 양이온을 나타내며, 상기 x는 층간 금속 이온의 구성비로서 0.2 내지 0.7이고, 상기 n은 원자가이다. 상기 화학식에서 x가 0.2 내지 0.7 정도일 때 층간 양이온이 실제로 쉽게 치환될 수 있는 성질을 갖게 된다.Here, M is a metal ion between the layers, represents a metal cation that can be easily replaced by a cationic species compared to metal ions such as Si, Al, Mg, etc. in the layer, x is a composition ratio of the interlayer metal ions from 0.2 to 0.7 and n is the valence. In the formula, when x is about 0.2 to 0.7, the interlayer cation is actually easily substituted.

이러한 몬모릴로나이트로부터 변형되어 합성된 세피올라이트는, 매우 높은 비표면적, 우수한 흡착능력 및 매우 뛰어난 탈색력(decolorizng), 결합력, 농밀화 (thickening) 능력을 지니고 있어, 충전재(고무, 안료, 페인트, 플라스틱), 건조제, 담체, 촉매, 석면대체 보강제, 건재(몰탈, 타일), 내화물, 흡착제, 깔개흙, 충전재, 액체의 담체(Carrier), 흡유제, 청징제(탈색제), 보링니수제, 브레이크라이닝, 상하조습제 등에 이용가능하다. Sepiolite synthesized from such montmorillonite has a very high specific surface area, excellent adsorption capacity, and excellent decolorizng, binding, and thickening ability, and thus, fillers (rubber, pigment, paint, plastic) ), Desiccant, carrier, catalyst, asbestos substitute reinforcement, building material (mortar, tile), refractory, adsorbent, rug, filler, liquid carrier, oil absorbent, clarifier (bleach), boringnier, brake lining It can be used for up and down humidity control.

세피올라이트와 구조적 특징 및 물리화학적 물성이 유사한 본 발명의 세피오사이트 화합물 또한 넓은 비표면적과 다공성, 흡착능, 그에 따른 우수한 열적 물성에 따라 상기 세피올라이트가 응용가능한 분야에 적용가능할 것이다. Sepiocite compounds of the present invention having similar structural characteristics and physicochemical properties to sepiolite may also be applicable to the field where the sepiolite is applicable due to its large specific surface area, porosity, adsorption capacity, and thus excellent thermal properties.

본 발명에 있어서, 상기 세피오사이트 화합물의 2차원적 결정학적 구조상 블 록과 터널이 교차하는 사슬형태의 특이한 채널형 구조를 가지는 것임을 특징으로 할 수 있다. 도 4에 나타난 바와 같이, 종래의 층상형 금속 이중층 수산화물 또는 부분적으로 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물의 경우는 도 4의 (b)에 나타난 바와 같이, 층상형 구조를 나타내며, 수산화층에 중간에 끊어짐이 없다. 그러나, 본 발명에 따른 세피오사이트 화합물의 경우는, “블록과 터널이 결정학상 축으로 교차하는 채널형 구조”를 가지고 있다. 즉, 도 4의 (d)에 나타난 바와 같이, 수산화층 자체에 끊어짐이 생겨, 수산화층 가로축으로는 터널이 형성되고, 세로축으로는 블럭(수산화층) 터널(끊어진 공간)이 교차한다. 그리고, 이러한 구조를 결정학적 축인 a, b, c축에서 보면, 채널형 또는 사슬형태의 구조를 가진다. 종래의 층상형 금속 이중층 수산화물에 비해, 결정상의 구조가 변화하였으므로, 그에 따라 수반되는 물리화학적 특성도 세피올라이트의 특성과 유사한 것이다.In the present invention, the two-dimensional crystallographic structure of the Sepiosite compound may be characterized in that it has a specific channel-like structure of the chain cross-block and tunnel. As shown in FIG. 4, the conventional layered metal double layer hydroxide or partially dehydrated layered metal double layer hydroxide has a layered structure, as shown in FIG. There is no break. However, in the case of the sepiocite compound according to the present invention, it has a "channel-like structure in which blocks and tunnels cross the crystallographic axis". That is, as shown in (d) of FIG. 4, a break occurs in the hydroxide layer itself, a tunnel is formed on the horizontal axis of the hydroxide layer, and a block (hydroxide layer) tunnel (broken space) intersects on the vertical axis. In addition, when viewed from the crystallographic axes a, b, and c axes, the structure has a channel or chain structure. Compared with the conventional layered metal double layer hydroxide, the structure of the crystal phase is changed, and thus the accompanying physical and chemical properties are similar to those of the sepiolite.

본 발명에 있어서, 상기 세피오사이트 화합물은 상기 층상형 금속 이중충 수산화물의 3 내지 4배의 비표면적을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 하기 실시예에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 세피오사이트 화합물은 종래의 층상형 금속 이중층 수산화물의 비표면적에 비해 약 3.5배의 큰 비표면적을 가지는 것으로 나타난다.In the present invention, the sepiocite compound may be characterized by having a specific surface area of 3 to 4 times that of the layered metal double-cartoxide hydroxide. As shown in the examples below, the sepiocite compounds of the present invention appear to have a specific surface area of about 3.5 times larger than the specific surface area of conventional layered metal bilayer hydroxides.

본 발명에 있어서, 상기 세피오사이트 화합물은 상기 층상형 금속 이중층 수산화물보다 30 내지 40℃의 향상된 열적물성을 가지는 것으로, 구체적으로, 도 7에 나타난 바와 같이, 층상형 금속 이중층 수산화물보다 약 30 내지 40℃의 높은 온도에서 탈수산화 반응이 일어나는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the sepiocite compound has an improved thermal property of 30 to 40 ° C. than the layered metal double layer hydroxide, and specifically, as shown in FIG. 7, about 30 to 40 more than the layered metal double layer hydroxide. It is characterized in that the dehydration reaction takes place at a high temperature of ℃.

본 발명에 있어서, 상기 층상형 금속 이중층 수산화물은 결정 구조가 층상형이며, 특이한 층간 반응성을 나타낼 뿐만 아니라 음이온 교환능 (anion exchange capacity)이 있다. 이는 층상형 금속 이중층 수산화물의 수산화물층이 양전하를 띠고 있어 이를 보상하기 위해 음이온이 층간에 존재하며, 이 층간 음이온은 다른 음이온 화학종으로 치환될 수 있기 때문이다. 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다:In the present invention, the layered metal double layered hydroxide has a layered crystal structure, exhibits specific interlayer reactivity, and has anion exchange capacity. This is because the hydroxide layer of the layered metal double layer hydroxide has a positive charge and an anion is present between the layers to compensate for this, and the interlayer anion may be replaced with another anion species. It may be characterized by represented by the formula (2):

[화학식 2][Formula 2]

[M(Ⅱ)1- xM(Ⅲ)x(OH)2]X+[An -]X/n ?yH2O [M (Ⅱ) 1- x M (Ⅲ) x (OH) 2] X + [A n -]? X / n yH 2 O

여기서, M(Ⅱ)는 2가 금속 양이온을 나타내고; M(Ⅲ)은 3가 금속 양이온을 나타내고; A는 음이온 화학종으로서 n은 음이온의 전하수이며; x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고; 및 y는 0을 초과하는 양수이다.Wherein M (II) represents a divalent metal cation; M (III) represents a trivalent metal cation; A is an anionic species where n is the number of charges of the anion; x is a number from 0.1 to less than 0.5; And y is a positive number greater than zero.

본 발명에 있어서, 상기 세피올라이트 화합물은 층상형 금속 이중층 수산화물에서 유도된 변이체 화합물로써 격자구조면에서는 상이한 구조를 가지고 있지만, 층상형 금속 수산화물의 입도와 형상을 그대로 유지할 수도 있고, 변형될 수도 있다. In the present invention, the sepiolite compound is a variant compound derived from the layered metal double layer hydroxide, but has a different structure in terms of lattice structure, but may maintain the particle size and shape of the layered metal hydroxide as it is, or may be modified. .

본 발명에 있어서, 상기 2가 금속 양이온은 Mg2 +, Ca2 +, Co2 +, Cu2 +, Ni2 + 및 Zn2+로 구성된 군에서 선택되고, 상기 3가 금속 양이온은 Al3 +, Cr3 +, Fe3 +, Ga3 +, In3 +, V3 +, 및 Ti3 + 로 구성된 군에서 선택되고, 상기 음이온은 CO3 2 -, NO3 -, Cl-, OH-, O2 -, 및 SO4 2 -로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 2가 금속 양이온과 3가 금속 양이온의 비율을 2:1, 3:1 및 4:1 등으로 조절하여 층 전하가 조절된 형태의 층상형 금속 수산화물을 형성시킬 수 있다. 상기 2가 금속 양이온, 3가 금속 양이온, 및 상기 음이온은 상기 종류로 한정되는 것은 아니며, 당해 기술분야에서 층상형 금속 이중층 수산화물로서 공지된 것에 해당하는 것을 모두 포함할 수 있다. In the present invention, the divalent metal cation is selected from the group consisting of Mg 2 + , Ca 2 + , Co 2 + , Cu 2 + , Ni 2 + and Zn 2+ , wherein the trivalent metal cation is Al 3 + , Cr 3 +, Fe 3 +, Ga 3 +, in 3 +, V 3 +, and Ti 3 + is selected from the group, the anion consists of the CO 3 2 -, NO 3 - , Cl -, OH -, O 2 - can be characterized as being selected from the group consisting of -, and SO 4 2. The ratio of the divalent metal cation to the trivalent metal cation may be adjusted to 2: 1, 3: 1, 4: 1, etc. to form a layered metal hydroxide having a controlled layer charge. The divalent metal cation, the trivalent metal cation, and the anion are not limited to the above types, and may include all of those known as layered metal bilayer hydroxides in the art.

상기 층상형 금속 수산화물은, 제조과정에 있어서, i) 반응액의 온도, ii) 반응액의 농도, iii) 금속양이온간의 혼합 비율, iv) 세척수의 온도, v) 건조온도 등의 합성 요인으로부터 다양한 입도와 형상을 나타낼 수 있다.In the manufacturing process, the layered metal hydroxide may be prepared from various factors such as i) temperature of the reaction solution, ii) concentration of the reaction solution, iii) mixing ratio between the metal cations, iv) temperature of the wash water, and v) drying temperature. It can represent particle size and shape.

본 발명에 있어서, 상기 세피오사이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 할 수 있다:In the present invention, the sepiosite compound may be represented by the following Chemical Formula 3:

[화학식 3] (3)

[Mg1 - xAlxOa /b(OH)2-a(CO3)x/2]?yH2O [Mg 1 - x Al x O a / b (OH) 2-a (CO 3 ) x / 2 ]? YH 2 O

여기서, x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고; a는 0 초과 2 미만의 수이고; b는 0 초과 a 미만의 수이고; 및 y는 0을 초과하는 양수이다. Wherein x is a number from 0.1 to less than 0.5; a is a number greater than 0 and less than 2; b is a number greater than 0 and less than a; And y is a positive number greater than zero.

본 발명은 다른 관점에서, (a) 층상형 금속 이중층 수산화물을 265 내지 275 ℃에서 열처리하여 부분적으로 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 수화반응시켜 채널 구조를 갖는 세피오사이트 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 세피오 사이트 화합물의 제조방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention provides a method for preparing a partially dehydrated layered metal double layer hydroxide by (a) heat treating the layered metal double layer hydroxide at 265 to 275 ° C; And (b) hydrating the partially dehydroxylated layered metal bilayer hydroxide to produce a sepiocite compound having a channel structure.

본 발명에 있어서, 상기 세피오사이트 화합물은 수산기 6개가 Mg2 +, Al3 +를 둘러싸는 6배위(팔면체 구조)와 수산기 4개가 Mg2 +, Al3 +를 둘러싸는 4배위(사면체 구조)가 혼재하는 구조를 가진다. In the present invention, the three Pio sites compounds 4 coordination is a hydroxy group, six Mg 2 +, 6 coordination surrounding the Al 3 + (octahedral) and a hydroxyl group and four surrounding the Mg 2 +, Al 3 + (tetrahedral structure) Has a mixed structure.

본 발명에 있어서, 상기 수화반응은 수분을 함유한 가스상 또는 수용성 용매에 상기 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 담지하여 수화하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the hydration reaction may be characterized in that the hydrated by supporting the partially dehydrated layered metal bilayer hydroxide in a gaseous or aqueous solvent containing water.

본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계에서의 265 내지 275℃의 특이적인 열처리 온도 범위와 상기 (b)단계에서의 수화반응에 의해 채널형 구조가 생성되는 것이고, 이에 관한 열처리 시간 또는 수화반응 시키는 시간은 크게 제한이 없다.In the present invention, the specific heat treatment temperature range of 265 to 275 ℃ in the step (a) and the channel structure is generated by the hydration reaction in the step (b), the heat treatment time or hydration reaction Time is not so limited.

본 발명에 있어서, 도 2에 나타난 바와 같이, 층상형 금속 이중층 수산화물(a 단계)은 180℃까지 가열시켜 탈수화반응(b 단계)을 일으킨 다음, 270℃까지 열처리하여 부분적 탈수산화 반응(c 단계)을 일으킨다. 수산화물 층 내부의 OH기가 부분적인 탈수산화 반응을 일어남과 동시에 탄산음이온이 수산화물층과 공유결합이 형성되면서 층상형 금속 이중층 수산화물의 견고한 2차원 층상형 결정구조가 분해된다. 그 다음, 수화반응, 예컨대, 물에 분산시키면, 수화반응이 일어나면서(d 단계) 채널형으로 결정구조가 재배열화되면서 세피오사이트가 형성되고, 여기서 180℃로 가열하면, 세피오사이트의 탈수화가 일어나고(e 단계), 580℃로 열처리할 경우 탈탄산화반응(f 단계)이 일어난다. In the present invention, as shown in Figure 2, the layered metal double layer hydroxide (step a) is heated to 180 ℃ to cause a dehydration reaction (step b), then heat-treated to 270 ℃ partial dehydration reaction (step c ). As the OH group inside the hydroxide layer undergoes partial dehydration reaction, the carbonate anion covalently forms with the hydroxide layer, thereby decomposing the solid two-dimensional layered crystal structure of the layered metal double layer hydroxide. Then, when hydrated, for example, dispersed in water, the hydration reaction takes place (d step), and the crystal structure is rearranged in a channel form to form sepiosite, and when heated to 180 ° C., dehydration of the sepiosite is performed. Inflammation takes place (step e), and a decarbonation reaction (step f) occurs when heat-treated at 580 ° C.

상기 반응과정 중에서, 예컨대, 층상형 금속 이중층 수산화물 중에서 하이드로탈사이트는 260℃에서 부분 탈수산화 및 수화시킨 결정상을 메타하이드로탈사이트라고 하는데, 상온에서 물 또는 공기에 수화시키면, 탄산음이온의 공유결합과 수산화층 내의 금속은 6배위/4배위 혼재된 상태로 층상구조를 유지하지만, 90℃ 이상의 물에서 수화시키면 공유결합된 탄산음이온과 4배위는 정전기적 인력과 6배위 형태인 층상형 구조의 전구체로 되돌아간다 (Fig. 5, TS. Stanimirova et al, Journal of Materials Science, 34, 1999, 4153). 하지만, 본 발명에 따른 세피오사이트 화합물의 경우, 90℃ 이상의 물에서 수화시킬 경우에도, 원래의 층상형 금속 이중층 수산화물로 돌아가지 않고, 상온에서 제조한 세피오사이트 화합물의 구조를 유지한다. In the reaction process, for example, in the layered metal double layer hydroxide, hydrotalcite is a metahydrotalcite which is partially dehydrated and hydrated at 260 ° C., when hydrated in water or air at room temperature, covalent bonds of carbonate anions The metal in the hydroxide layer maintains a layered structure with a mixture of 6 coordination and 4 coordination, but when hydrated in water above 90 ° C, the covalently bonded carbonate anion and 4 coordination are precursors of layered structure with electrostatic attraction and 6 coordination. (Fig. 5, TS. Stanimirova et al, Journal of Materials Science , 34, 1999, 4153). However, in case of hydration in water of 90 ° C. or higher, the sepiosite compound according to the present invention does not return to the original layered metal double layer hydroxide, and maintains the structure of the sepiosite compound prepared at room temperature.

본 발명에 있어서, 상기 층상형 금속 이중층 수산화물은 (a) 2가 금속염과 3가 금속염 함유 수용액에 염기 수용액을 적가하여, 침전된 층상염 금속 수산화물 결정체를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 층상염 금속 수산화물 결정체를 수열 합성하여 층상형 금속 수산화물을 제조하는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the layered metal double layer hydroxide comprises the steps of: (a) preparing a precipitated layered salt metal hydroxide crystals by dropwise adding an aqueous base solution to an aqueous solution containing a divalent metal salt and a trivalent metal salt; And (b) hydrothermally synthesizing the layered salt metal hydroxide crystals prepared in step (a) to prepare a layered metal hydroxide.

본 발명에 있어서, 상기 2가 금속염은 마그네슘염이고, 상기 3가 금속염은 알루미늄염인 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the divalent metal salt is a magnesium salt, the trivalent metal salt may be characterized in that the aluminum salt.

본 발명에 있어서, 상기 방법에서, 2가 금속염과 3가 금속염 수용액을 염기 용액으로 적정하여 층상형 금속 이중층 수산화물을 상온에서 결정화 및 수열반응으 로 합성하는 단계를 포함하는 경우, 상기 2가 금속은 마그네슘(Mg2 +), 칼슘(Ca2 +) 또는 아연(Zn2 +)일 수 있고, 상기 3가 금속은 알루미늄 (Al3 +), 또는 철 (Fe3+)일 수 있고, 상기 염기 용액은 수산화나트륨(NaOH) 또는 암모니아(NH3) 일 수 있다. 침전이 형성되어 합성되는 층상형 금속 이중층 수산화물은 합성에서의 금속 이온의 농도, 금속 이온의 비율, 적정 속도, 총 반응 시간 등의 조건에 따라, 다양한 조성, 입형 및 입도를 지니는 입자로 얻어낼 수 있다. In the present invention, when the divalent metal salt and trivalent metal salt aqueous solution is titrated with a base solution to synthesize the layered metal bilayer hydroxide by crystallization and hydrothermal reaction at room temperature, the divalent metal is magnesium (Mg + 2), calcium (Ca 2 +) or zinc (Zn + 2) may be, may be in the trivalent metal is aluminum (Al + 3), or iron (Fe 3+), the base solution May be sodium hydroxide (NaOH) or ammonia (NH 3 ). The layered metal bilayer hydroxide, in which precipitates are formed and synthesized, can be obtained as particles having various compositions, granularities, and particle sizes, depending on the concentration of metal ions in the synthesis, the ratio of metal ions, proper rate, and total reaction time. have.

본 발명에 있어서, 상기 수열합성법은 결정화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 고온 및 고압 환경에서 반응시켜 결정성을 향상시키는 합성법으로 온도는 50~500℃, 압력은 대기압 이상의 환경에서 합성할 수 있다. In the present invention, the hydrothermal synthesis method is a synthesis method to improve the crystallinity by reacting the crystallized layered metal double layer hydroxide in a high temperature and high pressure environment, the temperature is 50 ~ 500 ℃, the pressure can be synthesized in the environment above atmospheric pressure.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시에는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not to be construed as limited by these examples.

실시예Example 1:  One: 층상형Layered 금속  metal 이중층Double layer 수산화물 및  Hydroxides and 세피오사이트Sepiosite 화합물 제조 Compound manufacturing

1-1. 1-1. 층상형Layered 금속  metal 이중층Double layer 수산화물 제조 Hydroxide manufacturing

Mg(NO3)2?6H2O (0.4 M) 및 Al(NO3)3?9H2O (0.2 M)을 증류수에 용해시키고, NaHCO3 (0.2 M)이 용해된 NaOH 수용액으로 pH 9~10 값으로 적정하여 침전에 의해 형성된 층상형 금속 이중층 수산화물 결정체를 얻었다. 층상형 금속 이중층 수산화물 결정체를 100℃에서 16시간 동안 교반하고, 세척과정을 거쳐 미반응 염을 제거한 후, 동결건조하여 층상형 금속 이중층 수산화물을 얻었다. Mg (NO 3 ) 2? 6H 2 O (0.4 M) and Al (NO 3 ) 3? 9H 2 O (0.2 M) was dissolved in distilled water, and titrated to pH 9-10 with NaOH aqueous solution containing NaHCO 3 (0.2 M) to obtain a layered metal double layered hydroxide crystal formed by precipitation. The layered metal double layer hydroxide crystals were stirred at 100 ° C. for 16 hours, washed to remove unreacted salt, and then lyophilized to obtain a layered metal double layer hydroxide.

1-2. 1-2. 세피오사이트Sepiosite 화합물 제조 Compound manufacturing

상기 1-1에서 수득한 층상형 금속 이중층 수산화물을 열중량 분석기 (PerkinElmer Pyris Diamond)를 사용하여 270℃에서 8시간 동안 열처리하여 부분적으로 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 얻었다. 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 증류수에 분산시켜 7일간 교반하여 수화시키고, 동결건조하여 세피오사이트 화합물을 얻었다. The layered metal double layer hydroxide obtained in 1-1 was heat-treated at 270 ° C. for 8 hours using a thermogravimetric analyzer (PerkinElmer Pyris Diamond) to obtain a partially dehydrated layered metal double layer hydroxide. The partially dehydrated layered metal bilayer hydroxide was dispersed in distilled water, hydrated by stirring for 7 days, and lyophilized to obtain a sepiosite compound.

비교예 1: 탈수화된 층상형 금속 수산화물 및 탈수화된 세피오사이트 제조 Comparative Example 1: Preparation of Dehydrated Layered Metal Hydroxide and Dehydrated Sepiosite

상기 실시예 1에서 제조한 층상형 금속 이중층 수산화물과 세피오사이트를 열중량 분석기(PerkinElmer Pyris Diamond)를 사용하여 10 ℃/분으로 180 ℃까지 승온하여 내부에 존재하는 수분을 탈수화시켜 탈수화된 층상형 금속 이중층 수산화물 및 탈수화된 세피오사이트를 제조하였다.The layered metal bilayer hydroxide and Sepiosite prepared in Example 1 were heated to 180 ° C. at 10 ° C./min using a thermogravimetric analyzer (PerkinElmer Pyris Diamond) to dehydrate and dehydrate the water present therein. Layered metal bilayer hydroxides and dehydrated sepiosites were prepared.

실험예 1: 세피오사이트의 구조 분석Experimental Example 1: Structure Analysis of Sepiosite

1-1. X선 1-1. X-ray 회절diffraction 분석 analysis

상기 실시예 1 및 비교에 1에서 제조한 화합물의 결정 구조를 확인하기 위하여, X 선 회절(Rigaku, D/Max 2200) 분석을 수행하였다. 그 결과 도 3에서 나타난 바와 같이, 층상형 금속 이중층 수산화물 및 탈수화된 층상형 금속 이중층 수산화물의 층간 간격은 7.58~7.60 Å으로 탄산음이온이 삽입되어 있는 전형적인 층상형 구조임을 확인하였고, 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물은 층상 격자가 분해된 무정형 구조가 되었다. 세피오사이트는 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물의 수화반응으로 인해 층간 간격이 6.91 Å으로 일정한 구조로 재배열화 되었음을 알 수 있다. 탈수화된 세피오사이트의 층간 간격은 6.72 Å으로 탈수화반응 이후에도 결정수 크기만큼의 층간 거리가 감소되지 않으므로, 세피오사이트는 팽창 작용이 일어나지 않음을 확인하였다. 또한, 90℃의 물에서 수화시켰을 경우에도, 원래의 LDH로 돌아가지 않고, 상온에서 제조한 세피오사이트 화합물과 동일한 XRD 패턴(도 3의 (f))을 나타내는 것으로 확인되었다. In order to confirm the crystal structure of the compound prepared in Example 1 and Comparative Example 1, X-ray diffraction (Rigaku, D / Max 2200) analysis was performed. As a result, as shown in FIG. 3, the interlayer spacing between the layered metal bilayer hydroxide and the dehydrated layered metal bilayer hydroxide was 7.58˜7.60 mm 3, indicating that it was a typical layered structure in which carbonate anions were inserted. The layered metal bilayer hydroxide has become an amorphous structure in which the layered lattice is decomposed. Sepiosite was rearranged to a constant structure with 6.91 Å between layers due to the hydration reaction of the partially dehydrated layered metal bilayer hydroxide. The interlayer spacing of the dehydrated sepiosite was 6.72 Å, so that the distance between layers of the crystallite size was not reduced even after the dehydration reaction. Moreover, even when it hydrated in water of 90 degreeC, it turned out that it does not return to original LDH, but shows the same XRD pattern (FIG.3 (f)) similar to the sepiocite compound manufactured at normal temperature.

1-2. 투과전자현미경 분석1-2. Transmission electron microscope analysis

상기 실시예 1에서 제조한 화합물의 형상 및 결정 구조를 미세하게 확인하기 위하여, 투과 전자 현미경(JEOL JEM-2100F) 분석을 수행하였다. 화합물의 내부구조는 각각의 화합물을 에폭시 수지에 고정하여 50 ㎚ 두께로 절단하여 관찰하였다. 그 결과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 층상형 금속 이중층 수산화물은 육각 형상의 입자이며 (도 4(a)), 층간 간격 약 7.6Å으로 탄산음이온이 삽입되어 있는 층상 형 구조임을 확인하였다 (도 4(b)). 이에 반해, 세피오사이트는 생선가시 문양의 갈라진 표면구조를 보이며 (도 4(c)), 층간 간격이 약 6.9 Å으로 더 이상 층상형이 아닌, 블록과 터널이 결정학상 축으로 교차하는 구조의 채널형 구조가 형성됨을 알 수 있다 (도 4(d)). 세피오사이트의 구조는 몬모릴로나이트 화합물에서 자연적으로 유도된 세피오라이트의 구조와 매우 유사함으로 판단된다. In order to finely check the shape and crystal structure of the compound prepared in Example 1, transmission electron microscopy (JEOL JEM-2100F) analysis was performed. The internal structure of the compound was observed by fixing each compound to an epoxy resin and cutting it to a thickness of 50 nm. As a result, as shown in Figure 4, the layered metal double-layer hydroxide is hexagonal particles (Fig. 4 (a)), it was confirmed that the layered structure in which the carbonate anion is inserted at an interval of about 7.6 kPa (Fig. 4 (b)). In contrast, Sepiosite exhibits a split surface structure of fish-tailed patterns (Fig. 4 (c)), with an interlayer spacing of about 6.9 Å, which is no longer stratified but of block and tunnel intersecting crystallographic axes. It can be seen that the channel structure is formed (FIG. 4 (d)). The structure of Sepiosite is considered to be very similar to that of Sepiolite naturally derived from montmorillonite compounds.

1-3. 적외선 스펙트럼 분석1-3. Infrared spectral analysis

상기 세피오사이트의 채널 구조 형성 원인을 조사하기 위하여, 적외선 스펙트럼(JASCO FT/IR-6100) 분석을 수행하였다. 1360 cm-1, 1025 cm-1, 3060 cm- 1 에서의 피크변화를 통해서, 부분적으로 탈수산화되어 있는 세피오사이트는, 정전기적 인력으로 층간에 삽입되어 있던 탄산음이온이 이좌배위로 층상에 공유결합 되어있음을 알 수 있다 (도 5). In order to investigate the cause of the channel structure formation of the Sepiosite, infrared spectrum (JASCO FT / IR-6100) analysis was performed. Partially dehydrated Sepiosite, through peak changes at 1360 cm -1 , 1025 cm -1 and 3060 cm - 1 , share carbonate anions intercalated into layers by electrostatic attraction. It can be seen that the combination (Fig. 5).

1-4. 1-4. 2727 알루미늄aluminum 매직앵글스피닝Magic Angle Spinning 핵자기공명 분석 Nuclear magnetic resonance analysis

상기 세피오사이트의 채널 구조 형성 원인을 조사하기 위하여, 27알루미늄 매직앵글스피닝 핵자기공명 분석 (JASCO FT/IR-6100) 분석을 수행하였다. 300MHz 고체상 NMR 분광계 (Bruker)를 통해 측정하였으며, 표준 시료 Al2O3를 사용하였고, 송신기 주파수는 104.21 MHz, 스피닝율은 15 kHz, 펄스 길이는 2.3㎲인 원 펄스였 다. In order to investigate the cause of the channel structure formation of the Sepiocite, 27 aluminum magic angle spinning nuclear magnetic resonance analysis (JASCO FT / IR-6100) analysis was performed. It was measured by a 300MHz solid-state NMR spectrometer (Bruker), using a standard sample Al 2 O 3 , the transmitter frequency was 104.21 MHz, spinning rate 15 kHz, pulse length 2.3 kHz one pulse.

그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 27알루미늄 MAS NMR 분석법을 사용하면 Mg-(OH)-Al으로 이루어진 층상 내의 Al3 +을 둘러싼 주변 환경을 알 수 있는데, 층상형 금속 이중층 수산화물은 수산기 6개가 Al3 +를 둘러싸는 6배위, 팔면체 구조를 형성하므로 5.3 ppm에서 피크가 나타났다 ((a) 및 (b)). 반면, 세피오사이트의 경우, 부분적 탈수산화로 인해 수산기 6개가 Al3 +를 둘러싸는 6배위, 팔면체 구조와 수산기 4개가 Al3+를 둘러싸는 4배위, 사면체 구조가 혼재하므로, 5.3 ppm과 68 ppm에서 피크가 동시에 나타났다 ((c) 및 (d)). As a result, as shown in Figure 6, using the 27 aluminum MAS NMR analysis can know the surrounding environment surrounding Al 3 + in the layer consisting of Mg- (OH) -Al, the layered metal bilayer hydroxide is hydroxyl 6 dog forms a 6 coordination, octahedral surrounding the Al 3 + a peak appeared at 5.3 ppm ((a) and (b)). On the other hand, in the case of a three site ACF, since due to the partial dehydroxylation hydroxyl six 6 coordination, 4 coordination is octahedral structure and a hydroxyl group and four surrounding the Al 3+ surrounding the Al + 3, the tetrahedral structure is a mixture, 5.3 ppm and 68 Peaks in ppm appeared simultaneously ((c) and (d)).

실험예Experimental Example 2:  2: 세피오사이트의Sepiosite 특성 분석 Characterization

2-1. 2-1. 비표면적Specific surface area 측정 Measure

상기 실시예 1에서 제조한 층상형 금속 이중층 수산화물과 세피오사이트의 다공특성과 비표면적은 질소 흡착-탈착방법(ASAP 2000)과 BET식을 이용하여 측정하였다. The porosity and specific surface area of the layered metal bilayer hydroxide and sepiosite prepared in Example 1 were measured using a nitrogen adsorption-desorption method (ASAP 2000) and a BET equation.

그 결과 하기 표 1에 도시한 바와 같이, 층상형 금속 이중층 수산화물의 비표면적은 34.21 m2/g이며, 세피오사이트의 비표면적은 128.25m2/g으로 열적 변형과 수화반응을 통해 형성된 채널 구조로 인해 약 3.5배 비표면적이 증가하였음을 알 수 있다. As shown in the results in Table 1, the specific surface area of the mold layer metal hydroxide bilayer is 34.21 m 2 / g and a specific surface area of the three sites is Pio channel structure formed through thermal deformation and the hydration reaction to 128.25m 2 / g It can be seen that the specific surface area increased by about 3.5 times.

층상형 금속 이중층 수산화물Layered Metal Bilayer Hydroxide 세피오사이트Sepiosite SBET (m2/g)S BET (m 2 / g) 34.2134.21 128.25128.25

2-2. 2-2. 열중량Heat weight 분석 시험 Analytical test

상기 실시예 1및 비교예 1에서 제조한 화합물의 열적 물성을 확인하기 위하여 열중량 분석을 수행하였다. 열중량 분석기(PerkinElmer Pyris Diamond)를 사용하여 10 ℃/분으로 800 ℃까지 승온시키면서 온도변화에 따른 질량 변화를 관찰하였다. Thermogravimetric analysis was performed to confirm the thermal properties of the compounds prepared in Example 1 and Comparative Example 1. Using a thermogravimetric analyzer (PerkinElmer Pyris Diamond) was observed to change the mass with the temperature change while raising the temperature to 800 ℃ at 10 ℃ / min.

그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 층상형 금속 이중층 수산화물 및 세피오사이트는 전형적인 탈수화반응, 탈수산화반응, 탈탄산이온화반응의 3 단계로 열분해 곡선이 이루어진다. 하지만, 세피오사이트는 탈수산화반응이 일어나는 온도 구간이 층상형 금속 수산화물보다 약 35℃ 정도 고온으로 상승되어 열적 물성이 증대됨을 확인되었다. 이는 채널 형태의 안정한 격자층 구조로 인한 것이며, 세피오사이트가 다른 매체 물질에 첨가되었을 때, 그 물질의 열적 물성을 높이는데 유용할 것임을 확인하였다. As a result, as shown in Fig. 7, the layered metal bilayer hydroxide and sepiocite have a pyrolysis curve in three stages of typical dehydration reaction, dehydration reaction and decarbonate ionization reaction. However, Sepiosite has been confirmed that the temperature range where the dehydration reaction occurs is elevated to about 35 ℃ higher than the layered metal hydroxide to increase the thermal properties. This is due to the stable lattice layer structure in the form of channels, and it was found that it would be useful to increase the thermal properties of sepiocite when added to other media materials.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. The specific parts of the present invention have been described in detail above, and it is apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 세피올라이트의 채널형 결정 구조를 나타낸 투과전자현미경 이미지로, A와 B는 천연의 세피올라이트 화합물의 결정구조를 나타낸 것이며, C는 무수의 세피올라이트의 결정구조를 나타낸 사진이다.1 is a transmission electron microscope image showing the channel-type crystal structure of sepiolite, A and B are the crystal structure of the natural sepiolite compound, C is a photograph showing the crystal structure of the anhydrous sepiolite .

도 2는 층상형 금속 이중층 수산화물로부터 열적 변형과 수화과정을 거쳐 제조한 세피오사이트의 도식도이다 (a: 층상형 금속 이중층 수산화물, b: 탈수화된 층상형 금속 이중층 수산화물, c: 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물, d: 수화반응을 거쳐 제조된 세피오사이트, e: 탈수화된 세피오사이트, 및 f: 탈탄산화된 층상형 금속 이중층 수산화물).FIG. 2 is a schematic diagram of Sepiosite prepared by thermal modification and hydration from a layered metal double layer hydroxide (a: layered metal double layer hydroxide, b: dehydrated layered metal double layer hydroxide, c: partial dehydration) Layered metal bilayer hydroxide, d: sepiosite prepared by hydration, e: dehydrated sepiosite, and f: decarbonized layered metal bilayer hydroxide).

도 3은 세피오사이트의 X선 회절도이다 (a: 층상형 금속 이중층 수산화물, b: 탈수화된 층상형 금속 이중층 수산화물, c: 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물, d: 공기중에서 수화시켜 제조한 세피오사이트, e: 상온의 물에서 수화시켜 제조한 세피오사이트, f: 90℃의 물에서 수화시켜 제조한 세피오사이트, g: 탈수화된 세피오사이트) FIG. 3 is an X-ray diffractogram of sepiosite (a: layered metal bilayer hydroxide, b: dehydrated layered metal bilayer hydroxide, c: partially dehydrated layered metal bilayer hydroxide, d: hydrated in air Sepiosite prepared, e: Sepiosite prepared by hydration in water at room temperature, f: Sepiosite prepared by hydration in water at 90 ° C, g: Dehydrated Sepiosite)

도 4는 세피오사이트의 투과전자현미경 이미지이다 (a: 층상형 금속 이중층 수산화물 표면구조, b: 층상형 금속 이중층 수산화물 내부구조, c: 세피오사이트 표면구조, 및 d: 세피오사이트 내부구조). 4 is a transmission electron microscope image of sepiocite (a: layered metal bilayer hydroxide surface structure, b: layered metal bilayer hydroxide internal structure, c: sepiosite surface structure, and d: sepiosite internal structure) .

도 5는 세피오사이트의 적외선 스펙트럼 분석 결과이다 (a: 층상형 금속 이중층 수산화물, b: 탈수화된 층상형 금속 이중층 수산화물, c: 세피오사이트, 및 d: 탈수화된 세피오사이트). FIG. 5 shows the results of infrared spectral analysis of Sepiosite (a: layered metal bilayer hydroxide, b: dehydrated layered metal bilayer hydroxide, c: sepiosite, and d: dehydrated sepiosite).

도 6은 세피오사이트의 27알루미늄 매직앵글스피닝 핵자기공명 분석 결과이다 (a: 층상형 금속 수산화물, b: 탈수화된 층상형 금속 수산화물, c: 세피오사이트, 및 d: 탈수화된 세피오사이트). FIG. 6 shows the results of 27 aluminum magic angle spinning nuclear magnetic resonance analysis of Sepiosite (a: layered metal hydroxide, b: dehydrated layered metal hydroxide, c: sepiosite, and d: dehydrated Sepio site).

도 7은 세피오사이트의 열중량 분석 결과이다 (a: 층상형 금속 이중층 수산화물, b: 탈수화된 층상형 금속 이중층 수산화물, c: 세피오사이트, 및 d: 탈수화된 세피오사이트).FIG. 7 shows the results of thermogravimetric analysis of sepiocites (a: layered metal bilayer hydroxide, b: dehydrated layered metal bilayer hydroxide, c: sepiosite, and d: dehydrated sepiosite).

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되고, 세피올라이트의 결정구조와 유사한 결정구조인 블록과 터널이 결정학상 축으로 교차하는 채널형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 층상형 금속 이중층 수산화물 변이체 세피오사이트 화합물: A layered metal bilayer hydroxide variant Sepiocite compound represented by the following Chemical Formula 1, characterized in that the block structure and the tunnel having a crystal structure similar to the crystal structure of sepiolite have a channel type structure intersecting at the crystallographic axis. [화학식 1] [Formula 1] [M(Ⅱ)1-xM(Ⅲ)xOa/b(OH)2-a(A)X/n]?yH2O [M (II) 1-x M (III) x O a / b (OH) 2-a (A) X / n ] yH 2 O 여기서, M(Ⅱ)는 Mg2+, Ca2+, Co2+, Cu2+, Ni2+ 및 Zn2+로 구성된 군에서 선택되는 2가 금속 양이온을 나타내고; Wherein M (II) represents a divalent metal cation selected from the group consisting of Mg 2+ , Ca 2+ , Co 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ and Zn 2+ ; M(Ⅲ)은 Al3+, Cr3+, Fe3+, Ga3+, In3+, V3+ 및 Ti3+로 구성된 군에서 선택되는 3가 금속 양이온을 나타내고; M (III) represents a trivalent metal cation selected from the group consisting of Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Ga 3+ , In 3+ , V 3+ and Ti 3+ ; A는 수산화층과 공유결합되며, CO3 2-, NO3-, Cl-, OH-, O2- 및 SO4 2-로 구성된 군에서 선택되는 음이온 화학종으로 n은 전하수이며; A is an anionic species covalently bonded to the hydroxide layer and is selected from the group consisting of CO 3 2- , NO 3- , Cl , OH , O 2-, and SO 4 2- , where n is the number of charges; x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고; x is a number from 0.1 to less than 0.5; a는 0 초과 2 미만의 수이고; a is a number greater than 0 and less than 2; b는 0 초과 a 미만의 수이고; 및b is a number greater than 0 and less than a; And y는 0을 초과하는 양수이다.y is a positive number greater than zero. 제1항에 있어서, 상기 층상형 금속 이중충 수산화물의 3 내지 4배의 비표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 세피오사이트 화합물.The Sepiocite compound according to claim 1, wherein the seopiosite compound has a specific surface area of 3 to 4 times that of the layered metal double-cartoxide hydroxide. 제1항에 있어서, 상기 층상형 금속 이중충 수산화물보다 30 내지 40℃의 높은 온도에서 탈수산화 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 세피오사이트 화합물.The sepiosite compound according to claim 1, wherein a dehydration reaction occurs at a temperature higher than 30 DEG C to 40 DEG C than the layered metal double-cartoxide hydroxide. 제1항에 있어서, 상기 층상형 금속 이중층 수산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 세피오사이트 화합물:According to claim 1, wherein the layered metal bilayer hydroxide seopiosite compound, characterized in that represented by the formula (2): [화학식 2][Formula 2] [M(Ⅱ)1-xM(Ⅲ)x(OH)2 ]X+[An-]X/n ?yH2O [M (II) 1-x M (III) x (OH) 2 ] X + [A n- ] X / n ? YH 2 O 여기서, M(Ⅱ)는 Mg2+, Ca2+, Co2+, Cu2+, Ni2+ 및 Zn2+로 구성된 군에서 선택되는 2가 금속 양이온을 나타내고; Wherein M (II) represents a divalent metal cation selected from the group consisting of Mg 2+ , Ca 2+ , Co 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ and Zn 2+ ; M(Ⅲ)은 Al3+, Cr3+, Fe3+, Ga3+, In3+, V3+ 및 Ti3+로 구성된 군에서 선택되는 3가 금속 양이온을 나타내고; M (III) represents a trivalent metal cation selected from the group consisting of Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Ga 3+ , In 3+ , V 3+ and Ti 3+ ; A는 CO3 2-, NO3-, Cl-, OH-, O2- 및 SO4 2-로 구성된 군에서 선택되는 음이온 화학종으로서 n은 음이온의 전하수이며;A is an anionic species selected from the group consisting of CO 3 2- , NO 3- , Cl , OH , O 2- and SO 4 2-, where n is the number of charges of the anion; x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고; 및 x is a number from 0.1 to less than 0.5; And y는 0을 초과하는 양수이다. y is a positive number greater than zero. 삭제delete 제1항에 있어서, 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 세피오사이트 화합물:Sepiosite compound according to claim 1, which is represented by the following formula (3): [화학식 3] (3) [Mg1 - xAlxOa /b(OH)2-a(CO3)x/2]?yH2O [Mg 1 - x Al x O a / b (OH) 2-a (CO 3 ) x / 2 ]? YH 2 O 여기서, x는 0.1 내지 0.5 미만의 수이고;Wherein x is a number from 0.1 to less than 0.5; a는 0 초과 2 미만의 수이고; a is a number greater than 0 and less than 2; b는 0 초과 a 미만의 수이고; 및b is a number greater than 0 and less than a; And y는 0을 초과하는 양수이다. y is a positive number greater than zero. 다음의 단계를 포함하는, 제1항에 따른 세피오사이트 화합물의 제조방법:A process for preparing a sepiocite compound according to claim 1 comprising the following steps: (a) 마그네슘(Mg2+), 칼슘(Ca2+) 및 아연(Zn2+)으로 구성된 군에서 선택되는 군에서 선택되는 2가 금속염과 알루미늄 (Al3+) 또는 철 (Fe3+)인 3가 금속염 함유 수용액에 수산화나트륨(NaOH) 또는 암모니아(NH3)를 적가하여, 침전된 층상염 금속 이중층 수산화물 결정체를 제조하는 단계;(a) a divalent metal salt selected from the group consisting of magnesium (Mg 2+ ), calcium (Ca 2+ ) and zinc (Zn 2+ ) and aluminum (Al 3+ ) or iron (Fe 3+ ) Preparing a precipitated layered salt metal double layer hydroxide crystal by dropwise addition of sodium hydroxide (NaOH) or ammonia (NH 3 ) to an aqueous solution containing phosphorus trivalent metal salt; (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 층상염 금속 이중층 수산화물 결정체를 수열 합성하여 층상형 금속 이중층 수산화물을 수득하는 단계;(b) hydrothermally synthesizing the layered salt metal double layer hydroxide crystals prepared in step (a) to obtain a layered metal double layer hydroxide; (c) 상기 수득된 층상형 금속 이중층 수산화물을 265 내지 275 ℃에서 열처리하여 부분적으로 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 제조하는 단계; 및 (c) heat treating the obtained layered metal double layer hydroxide at 265 to 275 ° C. to produce a partially dehydrated layered metal double layer hydroxide; And (d) 상기 부분적 탈수산화된 층상형 금속 이중층 수산화물을 수화반응시켜 채널 구조를 갖는 세피오사이트 화합물을 제조하는 단계.(d) hydrating the partially dehydrated layered metal bilayer hydroxide to produce a sepiosite compound having a channel structure. 제7항에 있어서, 상기 수화반응은 수분을 함유한 가스상 또는 수용성 용매에 상기 층상형 금속 이중층 수산화물을 담지하여 수화하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 7, wherein the hydration reaction is characterized in that the hydration by supporting the layered metal bilayer hydroxide in a gaseous or aqueous solvent containing water. 삭제delete 삭제delete
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