분무열분해 공정에 의한 폐액으로부터 니켈 페라이트 나노 분말 제조
Manufacture of Nano-Sized Ni-ferrite Powder from Waste Solution by Spray Pyrolysis Process
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초록
본 연구에서는 새도우마스크 제조공정 중 발생되는 Fe-Ni 계 폐산용액을 효율적으로 재활용하기 위하여 폐산용액을 자체 제작한 분무열분해 system을 이용하여 분무열분해시킴에 의해 평균입도 100 nm 이하의 니켈 페라이트(NiFe2O4) 나노 분말을 제조하였으며 반응온도, 용액의 농도 및 용액 유입속도의 반응인자들의 변화에 따른 생성된 분말의 특성변화를 파악하였다. 반응온도가 800~1100oC로 증가함에 따라 분무열분해 공정에 의해 생성된 분말의 평균입도가 현저히 증가하였고 점점 치밀한 조직을 나타내었으며 비표면적은 크게 감소하였다. 반응온도의 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성비율 및 결정성이 증가하였다. 원료용액의 농도가 증가됨에 따라 분말의 평균입도는 점점 증가하고 비표면적은 감소하는 반면 입도분포는 더욱 불규칙하게 나타났다. 용액의 농도 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성비율 및 결정성은 현저히 증가하고 있었다. 용액의 유입속도 증가에 따라 분말들의 평균입도는 현저히 증가하고 비표면적은 감소하는 반면 입도분포는 불규칙하게 되며 조직의 치밀성도 감소하였다. 용액의 유입속도 감소에 따라 니켈 페라이트 상의 결정성 및 생성비율이 현저히 증가하고 있었다.
Abstract
In order to efficiently recycle the waste solution resulting from shadow mask processing, nano-sized Ni-ferrite powder was fabricated through spray pyrolysis process. The average particle size of the powder was below 100nm. In this study, the effects of the reaction temperature, the concentration of raw material solution and the injection speed of solution on the properties of powder were respectively investigated. As the reaction temperature increased from 800oC to 1100oC, average particle size of the powder significantly increased and powder structure became more solid, whereas its specific surface area was greatly reduced. Formation rate and crystallization of NiFe2O4 phase increased along with the temperature rise. As the concentrations of iron and nickel components in waste solution increased, particle size of the powder became larger, particle size distribution became more irregular, and specific surface area was reduced. Formation rate and crystallization of NiFe2O4 phase increased significantly along with the increase of the concentration of solution. As the inlet speed of solution increased, particle size of the powder became larger, particle size distribution became wider, specific surface area was reduced and powder structure became less solid. As the inlet speed of solution decreased, formation rate and crystallization of NiFe2O4 phase significantly increased.