동결건조법을 이용한 배향성 기공구조 점토 에어로겔의 제조

초록

점토는 높은 비표면적을 갖는 무기질 분체로서, 흡착제나 촉매, 촉매담체 등으로 광범위한 용도가 기대되고 있다. 헥토라이트 (Hetorite)는 스멕타이트 (smectite) 광물구조내에서 마그네슘을 리튬이 치환하고 (OH)기를 불소가 치환한 결정학적 구조를 갖고 있으며 팽윤성, 콜로이드 형성, 층간게재 (intercalation) 및 유무기 복합체 형성 등의 기능이 우수하다. 본 연구에서는 헥토라이트를 이용하여 수계 슬러리를 제조한 뒤 이를 동결건조 시켜 점토 에어로겔을 만들고자 하였다. 우선 시판되는 합성 헥토라이트 분말 (5, 7.5, 10, 15 wt%)을 증류수에 분산시킨 후 HCl을 이용하여 pH를 조절한 콜로이드 용액을 제조하였다. 분산된 슬러리는 특수 제작된 몰드에서 동결되었고 얼음은 감압 하에서 승화과정을 통해 건조시킴으로써 점토 에어로겔의 제조가 가능하였다. 다공체의 미세구조는 콜로이드용액의 농도 및 동결온도 등과 같은 공정인자로부터 제어할 수 있었다. 특히 동결시 열전달 방향을 제어할 경우 얼음결정의 형상이 바뀌어 건조 후 얻어지는 기공의 형상 및 배향성을 제어하는 것이 가능하였다.