Preparation and Properties of Cobalt and Cobalt Hydroxide Hierarchical Hollow Spheres, and Synthesis of Ultra-Thin Silica-Coated Cobalt Nanocomposites

Abstract

In this thesis, I used three chapters to mainly introduce my experimental work in my Ph. D. course. The first section is the preparation of magnetic hybrid copolymer-cobalt hierarchical hollow spheres via a facile solvothermal technique. On the basis of research data, it can be confirmed that the driving force for this hollowing phenomenon is localized Ostwald ripening. By changing the amount of NaOH, a morphological transformation from porous spheres to double-wall spheres and then to single-wall spherical structures with platelet-like building units aligned disorderly on the outer surfaces is observed. It is followed by the morphological transformation of cobalt hydroxide spheres from solid to flowerlike hollow and conversion to metallic Co hollow spheres in the second section. Reaction parameters that can affect the components and morphologies of as-synthesized products are also discussed detailedly. And the last section is the preparation and properties of Co@silica composite nanospheres. These nanocomposites can also be used as templates to form semi-hollow and hollow silica nanospheres. The morphologies and properties of these nano- and microstructures suggest that they can be of potential applicability in the fields of material science and biomedical technology.

이 논문에서는 박사과정에서의 행하였던 주된 연구를 3개의 장으로 나누어 소개하였다. 첫번째 장은 간단한 용매열 합성법을 사용하여 얻어진 자성 Co 혼성 중합 계층적 중공구의 제조로서, 연구된 자료를 기반으로 하여, 얻어진 중공현상의 원동력이 Ostwald ripening에 의한 부분편중현상임을 확인할 수 있다. NaOH의 농도의 변화에 따라, 다공성 구로부터 이중벽 구조를 가진 구로의 형이상학적 변화가 이루어지게 되며, 점차적으로 외부표면에 불규칙하게 정렬된 구조체들이 작은 판의 형태로 형성되고 단일벽을 가진 구형의 구조가 만들어지게 된다. 고체로부터 Co수산화물 이루어진 구의 형태적 변화가 꽃 형상의 중공으로 그리고 두번째 장에서 언급하였던 금속성 Co 중공구로의 전환이 따른다. 반응직후의 생성물의 구성성분과 형태에 영향을 끼칠 수 있는 반응요소들 또한 이 장에서 자세하게 언급된다. 그리고 마지막 장은 구형의Co@silica복합나노체의 제조와 특성이다. 제조된 나노복합체들은 반 중공성 그리고 중공 Si 나노구를 형성하기 위한 형틀과 같이 사용될 수 있으며, 이러한 나노 그리고 마이크로구조들의 형태들 그리고 특성들은 재료과학과 생명공학분야에서 중요하게 적용될 수 있음을 제안한다.