KR101173104B1 - Carbon nanotube as a hydrogen storage medium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극저온에서 볼 밀링하여 제조된 탄소나노튜브로 이루어지는 수소저장매체에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 기존의 탄소나노튜브에 비해 수소저장능력이 월등히 향상된 탄소나노튜브를 제조할 수 있고, 이러한 탄소나노튜브를 열전지 등의 수소저장매체로 활용하여 보다 높은 효과를 기대할 수 있다.
The present invention relates to a hydrogen storage medium consisting of carbon nanotubes prepared by ball milling at cryogenic temperatures.
According to the present invention, it is possible to manufacture carbon nanotubes with significantly improved hydrogen storage capability compared to conventional carbon nanotubes, and the carbon nanotubes can be used as a hydrogen storage medium such as a thermal battery, and a higher effect can be expected.

Description

탄소나노튜브 수소저장매체{Carbon nanotube as a hydrogen storage medium}Carbon nanotube as a hydrogen storage medium

본 발명은 탄소나노튜브 수소저장매체에 관한 것으로, 구체적으로 극저온에서 볼 밀링하여 제조된 탄소나노튜브로 이루어지는 수소저장매체에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube hydrogen storage medium, and more particularly to a hydrogen storage medium consisting of carbon nanotubes produced by ball milling at cryogenic temperatures.

탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 전기방전법을 사용하여 흑연의 음극상에 형성시킨 탄소덩어리를 분석하는 과정에서 1991년 일본의 이지마 스미오에 의해 처음 발견되었으며, 지름이 수 ~ 수십 나노미터인 관 형태를 이루고 있다고 하여 탄소나노튜브라고 일컬어지게 되었다.Carbon nanotubes (CNTs) were first discovered by Ijima Sumio of Japan in 1991 in the analysis of carbon masses formed on the cathode of graphite using an electrical discharge method. It is called carbon nanotubes because it forms a phosphorus tube.

이러한 탄소나노튜브는 고유의 높은 기계적, 화학적 및 전기적인 특성을 가지고 있어, 여러 분야에서 사용되고 있으며, 이러한 이유로 10년이 지나도록 관련된 많은 연구가 진행되어 왔다.These carbon nanotubes have inherent high mechanical, chemical and electrical properties, and are used in various fields, and for this reason, many researches have been conducted over a decade.

탄소나노튜브는 이들의 원통형 구조, 다중층 구조 및 솜털 구조와 같은 독특한 구조 때문에 에너지의 저장 매체로도 주목받았으며, 이러한 목적을 위해 탄소나노튜브의 수소 저장 가능성에 대한 연구들이 진행되었다.Carbon nanotubes have attracted attention as energy storage media because of their unique structures, such as their cylindrical, multilayered and fluffy structures, and for this purpose, studies on the hydrogen storage potential of carbon nanotubes have been conducted.

대한민국 공개특허공보 특2001-0091479호에는 탄소나노튜브 자체 또는 무전해 도금에 의해 구리를 주입한 탄소나노튜브, 함침법에 의해 리튬, 칼륨이 도핑된 탄소나노튜브에 전기화학적인 방법과 열적인 방법을 이용하여 수소를 저장하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 10-0727237호에는 탄소나노튜브의 수소 저장능력을 이용한 열전지 즉, 수소 또는 탄소수가 1 내지 6인 탄화수소를 저장하기 위한 탄소나노튜브 저장부, 탄소나노튜브 저장부에 열을 공급하여 탄소나노튜브로부터 수소 또는 탄화수소를 분리시키기 위한 열공급부, 탄소나노튜브로부터 분리된 수소 또는 탄화수소를 산화환원반응시켜 전압을 생성하기 위한 연료전지부, 연료전지부로부터 생성된 출력전압을 피층전물의 단자에 인가하기 위한 최종전도체 터미널로 구성된 열전지 및 이의 이용방법이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 2001-0091479 discloses electrochemical and thermal methods for carbon nanotubes in which copper is injected by carbon nanotubes themselves or electroless plating, and carbon nanotubes doped with lithium and potassium by impregnation. A method of storing hydrogen is disclosed, and Korean Patent No. 10-0727237 discloses a thermal battery using hydrogen storage capacity of carbon nanotubes, that is, carbon nanotube storage for storing hydrogen or a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. And a heat supply unit for separating hydrogen or hydrocarbons from the carbon nanotubes by supplying heat to the carbon nanotube storage unit, a fuel cell unit for generating a voltage by redox-reacting hydrogen or hydrocarbons separated from the carbon nanotubes, and fuel. Thermo battery composed of final conductor terminals for applying the output voltage generated from the battery unit to the terminal of the layered material The methods for their use are disclosed.

이와 같이 탄소나노튜브의 수소 저장능력을 이용하여 연료전지 등에 활용하고 하는 시도가 많이 행해지고 있는데, 이러한 탄소나노튜브 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있는 방법 중 하나가 탄소나노튜브의 수소저장능력을 향상시키는 것이라고 할 수 있다.As described above, many attempts have been made to utilize carbon nanotubes' hydrogen storage ability, such as fuel cells. It can be said to.

이에 본 발명자들은 수소저장능력이 향상된 탄소나노튜브를 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 탄소나노튜브를 극저온 조건에서 적당한 회전수로 볼 밀링할 경우, 기존의 탄소나노튜브에 비해 수소저장능력이 월등하게 향상된 탄소나노튜브를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventors have diligently researched to develop carbon nanotubes having improved hydrogen storage ability. When the ball milling of carbon nanotubes at an appropriate rotation speed under cryogenic conditions, the hydrogen storage capability is superior to that of conventional carbon nanotubes. It was confirmed that the improved carbon nanotubes can be prepared, and thus, the present invention was completed.

따라서 본 발명의 주된 목적은 수소저장능력이 향상된 탄소나노튜브를 제공하는데 있다.
Therefore, the main object of the present invention is to provide a carbon nanotube with improved hydrogen storage capacity.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 -100℃ ~ -200℃의 온도에서 볼 밀링하여 제조된 탄소나노튜브로 이루어지는 수소저장매체를 제공한다.According to one aspect of the invention, the present invention provides a hydrogen storage medium consisting of carbon nanotubes prepared by ball milling at a temperature of -100 ℃ ~ -200 ℃.

본 발명의 수소저장매체에 있어서, 상기 볼 밀링의 속도를 300rpm ~ 1000rpm으로 하는 것이 바람직하다.In the hydrogen storage medium of the present invention, the speed of the ball milling is preferably set to 300rpm ~ 1000rpm.

본 발명의 수소저장매체에 있어서, 상기 탄소나노튜브로는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube, MWCNT)를 사용하는 것이 바람직하다.
In the hydrogen storage medium of the present invention, it is preferable to use multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) as the carbon nanotubes.

이하, 본 발명을 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail step by step.

본 발명은 탄소나노튜브를 극저온에서 볼 밀링하여 기존의 탄소나노튜브에 비해 수소저장능력을 향상시킨 탄소나노튜브로 이루어지는 수소저장매체에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen storage medium made of carbon nanotubes which have improved hydrogen storage capability by ball milling carbon nanotubes at cryogenic temperatures compared to conventional carbon nanotubes.

탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 원통형(cylindrical) 탄소나노구조의 동소체로써 일반적으로 직경이 1 ~ 100㎚이고, 길이는 수 ㎚부터 수십 ㎛이다. 탄소나노튜브는 탄소 원자 1개가 3개의 다른 탄소 원자와 결합되어 이루어진 벌집모양의 평면형 탄소구조가 말려서 튜브모양을 하고 있다. 탄소나노튜브에는 여러 가지 종류가 있는데, 그 중 나노튜브를 구성하는 벽의 개수에 따라서 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT) 또는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube, SWCNT)로 나눌 수 있다. 이 중 2개 이상의 벽으로 이루어진 탄소나노튜브를 다중벽 탄소나노튜브라고 하고, 1개의 벽만으로 이루어진 탄소나노튜브를 단일벽 탄소나노튜브라고 한다. 본 발명의 수소저장매체로 단일벽 및 다중벽 탄소나노튜브를 모두 사용할 수 있지만, 여러 겹의 벽 사이에 수소를 저장할 수 있는 여지가 높은 다중벽 탄소나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다.Carbon nanotubes (CNTs) are allotropic bodies of cylindrical carbon nanostructures and generally have a diameter of 1 to 100 nm and a length of several nm to several tens of μm. Carbon nanotubes have a honeycomb-shaped planar carbon structure in which one carbon atom is bonded to three other carbon atoms to form a tube. There are many types of carbon nanotubes, among which multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), depending on the number of walls constituting the nanotubes. Can be divided into Among them, carbon nanotubes consisting of two or more walls are called multi-walled carbon nanotubes, and carbon nanotubes consisting of only one wall are called single-walled carbon nanotubes. Although both single-walled and multi-walled carbon nanotubes can be used as the hydrogen storage medium of the present invention, it is preferable to use multi-walled carbon nanotubes having a high possibility of storing hydrogen between several layers of walls.

탄소나노튜브의 제조방법으로는 전기방전법, 레이저 증착법, 열화학 기상 증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법 등 다양한 방법이 알려져 있으며, 본 발명에서는 이 중 어떠한 방법으로 제조된 탄소나노튜브를 사용하여도 무방하다.As a method of manufacturing carbon nanotubes, various methods such as an electric discharge method, a laser deposition method, a thermochemical vapor deposition method, and a plasma chemical vapor deposition method are known. In the present invention, carbon nanotubes prepared by any of these methods may be used.

본 발명에서 사용하는 볼 밀링(ball milling) 방법은 작은 크기의 볼(ball)을 기계적으로 마찰시켜 그 사이의 물질을 잘게 부수는 방법으로, 본 발명에서와 같이 탄소나노튜브를 볼 밀링할 경우에는 고경도의 지르코니아(ZrO2) 또는 스틸 볼을 분쇄매체로 사용하는 것이 효과적이다.The ball milling method used in the present invention is a method of mechanically rubbing a ball of small size to crush the material therebetween, in the case of ball milling carbon nanotubes as in the present invention. It is effective to use hardened zirconia (ZrO 2 ) or steel balls as grinding media.

본 발명의 경우 일반적인 볼 밀링 방법을 사용하는 것이 아닌, 극저온 조건에서 볼 밀링을 수행하는 것으로, 극저온 환경의 적용은 재료의 강한 취성화에 의해 볼 밀링 효과를 극대화 시킬 수 있다. 또한, 극저온 볼 밀링은 금속분말의 분쇄를 통한 분산성을 향상시킬 수 있는 기존의 기계적 합금공정(Mechanical alloying process)과는 달리 높은 변형률과 저온환경을 제공할 수 있다는 점에서 큰 차별성을 가지고 있다. 이를 위해, 볼 밀링 온도는 -100℃ ~ -200℃로 하는 것이 바람직하다. 볼 밀링 온도가 -100℃ 보다 높을 경우, 탄소나노튜브의 취성화가 완전하게 이루어지지 않기 때문에 만족할 만한 효과를 기대할 수 없으며, 볼 밀링 온도가 -200℃ 보다 낮을 경우에는 비록 빠른 취성화를 기대할 수는 있으나 불필요한 에너지의 소모를 유발할 수 있고 탄소나노튜브가 구조적으로 불안정한 상태가 될 수 있으므로 바람직하지 못하다.In the case of the present invention, by using the ball milling in cryogenic conditions, rather than using a general ball milling method, the application of the cryogenic environment can maximize the ball milling effect by the strong embrittlement of the material. In addition, cryogenic ball milling has a great difference in that it can provide a high strain and low temperature environment, unlike a conventional mechanical alloying process that can improve dispersibility through grinding of metal powder. For this purpose, the ball milling temperature is preferably set to -100 ° C to -200 ° C. If the ball milling temperature is higher than -100 ℃, the satisfactory effect cannot be expected because the carbon nanotubes are not fully brittle, and if the ball milling temperature is lower than -200 ℃, fast brittleness can be expected. However, it is not preferable because it may cause unnecessary energy consumption and the carbon nanotubes may be structurally unstable.

본 발명에서와 달리 상온 등의 극저온이 아닌 조건에서 볼 밀링을 수행하여 탄소나노튜브를 제조할 수 있지만, 이렇게 제조된 탄소나노튜브의 수소저장성은 본 발명의 탄소나노튜브에 비해 많이 낮기 때문에 바람직하지 못하다.Unlike in the present invention, carbon nanotubes may be manufactured by performing ball milling under conditions other than cryogenic conditions such as room temperature, but the hydrogen storage property of the carbon nanotubes thus prepared is much lower than that of the carbon nanotubes of the present invention. Can not do it.

본 발명 탄소나노튜브의 제조에 있어서, 상기와 같은 극저온 온도조건 뿐만 아니라 볼 밀링 시의 회전속도 또한 중요한 요소이다. 분당회전수(rpm)의 변화에 따른 제조된 탄소나노튜브의 특성을 비교해본 결과, 회전속도가 낮을수록 제조된 탄소나노튜브의 특성 즉, 분산성, 표면적, 수소흡착력 등이 떨어지는 것으로 나타났고, 회전속도가 높을수록 탄소나노튜브의 특성이 좋아지지만 과도하게 높은 회전속도를 사용하여 에너지를 소비할 필요가 없기 때문에, 300rpm ~ 1000rpm의 범위로 유지하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 700rpm 이상으로 하는 것이 좋다.In the production of carbon nanotubes of the present invention, not only the cryogenic temperature conditions as described above, but also the rotational speed during ball milling are important factors. As a result of comparing the characteristics of the manufactured carbon nanotubes with the change of revolutions per minute (rpm), the lower the rotational speed, the lower the characteristics of the manufactured carbon nanotubes, that is, dispersibility, surface area, hydrogen adsorption, The higher the rotational speed, the better the characteristics of the carbon nanotubes, but since it is not necessary to consume energy using an excessively high rotational speed, it is preferable to maintain the range of 300rpm to 1000rpm, more preferably to 700rpm or more. It is good.

본 발명자들은 이와 같은 극저온 볼 밀링을 통해 제조된 본 발명 탄소나노튜브의 효과를 확인하기 위하여 기존의 탄소나노튜브(극저온 볼 밀링하지 않은 탄소나노튜브)와 여러 가지 특성을 비교 분석하였다. 또한, 극저온 볼 밀링 시 분당회전수(rpm) 및 볼 밀링 시간을 다르게 설정하여 이에 따른 효과를 비교하였다.The present inventors compared and analyzed various characteristics with the existing carbon nanotubes (carbon nanotubes without cryogenic ball milling) in order to confirm the effect of the carbon nanotubes prepared by cryogenic ball milling. In addition, the cryogenic ball milling rpm and the ball milling time were set differently to compare the effects.

우선, 미처리한(극저온 볼 밀링하지 않은) 다중벽 탄소나노튜브와 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브를 초음파분산(ultrasonication)을 사용하여 에탄올에 분산시켰고, 이들의 안정성을 24시간 이후 관찰하여 도 2에 나타내었다. 도 2(b)는 300rpm에서 2시간 및 6시간 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 분산 상태를 나타내며, 6시간의 극저온 볼 밀링 이후 다중벽 탄소나노튜브의 분산이 잘 이루어진 것을 확인할 수 있다. 반면, 2시간 극저온 볼 밀링한 경우에는, 미처리 다중벽 탄소나노튜브(도 2의 a 참조)와 비교하여 별다른 변화가 관찰되지 않았다.First, untreated (not cryogenic ball milled) multiwalled carbon nanotubes and cryogenic ball milled multiwalled carbon nanotubes were dispersed in ethanol using ultrasonic dispersion, and their stability was observed after 24 hours. 2 is shown. Figure 2 (b) shows the dispersion state of the multi-wall carbon nanotubes cryogenic ball milling for 2 hours and 6 hours at 300rpm, it can be seen that the dispersion of the multi-walled carbon nanotubes well after 6 hours cryogenic ball milling. On the other hand, in the case of cryogenic ball milling for 2 hours, no change was observed compared to the untreated multi-walled carbon nanotubes (see FIG. 2A).

볼 밀링 시간이 짧은 경우 이들의 응집현상에 따라 시간이 지날수록 다중벽 탄소나노튜브의 침전물이 발생하였고, 700rpm으로 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 경우(도 2의 c 참조), 24시간 이후 모든 다중벽 탄소나노튜브가 좋은 현탁 안정도를 나타내었다. 높은 볼 밀링 속도 따라 현탁 안정도가 개선되는 것은 극저온 볼 밀링 공정으로 다중벽 탄소나노튜브가 짧아지고 비응집화되어 무게가 가벼워지고 분산성이 좋아졌기 때문인 것으로 판단된다. 결과적으로 볼 밀링 시간 보다 볼 밀링 속도가 다중벽 탄소나노튜브의 분산성에 더욱 효과적인 것으로 나타났다.In the case of short ball milling time, sedimentation of multi-walled carbon nanotubes occurred as time passed according to their agglomeration phenomenon, and in case of cryogenic ball milling multi-walled carbon nanotubes at 700 rpm (see FIG. Since all multi-walled carbon nanotubes showed good suspension stability. The suspension stability is improved due to the high ball milling speed because the cryogenic ball milling process shortens the multi-walled carbon nanotubes and deagglomerates them, resulting in lighter weight and better dispersibility. As a result, the ball milling speed was more effective than the ball milling time for the dispersibility of multi-walled carbon nanotubes.

미처리 다중벽 탄소나노튜브와 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 분산 및 형태적 특성을 확인하기 위하여 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하였다. 도 3은 극저온 볼 밀링 전(도 3의 a 참조)과 후(도 3의 b, c 참조)의 결과를 나타낸 것으로, 미처리 다중벽 탄소나노튜브는 덩어리가 밀집되어 있는 형태이고, 길이가 200㎚ 이상인 것으로 관찰되었으며, 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브는 볼 밀링 속도가 증가함에 따라 길이가 짧아지고, 분산성이 점차 증가하는 것으로 나타났다. 극저온 볼 밀링한 일부 다중벽 탄소나노튜브는 크기가 200㎚에 근접하거나 더 작은 것으로 관찰되었고, 700rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 것은 덩어리가 없는 것도 있어, 다중벽 탄소나노튜브가 높은 에너지의 극저온 볼 밀링 공정에 따라 짧아지고 파손되었다는 것을 나타낸다. 다시 말해, 극저온 볼 밀링 공정은 다중벽 탄소나노튜브의 입자크기와 덩어리지는 현상을 감소할 수 있는 효과적인 방법이며, 높은 볼 밀링 속도는 다중벽 탄소나노튜브의 크기 감소 및 분산성에 있어서 중요한 역할을 한다고 할 수 있다.Scanning electron microscope (SEM) was used to confirm the dispersion and morphological characteristics of untreated multi-walled carbon nanotubes and cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes. FIG. 3 shows the results before and after cryogenic ball milling (see a of FIG. 3) (see b and c of FIG. 3). The untreated multi-walled carbon nanotubes are dense and have a length of 200 nm. It was observed that the above-mentioned, cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes are shorter as the ball milling speed increases, the dispersibility gradually increases. Some cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes were observed to be closer to or smaller than 200 nm in size, and cryogenic ball milling at 700 rpm for 6 hours had no lumps. It indicates shortening and breakage according to the milling process. In other words, the cryogenic ball milling process is an effective way to reduce the particle size and agglomeration of multi-walled carbon nanotubes, and the high ball milling speed plays an important role in the size reduction and dispersibility of multi-walled carbon nanotubes. can do.

다중벽 탄소나노튜브의 형태적, 구조적 특성을 확인하기 위하여, 투과 전자 현미경(transmission electron microscope, TEM), X선 회절(X-ray diffraction, XRD), 선택적 공간 회절(selected area diffraction, SAD), 라만 분광기(Raman spectroscope)를 이용한 분석을 실시하였다.In order to verify the morphological and structural characteristics of multi-walled carbon nanotubes, transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD), selected area diffraction (SAD), Analysis using a Raman spectroscope was performed.

본 발명자들은 다중벽 탄소나노튜브의 열린 끝단(open tip) 형성 및 표면적의 변화를 끝단(end tip) 및 표면 윤곽 이미지를 통해 확인하였다. 도 4는 미처리 및 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 투과 전자 현미경 이미지로, 도 4의 a에서 보듯이 미처리 다중벽 탄소나노튜브의 끝단은 대부분 닫혀있었고(검은색 화살표 및 확대 이미지), 벽은 결점 또는 구조적 변화 없이 다중의 연속적인 층으로 구성되어 있었으며, "러시안 인형(Russian Doll)"모델과 같은 교차단면을 가지고 있었다. 반면, 300rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한(도 4의 b) 경우에는, 다중벽 탄소나노튜브의 끝단이 부분적으로 열려 있었고(흰색 화살표 및 확대이미지), 부분적으로 손상된(붉은색 화살표) 벽 모양 즉, 찢어지거나 뒤틀리거나 단절된 벽 모양을 갖고 있었다.The inventors confirmed the open tip formation and the change of surface area of the multi-walled carbon nanotubes through the end tip and the surface contour image. 4 is a transmission electron microscope image of untreated and cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes. As shown in FIG. 4a, the ends of the untreated multi-walled carbon nanotubes are mostly closed (black arrows and enlarged images). Was composed of multiple successive layers without defects or structural changes, and had the same cross section as the "Russian Doll" model. On the other hand, for 6 hours cryogenic ball milling at 300 rpm (Fig. 4b), the ends of the multi-walled carbon nanotubes were partially open (white arrow and enlarged image) and partially damaged (red arrow) wall shape, i.e. It had a torn, twisted or broken wall.

700rpm으로 6시간 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 표면 윤곽(도 4의 c)은 상기 다중벽 탄소나노튜브들의 열린 끝단과는 상당히 다른 것으로 나타났다. 안쪽과 바깥쪽 벽이 비틀리고 뒤틀린 극도로 분쇄된 구조를 갖고 있었으며, 다중층 탄소구조가 사라졌고, 무정형의 탄소로 전환되었다. 이러한 형태적인 변화는 표면적의 개선으로 인해 다른 화학적인 개량 없이도 부착 특성과 수소 저장성을 개선할 것이다.The surface profile (FIG. 4C) of the multiwall carbon nanotubes ball milled at 700 rpm for 6 hours was found to be significantly different from the open ends of the multiwall carbon nanotubes. The inner and outer walls had an extremely crushed structure that was twisted and twisted, the multi-layered carbon structure disappeared and was converted to amorphous carbon. This morphological change will improve adhesion properties and hydrogen storage without the need for other chemical improvements due to the improvement in surface area.

도 5는 도 4에 나타난 미처리 및 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 선택적 공간 회절 패턴을 나타낸다. 빛이 발산되는 패턴과 선명한 링 패턴은 기공이 많고, 무정형인 탄소필름과 다중벽 탄소나노튜브의 다결정 구조를 나타내는 것이다. 도 5에 화살표로 표시된 (002), (101), (004), (110)의 회절 링 패턴이 미처리(도 5의 a) 및 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브(도 5의 b, c)에서 관찰되었다. (002)와 (101) 패턴은 각각 약 0.34, 0.20㎚의 층간 공간을 갖는 다중벽 탄소나노튜브의 그래핀(graphene) 층과 탄소 원자를 나타내는 것이고, (004)와 (110) 패턴은 각각 약 0.17, 0.12㎚의 층간 공간을 나타내는 것이다. 미처리 및 300rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 링 패턴은 다결정 구조를 의미하는 반면, 700rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 것의 링 패턴(도 5의 c)은 밀링 속도가 증가함에 따라 점차 어두워지고 부분적으로 사라져, 다결정 구조가 탄소원자의 무질서함과 그래핀 층의 분쇄에 따라 무정형화 되어간다는 것을 나타낸다.FIG. 5 shows a selective spatial diffraction pattern of the untreated and cryogenic ball milled multiwall carbon nanotubes shown in FIG. 4. The light emitting pattern and the clear ring pattern represent the polycrystalline structure of the carbon film and the multi-walled carbon nanotubes with many pores and amorphous carbon films. The multi-walled carbon nanotubes in which the diffraction ring patterns of (002), (101), (004), and (110) indicated by arrows in FIG. 5 are untreated (a in FIG. 5) and cryogenic ball milled (b, c in FIG. 5). ). The (002) and (101) patterns represent graphene layers and carbon atoms of multi-walled carbon nanotubes having an interlayer space of about 0.34 and 0.20 nm, respectively, and the patterns (004) and (110) are approximately The interlayer space of 0.17 and 0.12 nm is shown. The ring pattern of multi-walled carbon nanotubes untreated and cryogenically ball milled for 6 hours at 300 rpm means a polycrystalline structure, whereas the ring pattern for 6 hours cryogenic ball milling at 700 rpm is shown as the milling speed increases. It gradually darkens and partially disappears, indicating that the polycrystalline structure is becoming amorphous as the carbon atoms are disordered and the graphene layer breaks down.

선택적 공간 회절 패턴에 나타난 구조적인 변화를 보다 명확하게 검증하기 위하여, 미처리 및 300, 700rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 X선 회절 분석을 실시하였다. 도 6은 X선 회절 패턴의 변화를 나타내는 것으로, 이러한 결과는 앞선 선택적 공간 회절 분석 결과를 명확하게 하는 것이다.In order to more clearly verify the structural change in the selective spatial diffraction pattern, X-ray diffraction analysis of untreated and cryogenic ball milled multiwall carbon nanotubes at 300 and 700 rpm was performed for 6 hours. 6 shows the change in the X-ray diffraction pattern, which clarifies the results of the earlier selective spatial diffraction analysis.

미처리 및 300rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브는 그래핀 층의 다결정 특성에 변화가 없다는 것을 암시하는 결과로 26˚, 43.2˚, 53˚, 79˚(2θ) 부근 (002), (101), (004), (110)의 선명한 피크를 나타낸다. 이러한 미처리 및 낮은 밀링 속도로 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 강하고 선명한 피크는 0.34㎚의 평면간 공간과 높은 결정도를 나타내어, 그래피트(graphite)에 약간의 변화만이 있다는 것을 나타낸다. 한편, (002)와 (101) 피크는 700rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 후 급격하게 감소하였으며, (004)와 (110) 피크는 점차 감소하거나 사라졌다. 이러한 결과는 거센 충격으로 다중벽 탄소나노튜브의 내측 외측벽 그래핀 층이 분열되어 다결정 구조가 무정형화 되었다는 것을 나타낸다. (002)와 (101) 피크의 d-공간은 3.45와 2.101Å이었으며, (004)와 (110) 피크의 d-공간은 1.70과 1.22Å이었다.The untreated and cryoball milled multi-walled carbon nanotubes for 6 hours at 300 rpm showed no change in the polycrystalline properties of the graphene layer, resulting in near 26 °, 43.2 °, 53 °, and 79 ° (2θ) (002), The clear peaks of (101), (004) and (110) are shown. The strong, sharp peaks of the cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes at this untreated and low milling rate show an interplanar spacing and high crystallinity of 0.34 nm, indicating that there is only a slight change in the graft. On the other hand, the peaks (002) and (101) decreased rapidly after 6 hours cryogenic ball milling at 700 rpm, and the peaks (004) and (110) gradually decreased or disappeared. This result indicates that the polycrystalline structure is amorphous by breaking the graphene layer of the inner outer wall of the multi-walled carbon nanotubes by the strong impact. The d-spaces of the (002) and (101) peaks were 3.45 and 2.101 ms, and the d-spaces of the (004) and (110) peaks were 1.70 and 1.22 ms.

이와 같은 X선 회절 분석 결과는, 다중벽 탄소나노튜브의 다결정 특성이 밀링 속도가 증가함에 따라 감소한다는 것을 의미하며, 특히 높은 밀링 속도는 다중벽 탄소나노튜브의 구조에 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다.The results of X-ray diffraction analysis indicate that the polycrystalline properties of multi-walled carbon nanotubes decrease with increasing milling speed. In particular, high milling speeds have a significant effect on the structure of multi-walled carbon nanotubes. do.

극저온 볼 밀링 공정에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 질적인 특성 변화를 확인하기 위해 라만 분석을 실시하였다. 도 7은 미처리 및 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 라만 스펙트럼으로, 그래파이틱 sp2 결합의 두 주요 피크 즉, 1100 ~ 1400㎝-1의 높은 피크와 1500 ~ 1700㎝-1의 낮은 피크로 구분된다. 1300㎝-1 근처의 첫 번째 피크(D-밴드)는 탄소 입자의 존재와 불안전하고 무질서한 벽의 특성을 나타내며, 1600㎝-1 근처의 두 번째 피크(G-밴드)는 C-C의 연속 형태를 나타내는 것으로 이는 다중벽 탄소나노튜브의 결정 그래파이트 층의 특성이다. 도 7에 나타난 바와 같이, D-밴드 및 G-밴드는 밀링속도에 따라 점차 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 밀링공정에 따라 잔여의 탈리된 그래파이트, 분열, 및 무질서한 탄소의 생산이 개선되었다는 것을 나타낸다. 또한, D-밴드 및 G-밴드의 강도 비율(R=ID/IG)로 다중벽 탄소나노튜브의 무질서 또는 결손 정도를 평가할 수 있는데, 밀링속도가 증가함에 따라 ID/IG의 비율이 초반에 증가한 것은 극저온 볼 밀링으로 다중벽 탄소나노튜브가 불완전하고, 무질서한 무정형의 탄소로 전환되었다는 것을 나타내며, 이는 라만 스펙트럼 결과와 유사하다.Raman analysis was performed to investigate the qualitative change of the multi-walled carbon nanotubes according to the cryogenic ball milling process. 7 is a low peak of the untreated and the cryogenic ball-milling a multiwall the Raman spectrum of the carbon nanotube, yes pie tick sp2 two main peaks that is, 1100 ~ 1500 ~ 1700 1400㎝ -1 high peak and a combination of -1 Are distinguished. The first peak (D-band) near 1300 cm -1 indicates the presence of carbon particles and the characteristics of an unsafe and disordered wall, and the second peak (G-band) near 1600 cm -1 indicates a continuous form of CC. This is a characteristic of the crystalline graphite layer of multi-walled carbon nanotubes. As shown in FIG. 7, the D-band and the G-band were found to gradually decrease with the milling speed. This phenomenon indicates that the milling process improved the production of residual detached graphite, fragmentation, and disordered carbon. In addition, the intensity ratio (R = ID / IG) of the D- and G-bands can be used to assess the degree of disorder or defect of multi-walled carbon nanotubes, and as the milling speed increases, the ratio of ID / IG increases initially. This indicates that cryogenic ball milling has converted the multi-walled carbon nanotubes into incomplete, disordered amorphous carbon, which is similar to Raman spectral results.

BET 표면적 및 기공 크기 분석기를 사용한 부피측정 방법을 이용하여 수소 저장성을 분석하였다. 도 4의 투과 전자 현미경 결과에 나타난 바와 같이, 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 단면곡선(surface profile)이 증가하는 경향을 나타낸다. 이러한 단면곡선의 변화로 다중벽 탄소나노튜브 표면의 표면적 및 기공 생성을 개선할 수 있다. 이에 따라, 미처리 또는 300rpm, 700rpm으로 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브 표면의 질량적 분석을 실시하였고, BET 비표면적(specific surface area), 기공 부피(pore volume) 및 기공 직경(pore diameter)을 조사하였다. 부피 측정 시에는 200℃에서 6시간 건조시킨 샘플을 이용하였다.Hydrogen storage was analyzed using a volumetric method using a BET surface area and pore size analyzer. As shown in the transmission electron microscope results of FIG. 4, the surface profile of the cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes tends to increase. This change in cross-sectional curve can improve the surface area and pore generation on the surface of multi-walled carbon nanotubes. Accordingly, the mass spectrometry of the untreated or cryogenic ball milled multiwall carbon nanotube surface was performed at 300 rpm and 700 rpm, and the BET specific surface area, pore volume and pore diameter were determined. Investigate. In the case of volume measurement, a sample dried at 200 ° C. for 6 hours was used.

미처리 샘플과 300rpm 또는 700rpm에서 6시간 극저온 볼 밀링한 샘플의 BET 비표면적은 각각 201.3, 226.11, 236.39로 나타났다(도 8 참조). 700rpm으로 극저온 볼 밀링한 샘플의 표면적은 미처리 샘플 보다 약 17.4% 높은 것으로 나타났다. BET 특정 표면적이 증가했다는 것은 극저온 볼 밀링이 다중벽 탄소나노튜브의 표면적 또는 공극의 생성에 효과가 있다는 것을 의미하며, 이렇게 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 표면적이 넓은 것은 표면적이 작은 것에서 발견되는 것 보다 열린끝단이 많고 기공부피가 증가하였기 때문이다.The BET specific surface areas of the untreated samples and the cryoball milled samples for 6 hours at 300 rpm or 700 rpm were 201.3, 226.11 and 236.39, respectively (see FIG. 8). The surface area of the cryogenic ball milled sample at 700 rpm was about 17.4% higher than the untreated sample. Increased BET-specific surface area means that cryogenic ball milling is effective for the generation of surface area or voids of multi-walled carbon nanotubes, and the large surface area of such cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes is found in small surface area. This is because more open ends and pore volume increased.

또한, 다중벽 탄소나노튜브의 수소 저장성은 기공부피 및 직경에 영향을 받는다. 도 9에 나타난 바와 같이, 700rpm으로 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브는 미처리한 다중벽 탄소나노튜브에 비해 높은 기공부피(34.9%) 및 작은 기공크기(74.8%)를 갖고 있는 것으로 나타났다. 미처리 다중벽 탄소나노튜브의 기공직경은 103.54㎚로 대다공성(macroporous, 50㎚~)이며, 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 기공직경은 26.07, 26.02㎚로 중다공성(mesoporous, 2~50㎚) 물질이라는 것을 나타낸다. 기공직경의 감소는 표면적 및 기공부피의 증가에 따른 것일 수 있고, 결과적으로 수소 저장성이 증가된 것이다. 세부 표면적 및 기공자료는 표 1에 나타내었다.In addition, hydrogen storage of multi-walled carbon nanotubes is affected by pore volume and diameter. As shown in FIG. 9, the cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotube at 700 rpm has a higher pore volume (34.9%) and a smaller pore size (74.8%) than the untreated multi-walled carbon nanotube. The pore diameter of untreated multi-walled carbon nanotubes is 103.54 nm, which is large porosity (macroporous, 50 nm ~), and the pore diameters of cryogenic ball milled multi-walled carbon nanotubes are 26.07 and 26.02 nm, which are mesoporous, 2-50. Nm) material. The decrease in pore diameter may be due to the increase in surface area and pore volume, resulting in increased hydrogen storage. Detailed surface area and pore data are shown in Table 1.

샘플Sample S BET(㎡/g) S BET (㎡ / g) V p(㎤/g) V p (cm 3 / g) 기공직경피크(㎚)Pore diameter peak (nm) 흡착량(㎎/g)Adsorption amount (mg / g) 미처리Untreated 201.30201.30 0.70900.7090 103.54a 103.54 a 1.8151.815 300rpm/6h300 rpm / 6h 226.11226.11 0.90380.9038 28.07b 28.07 b 2.1312.131 700rpm/6h700 rpm / 6h 236.39236.39 0.95630.9563 26.02b 26.02 b 2.2152.215

a : 대기공(직경 : 50㎚~)a: air hole (diameter: 50 nm ~)

b : 중기공(직경 : 2~50㎚)b: medium pores (diameter: 2-50 nm)

미처리 또는 극저온 볼 밀링한 샘플들의 수소 흡착량을 77K에서 100kPa까지 측정하였다(도 10 참조). 도 10에서, 미처리 샘플의 흡착량이 100kPa에서 1.815㎎/g인 반면, 700rpm에서 극저온 볼 밀링한 샘플의 흡착량은 100kPa에서 2.215㎎/g로 약 22% 증가한 것으로 나타났다. 밀링 속도가 증가함에 따라, 미처리 다중벽 탄소나노튜브에 비해 극저온 볼 밀링한 다중벽 탄소나노튜브의 표면적, 기공부피, 수소흡착량이 증가하였고, 기공 직경은 감소하였다. 따라서, 다중벽 탄소나노튜브의 극저온 볼 밀링은 고에너지 볼 밀링에 의해 끝단이 열리고 기공 크기가 감소함에 따라 표면적과 표면기공특성상 엄청난 효과를 나타낸다. 결과적으로 극저온 볼 밀링으로 인해 다중벽 탄소나노튜브의 표면적과 기공부피가 증가하였고, 대기공(macropore)에서 중기공(mesopore)로 변화하여, 표면의 수소 저장성이 강화되었다.The amount of hydrogen adsorption of untreated or cryogenic ball milled samples was measured from 77 K to 100 kPa (see FIG. 10). In FIG. 10, the adsorption amount of the untreated sample was 1.815 mg / g at 100 kPa, whereas the adsorption amount of the cryogenic ball milled sample at 700 rpm was increased by about 22% to 2.215 mg / g at 100 kPa. As the milling speed was increased, the surface area, pore volume, and hydrogen adsorption amount of the cryogenic ball milled multiwall carbon nanotubes increased compared to the untreated multiwall carbon nanotubes, and the pore diameter decreased. Therefore, cryogenic ball milling of multi-walled carbon nanotubes has a tremendous effect on surface area and surface porosity as the end is opened and the pore size is reduced by high energy ball milling. As a result, cryogenic ball milling increased the surface area and pore volume of multi-walled carbon nanotubes, and changed from macropore to mesopore to enhance hydrogen storage of the surface.

상기와 같이 탄소나노튜브 극저온 볼 밀링의 밀링속도 및 시간의 변화에 따라 탄소나노튜브의 분산성 및 수소저장성이 개선된다는 것을 확인하였다. 이러한 결과에 따르면, 극저온 볼 밀링 공정은 다른 추가 개량방법과 함께 탄소나노튜브의 분산성을 개선하기 위한 효과적인 방법일 뿐만 아니라, 탄소나노튜브를 수소저장 매체 또는 새로운 하이브리드 소재에 적용하는데 있어서 매우 큰 잠재력을 갖고 있다고 할 수 있다.
As described above, it was confirmed that the dispersion and hydrogen storage properties of the carbon nanotubes were improved by changing the milling speed and time of the carbon nanotube cryogenic ball milling. These results indicate that the cryogenic ball milling process, along with other additional refinements, is an effective way to improve the dispersibility of carbon nanotubes, and has great potential for applying carbon nanotubes to hydrogen storage media or new hybrid materials. It can be said that

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존의 탄소나노튜브에 비해 수소저장능력이 월등히 향상된 탄소나노튜브를 제조할 수 있고, 이러한 탄소나노튜브를 열전지 등의 수소저장매체로 활용하여 보다 높은 효과를 기대할 수 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture carbon nanotubes having a significantly improved hydrogen storage capability compared to conventional carbon nanotubes, and expect higher effects by utilizing such carbon nanotubes as hydrogen storage media such as thermo batteries. Can be.

도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 극저온 밀링 장비(a) 및 밀링 시 발생하는 현상을 나타낸 예시도이다.
도 2는 다른 밀링속도[(a)미처리, (b)300rpm, (c)700rpm] 및 밀링시간(A: 2시간, B: 6시간)에 따라 제조된 다중벽 탄소나노튜브를 소니케이션한 후 24시간이 경과하였을 때의 분산 정도를 나타내는 사진이다.
도 3은 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 주사 전자 현미경 사진이다[(a)미처리, (b)300rpm 6시간, (c)700rpm 6시간].
도 4는 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 투과 전자 현미경 사진이다[(a)미처리, (b)300rpm 6시간, (c)700rpm 6시간].
도 5는 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 선택적 공간 회절 패턴을 나타낸 이미지이다[(a)미처리, (b)300rpm 6시간, (c)700rpm 6시간].
도 6은 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 X선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7은 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 라만 분광 및 강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 BET 비표면적을 나타낸 그래프이다.
도 9는 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 직경이 200㎚이하인 기공의 부피 분포를 나타낸 그래프이다.
도 10은 각 처리에 따른 다중벽 탄소나노튜브의 수소저장 흡착 및 탈착력을 나타낸 그래프이다.
1 is an exemplary view showing a phenomenon occurring during cryogenic milling equipment (a) and milling that can be used in the present invention.
Figure 2 after sonication of the multi-walled carbon nanotubes prepared according to different milling speed [(a) untreated, (b) 300rpm, (c) 700rpm] and milling time (A: 2 hours, B: 6 hours) It is a photograph showing the degree of dispersion when 24 hours have elapsed.
3 is a scanning electron micrograph of multi-walled carbon nanotubes according to each treatment ((a) untreated, (b) 300 rpm 6 hours, (c) 700 rpm 6 hours).
4 is a transmission electron micrograph of the multi-walled carbon nanotubes according to each treatment ((a) untreated, (b) 300 rpm 6 hours, (c) 700 rpm 6 hours).
5 is an image showing a selective spatial diffraction pattern of multi-walled carbon nanotubes according to each treatment ((a) untreated, (b) 300 rpm 6 hours, (c) 700 rpm 6 hours).
6 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of multi-walled carbon nanotubes according to each treatment.
7 is a graph showing Raman spectroscopy and intensity of multi-walled carbon nanotubes according to each treatment.
8 is a graph showing the BET specific surface area of multi-walled carbon nanotubes according to each treatment.
9 is a graph showing the volume distribution of pores having a diameter of the multi-walled carbon nanotubes of 200 nm or less according to each treatment.
10 is a graph showing hydrogen storage adsorption and desorption force of multi-walled carbon nanotubes according to each treatment.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1.Example 1.

본 실시예에서는 촉매 화학적 증기 침착(CM-95, Hanwha Nanotech, Korea)으로 합성한 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT)를 사용하였다. 사용된 다중벽 탄소나노튜브의 직경 범위는 10 ~ 15nm이며, 순도는 95% 이상이다. 충돌 매체로는 직경 12.7mm의 지르코니아(ZrO2) 볼(BNB Tech, Korea)을 사용하였다.In this example, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) synthesized by catalytic chemical vapor deposition (CM-95, Hanwha Nanotech, Korea) were used. The diameter of the multi-walled carbon nanotubes used is 10 ~ 15nm, purity is more than 95%. Zirconia (ZrO 2 ) balls (BNB Tech, Korea) having a diameter of 12.7 mm were used as the collision medium.

다중벽 탄소나노튜브와 지르코니아 볼을 1:10 중량비로 하여 단열상자 안의 실린더형 스테인리스 스틸 챔버에 넣고, 액체 질소를 단열상자 안으로 연속 주입하여 챔버의 온도를 -180℃ 또는 그 이하로 유지시켰다. 교반기에 적용한 밀링 속도를 300rpm 또는 700rpm으로 하였고, 밀링 시간을 2시간 또는 6시간으로 하여 극저온 볼 밀링을 실시하였다.The multi-walled carbon nanotubes and the zirconia balls were placed in a cylindrical stainless steel chamber in an insulated box at a 1:10 weight ratio, and liquid nitrogen was continuously injected into the insulated box to maintain the temperature of the chamber at -180 ° C or lower. The milling speed applied to the stirrer was 300 rpm or 700 rpm, and the cryogenic ball milling was performed with the milling time of 2 hours or 6 hours.

밀링 공정 이후, 극저온 밀링된 다중벽 탄소나노튜브를 80℃에서 12시간 동안 진공상태로 건조시켰다.After the milling process, the cryogenic milled multi-walled carbon nanotubes were dried in vacuo at 80 ° C. for 12 hours.

본 실시예에서 극저온밀링에 사용된 장치 및 공정을 도 1에 나타내었다.
The apparatus and process used for cryogenic milling in this example are shown in FIG.

실험예 1. 주사 전자 현미경 검사Experimental Example 1. Scanning electron microscopy

1㎎의 상기 실시예 1의 극저온 밀링된 다중벽 탄소나노튜브 또는 미처리 다중벽 탄소나노튜브를 각각 3㎖의 에탄올에 분산시키고, 5분간 음파분산(sonication)하여 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM) 관찰을 위한 샘플을 준비하였다. 제조한 샘플 1방울을 실리콘 웨이퍼(Si 기질)에 위치시키고, 주사 전자 현미경으로 관찰하였으며, 이의 결과를 도 3에 나타내었다.
1 mg of cryogenic milled multi-walled carbon nanotubes or untreated multi-walled carbon nanotubes of Example 1 were each dispersed in 3 ml of ethanol, sonicated for 5 minutes, and then subjected to scanning electron microscope (SEM). ) Samples were prepared for observation. One drop of the prepared sample was placed on a silicon wafer (Si substrate) and observed with a scanning electron microscope, the results of which are shown in FIG. 3.

실험예 2. 투과 전자 현미경 검사Experimental Example 2. Transmission Electron Microscopy

상기 실험예 1과 동일한 샘플을 탄소 필름으로 코팅된 150mesh의 구리 격자(STEM150Cu, Okenshoji, Japan)에 위치시키고, 상온에서 12시간 진공상태로 건조시킨 다음 투과 전자 현미경(transmission electron microscope, TEM)으로 관찰하였으며, 이의 결과를 도 4에 나타내었다.
The same sample as Experimental Example 1 was placed on a 150 mesh copper grid (STEM150Cu, Okenshoji, Japan) coated with a carbon film, dried under vacuum at room temperature for 12 hours, and observed with a transmission electron microscope (TEM). The results are shown in FIG. 4.

실험예 3. 선택적 공간 회절 분석Experimental Example 3 Selective Spatial Diffraction Analysis

상기 실험예 2와 동일한 샘플 및 장치를 사용하여 선택적 공간 회절 분석(SAD)을 실시하였으며, 이의 결과를 도 5에 나타내었다.
Selective spatial diffraction analysis (SAD) was performed using the same sample and apparatus as Experimental Example 2, and the results are shown in FIG. 5.

실험예 4. X선 회절 분석Experimental Example 4 X-ray Diffraction Analysis

적정량의 상기 실시예 1의 극저온 밀링된 다중벽 탄소나노튜브 또는 미처리 다중벽 탄소나노튜브를 두 장의 슬라이드 글라스 사이에 위치시켜 샘플을 준비하고, XRD 분석장치(M18XHF-SRA, Mac Science, Japan)를 사용하여 X-ray source: λ=0.154 nm, 40 kV, 100mA의 조건으로 분석하였으며, 이의 결과를 도 6에 나타내었다.
Samples were prepared by placing an appropriate amount of cryogenic milled multiwall carbon nanotubes or untreated multiwall carbon nanotubes of Example 1 between two slide glasses, and using an XRD analyzer (M18XHF-SRA, Mac Science, Japan). X-ray source: λ = 0.154 nm, 40 kV, 100mA was analyzed using the conditions, the results are shown in FIG.

실험예 5. 라만 분광기 검사Experimental Example 5. Raman spectroscopy

레이져 노출시간 10초간 1회, 파워 10%, 레이져 방출 250mW, 레이져 파장 750nm의 조건으로 라만분광기(NRS-3100, Jasco, Japan)를 이용하여 분석하였으며, 이의 결과를 도 7에 나타내었다.
It was analyzed using a Raman spectrometer (NRS-3100, Jasco, Japan) under conditions of a laser exposure time of 10 seconds, power 10%, laser emission 250 mW, and laser wavelength 750 nm, and the results are shown in FIG. 7.

실험예 6. BET 분석Experimental Example 6. BET Analysis

상기 실시예 1의 극저온 밀링된 다중벽 탄소나노튜브 또는 미처리 다중벽 탄소나노튜브를 BET 분석기기(BELSORP-max, mini Ⅱ, Bell-Japan)에 장입하고, 압력을 100kPa까지 상승시킨 다음 점차 감소시켰고, 이에 따라 기공 내에 채워진 수소분자들의 양 및 기공 내에서 빠져나간 수소분자들의 양을 측정하였다. 이의 결과에 따라 비표면적, 기공부피, 기공직경 및 수소흡착량을 분석하여 도 8 내지 도 10에 나타내었다.The cryogenic milled multi-walled carbon nanotubes or untreated multi-walled carbon nanotubes of Example 1 were charged to a BET analyzer (BELSORP-max, mini II, Bell-Japan), the pressure was raised to 100 kPa, and then gradually decreased. Thus, the amount of hydrogen molecules filled in the pores and the amount of hydrogen molecules released into the pores were measured. According to the results, specific surface area, pore volume, pore diameter, and hydrogen adsorption amount were analyzed and shown in FIGS. 8 to 10.

Claims (3)

-100℃ 내지 -200℃의 온도에서 700rpm 내지 1000rpm의 속도로 볼 밀링하여 제조된 탄소나노튜브로 이루어지는 수소저장매체.Hydrogen storage medium consisting of carbon nanotubes produced by ball milling at a speed of 700rpm to 1000rpm at a temperature of -100 ℃ to -200 ℃. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 수소저장매체.The hydrogen storage medium of claim 1, wherein the carbon nanotubes are multi-walled carbon nanotubes.
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