KR101341900B1 - 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체 - Google Patents

금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클릭 화학 반응을 통한 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 금속 나노 입자 그래핀 산화물 복합체에 관한 것이다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법은 금속 나노 입자의 형태, 크기에 관계없이 금속 나노 입자를 그래핀 산화물 복합체의 표면에 고정화할 수 있으며, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체는 극성 용매에서도 촉매 활성을 나타내므로 유기 반응의 촉매로 사용될 수 있다.

Description

금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체{MANUFACURING METHOD OF NANO METAL-GRAPHENE COMPOSITE, AND NANO METAL-GRAPHENE COMPOSITE MADE BY THE SAME}
본 발명은 클릭 화학 반응을 통한 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체에 관한 것이다.
금속 나노 입자를 제조하는 방법은 화학적 합성방법, 기계적 제조방법, 전기적 제조방법이 있는데, 기계적인 힘을 이용하여 분쇄하는 기계적 제조방법은 공정상 불순물의 혼입으로 고순도의 입자를 합성하기 어렵고 나노 사이즈의 균일한 입자의 형성이 불가능하다. 또 전기분해에 의한 전기적 제조방법의 경우 제조시간이 길고, 농도가 낮아 효율이 낮다는 단점이 있다. 화학적 합성방법은 크게 기상법과 액상법(colloid법)이 있는데, 플라즈마나 기체 증발법을 사용하는 기상법의 경우 고가의 장비가 요구되는 단점이 있어, 저비용으로 균일한 입자의 합성이 가능한 액상법이 주로 사용되고 있다.
액상법 중 열분해 법이 입자 사이즈 조절 및 균일도 측면에서 우수하다는 것이 알려져 있다. 그러나, 상기 열분해법의 경우 표면 안정화제(surface capping agent)를 사용하여야 하나, 이러한 표면 안정화제가 표면에 일종의 배리어(barrier)를 형성하게 되어 외부 입자가 금속 나노 입자에 접근하는 것을 방해하게 되어 결과적으로는 촉매로서의 활성을 저하시킬 뿐만 아니라, 상기 표면 안정화제가 일반적으로 유기 용매이므로 수용성 용매에는 잘 분산되지 않는 문제점이 있었다.
“클릭 화학(click chemistry)”은 아지드-알킨 고리첨가반응(Cyclo addition)으로서, 열역학적 추진력이 매우 높아(일반적으로 20 ㎉/㏖ 이상) 효율적이면서 높은 수율로 아지드 화합물과 알킨 화합물의 탄소-헤테로 원자간 결합을 형성할 수 있다. 즉, 클릭화학 반응은 높은 반응성에 의해 저분자와의 반응뿐만 아니라 올리고머, 폴리머 등과 같은 고분자와의 반응에서도 높은 수율로 분자간 결합을 형성시킬 수 있다.
지금까지 가장 강력한 클릭 반응인 Cu(I)-촉매 작용하의 아지드-알킨 고리화첨가반응(CuAAC)[참조: KoIb, H. C; Sharpless, K. B. Drug Discovery Today, 2003, 8, 1128]이 화학, 생물학 및 재료과학에서 여러 용도로 신속하게 발견되었다[참조: Home, W. S.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15366; Manetsch, R.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12809; Link, A. J.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10598; Zhou, Z.; Fahrni, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8862; Lewis, W. G.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9152; Wu, P.; Feldman, A. K.; et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 3928; Meng, J. C; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1255; Opsteen, J. A.; van Hest, J. C. M. Chem. Commun. 2005, 57; Punna, S.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 2215].
현재 일반 범용 고분자 및 합성 고분자를 그래핀에 고정시키기 위한 클릭 화학 반응은 연구된 바 있으나, 아직까지 금속 나노 입자를 그래핀에 고정시키기 위한 클릭 화학 반응은 연구가 전무한 상태이다.
그래핀(graphene)은 sp2 탄소 원자들이 6각형의 벌집(honeycomb) 격자를 이룬 형태의 2차원 나노시트(2D nanosheet) 단일층의 탄소 구조체를 의미하며, 2004년에 영국 Geim 연구진의 기계적 박리법으로 흑연에서 그래핀을 분리한 이후 그래핀에 관한 보고들이 지속되고 있다. 그래핀은 체적 대비 매우 큰 비표면적(이론치 2600 m2/g)과 우수한 전자전도 특성(양자역학적 관점에서의 전형치 8 x 105 S/cm) 및 물리적, 화학적 안정성으로 인해 획기적인 신소재로 각광받고 있는 물질이다.
특히, 그래핀은 높은 비표면적, 우수한 전기전도도 및 물리적 화학적 안정성으로 인해 나노 크기의 전이금속 산화물을 증착할 수 있는 효율적인 주형으로 작용할 수 있으며, 전이금속과의 나노 복합화 시 각종 장치의 에너지 저장 소재(리튬 이온 2차 전지, 수소저장 연료전지, 슈퍼커패시터), 가스 센서, 의공학용 미세부품, 고기능 복합체 등에서 무한한 응용가능성을 가지고 있다.
하지만, 그래핀의 경우 표면에서의 sp2 탄소 결합에 의한 그래핀 층간의 반데르발스(van der Waals) 작용 때문에 용액 상에서 쉽게 박리되지 못하고 단일층 그래핀(single layer graphene)이 아니라 대부분 두꺼운 복층 그래핀(multilayer graphene)으로 존재하며, 설사 박리되었다 하더라도 다시 재적층되는(restacking) 성질을 가지고 있다. 따라서, 그래핀을 전구체로 이용하여 용액 상에서 전이금속 산화물과의 복합소재를 합성할 경우 단층 그래핀이 가지고 있는 높은 비표면적을 활용하지 못하며 균일한 복합구조를 형성하기 힘든 문제점이 있으며, 이는 전이금속 산화물의 활용도를 저해시키는 요인으로 작용한다.
이에 반해 그래핀 산화물(graphite oxide)는 그래핀을 강한 산화 처리를 통해 그라파이트 층상구조를 이루고 있는 그래핀 층의 표면에 다양한 산소 작용기가 도입된 물질로서 화학적 환원법 혹은 열적 박리법을 통해 그래핀을 대량으로 합성할 때 전구체로 사용되는 물질이다. 그래핀 산화물(graphite oxide)의 경우 그래핀과는 달리 표면에 존재하는 다양한 산소 작용기 때문에 수계를 포함한 다른 용액에 도포 후 초음파 처리를 할 경우 쉽게 분산이 되는 성질을 갖고 있다. 따라서, 용액 상에 균일하게 분산된 그래핀 산화물(graphite oxide)을 전구체로 이용하여 전이금속 산화물과의 복합소재를 합성할 경우 그래핀 산화물(graphite oxide)은 나노 크기의 전이금속 산화물을 균일하게 증착할 수 있는 주형으로 작용할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 산화 처리를 통해 도입된 그래핀 산화물(graphite oxide) 표면의 다양한 산소 작용기는 그래핀이 가지는 sp2 결합을 부분적으로 끊으며 생성되기 때문에 전기 전도도를 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 그래핀 산화물(graphite oxide)을 이용하여 나노 크기의 전이금속 산화물과의 복합화 시 그래핀이 가지고 있는 우수한 전기전도도를 이용하기 위해서는 나노 크기의 전이금속 산화물과의 복합소재가 형성된 후 다시 환원제를 이용하거나 혹은 고온 열처리를 통해 다시 그래핀 산화물(graphite oxide) 표면의 산소 작용기를 제거하여 그래핀이 갖는 sp2 결합을 복원시키는 후 처리가 반드시 필요한 문제점이 있다.
대한민국 출원번호 10-2011-0076124호
[KoIb, H. C; Sharpless, K. B. Drug Discovery Today, 2003, 8, 1128; Home, W. S.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15366; Manetsch, R.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12809; Link, A. J.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10598; Zhou, Z.; Fahrni, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8862; Lewis, W. G.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9152; Wu, P.; Feldman, A. K.; et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 3928; Meng, J. C; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1255; Opsteen, J. A.; van Hest, J. C. M. Chem. Commun. 2005, 57; Punna, S.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 2215]
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 클릭 화학 반응을 통해 크기 및 형태가 조절된 금속 나노 입자와 그래핀 산화물간의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체를 제조할 수 있는 새로운 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
i) 금속 나노 입자를 제조하는 단계;
ii) 상기 금속 나노 입자를 아자이드기를 포함하는 티올 말단 리간드와 반응시켜 상기 금속 나노 입자의 표면을 아민기로 기능화시키는 단계;
iii) 그래핀 산화물을 준비하고, 표면을 알킨기로 기능화시키는 단계; 및
iv) 클릭 반응에 의하여 상기 알킨기로 기능화된 그래핀 산화물에 상기 아자이드기를 포함하는 티올 말단 리간드로 기능화된 금속 나노 입자가 고정화되는 단계;를 포함하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 나노 입자는 철, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐, 코발트, 이의 합금 및 이의 산화물로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 나노 입자는 철, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐, 및 코발트로 이루어진 그룹에서 선택되는 2개의 금속 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법은 금속 산화물 또는 1개의 금속 화합물만을 그래핀 산화물 표면에 고정할 수 있는 종래 방법과는 달리 CuPt 등과 같이 bimetallic 화합물의 경우에도 그래핀 산화물 표면에 고정하는 것이 가능하다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 나노 입자는 나노 와이어(nanowire), 나노 튜브(nanotube) 또는 나노 로드(nanorod)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 나노 입자는 CuPt, CoPt3, PtNi, CuPd, FePt, 및 CuAu 로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 i) 단계의 금속 나노 입자는 종횡비가 1인 나노 로드인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 i) 단계의 금속 나노 입자의 표면은 라우르산, 올레익산, 올레일아민산, 및 리놀렌산으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 표면안정화제로 코팅되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 표면안정화제로 코팅된 금속 나노 입자의 제조 방법은 본 발명자들이 출원한 대한민국 특허 출원(출원번호 10-2011-0076124호)를 참조하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 표면안정화제는 팔미트산, 라우르산, 올레익산, 올레일아민산, 리놀렌산, 아라키돈산으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상이고, 바람직하게는 올레익산, 올레일아민산을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다. CuPt 의 경우 올레익산/올레일아민산의 혼합 비율에 따라 나노 로드의 종횡비가 조절된다는 것은 본 발명자의 대한민국 특허 출원(출원번호 10-2011-0076124호)에 개시된 바 있다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법에 있어서, 상기 iv) 단계의 클릭 반응은 CuBr 을 촉매로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체를 제공한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체에 있어서 상기 금속 나노 입자는 CuPt 나노 로드인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법은 금속 나노 입자의 형태, 크기에 관계없이 금속 나노 입자를 그래핀 산화물 복합체의 표면에 고정화할 수 있으며, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체는 극성 용매에서도 촉매 활성을 나타내므로 유기 반응의 촉매로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 CuPt 나노 로드 입자의 TEM 사진을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 아자이드기를 포함하는 티올 말단 리간드로 표면 기능화된 CuPt 나노 로드 입자의 ATR-FRIR 사진을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 그래핀 산화물에 대한 XRD 측정 사진 및 AFM사진을 나타낸다.
도 4에 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 CuPt 나노 로드가 고정된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 TEM 사진을 나타내었다.
도 5, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 알킨기로 기능화된 그래핀 산화물과 아자이드로 기능화된 CuPt 사이의 클릭 반응이 진행되는 과정을 ATR-FTIR 로 측정한 결과를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의하여 알킨기로 기능화된 그래핀 산화물과 아자이드로 기능화된 CuPt 사이의 클릭 반응이 진행되는 과정을 XPS 로 측정한 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 CuPt 나노 로드-그래핀 산화물 복합체를 촉매로 하는 오르토페닐렌디아민의 분해 반응의 진행 과정을 UV-vis absorption 스펙트럼으로 측정한 결과를 나타낸다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> CuPt 나노 로드의 합성
열분해법에 의하여 표면안정화제(surface capping agent)로서 OLA(올레일아민산)와 OA(올레익산) 의 사용비를 변화시켜 종횡비가 1, 5 및 10인 실시예 1-1 내지 1-3의 CuPt 나노 로드 입자를 제조하였다.
도 1에 이와 같이 제조된 표면이 표면안정화제로 코팅된 CuPt 나노 로드 입자의 TEM 사진을 나타내었다. 도 1에서 표면안정화제(surface capping agent)인 OA- 와 OLA- 가 코팅된 CuPt 나노 로드 입자가 헥산에 잘 분산되어 있으며, 실시예 1-1 내지 1-3에서 종횡비가 1, 5 및 10으로 증가할수록 장축의 길이가 2.6, 14.0, 27.2 nm 로 증가하지만 단축의 길이는 2.6 nm 로 일정하다는 것을 알 수 있다.
< 실시예 2> CuPt 를 아자이드기를 가지는 티올 말단 리간드로 기능화
아자이드기를 포함하는 티올 말단 리간드로서 10-아지도도데칸-1-티올을 11-브로모-1-운데센으로부터 합성하였다.
합성된 11-브로모-1-운데센과 상기 실시예 1에서 제조된 표면안정화제(surface capping agent)인 OA- 와 OLA- 가 코팅된 실시예 1-1 내지 1-3 의 CuPt 나노 로드 입자와 반응시켜 표면이 아자이드기로 기능화된 실시예 2-1 내지 2-3 의 CuPt 나노 입자를 제조하였다.
아자이드기로 기능화 되기 전후의 CuPt 나노 입자의 TEM 사진을 나타내는 도 1의 (a) 및 (d)에서 표면을 아자이드기로 기능화하기 전후 나노 입자의 크기 및 모양이 변화가 없다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 2의 아자이드기로 기능화된 CuPt 나노 로드 입자의 ATR-FRIR 사진에서 아자이드기를 나타내는 2100cm-1 피크가 나타남을 확인할 수 있다.
< 실시예 3> 그래핀 산화물의 제조 및 알킨기로 기능화
그래핀 산화물은 Hummer method 에 의하여 제조되었으며, 제조된 그래핀 산화물에 대한 XRD 측정 사진 및 AFM(atomic force microscopy) 사진을 각각 도 3에 나타내었다.
< 실시예 4> CuPt 나노 로드- 그래핀 산화물 복합체의 제조
상기 실시예 2에서 제조된 실시예 2-1 내지 2-3 의 CuPt 나노 로드와 상기 실시예 3에서 제조된 그래핀 산화물을 혼합하여 클릭 반응에 의해 상기 그래핀 산화물의 표면에 상기 CuPt 나노 로드가 고정된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체를 제조하였다.
도 4에 CuPt 나노 로드가 고정된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 TEM 사진을 나타내었다. 도 4에서 CuPt 나노 로드의 종횡비와 무관하게 CuPt 나노 로드가 공유 결합게 의해 그래핀 산화물에 고정되는 것을 확인할 수 있다.
< 실험예 > 클릭 반응의 ATR - FTIR 측정
상기 실시예 4에서 제조된 ATR-FTIR 로 알킨기로 기능화된 그래핀 산화물과 아자이드로 기능화된 CuPt 사이의 클릭 반응이 진행되는 과정을 측정하고 그 결과를 도 5, 도 6에 나타내었다. 비교예로서 표면이 기능화되지 않은 CuPt 나노로드를 상기 그래핀 산화물과 반응시켰다.
ATR-FTIR 에서는 2800 내지 3000 cm-1 사이에서 알킨기와 에스테르기 사이에서의 알킬 스트레치 바이브레인션에 의한 새로운 피크가 나타나 그래핀 산화물의 표면이 알킨기로 기능화되었음을 알수 있다.
표면이 아자이드로 기능화된 CuPt 나노 로드의 ATR-FTIR 에서는 2100 cm- 1 에서 아자이드기를 나타내는 피크가 나타났으며, 클릭 반응 이후 상기 2100 cm-1 피크가 사라지고, 클릭 반응 결과 생성된 트리아졸 고리에 해당하는 1600 cm-1 피크가 새로이 나타났다.
< 실험예 > 클릭 반응의 XPS (x- ray photoelectron spectroscopy ) 측정
알킨기로 기능화된 그래핀 산화물과 아자이드로 기능화된 CuPt 사이의 클릭 반응이 진행되는 과정을 XPS 로 측정하고 그 결과를 도 7 에 나타내었다.
OA/OLA 표면 캡팅제로 코팅된 CuPt 의 경우 도 7의 (b)에서 399eV 에서 피크가 나타나고, 아자이드기로 기능화된 CuPt 의 경우 도 7의 (c)에서 404.5eV, 400eV 에서 두개의 피크가 나타났으며, 399eV 피크에 대한 400eV 피크의 강도비가 매우 커서 CuPt 표면에서의 아자이드 그룹에 의한 리간드 교환 반응이 확실하게 일어났음을 알 수 있다.
도 7의 (c)와 (d) 에서 404.5 eV 피크에 대한 400 eV 피크의 강도비는 아자이드기로 기능화된 CuPt 와 알킨기로 기능화된 그래핀 산화물 사이에서의 클릭 반응의 진행을 나타낸다. 아자이드기로 기능화된 CuPt에서는 404.5 eV 피크에 대한 400 eV 피크의 강도비가 1:2 인 반면, 클릭 반응이 일어난 이후 404.5 eV 에서의 피크 강도비가 감소하여 404.5 eV 피크에 대한 400 eV 피크의 강도비가 1:5 로 측정되었다. 클릭 반응 결과 생성되는 트리아졸 고리는 400eV 에서의 피크만 나타나며, 404.5 eV 에서의 피크는 감소하여 아자이드기가 트리졸 고리로 변환됐음을 알 수 있다.
< 실험예 > CuPt 금속 나노 입자- 그래핀 산화물 복합체의 오르토페닐렌디아민분해 반응에서의 촉매 효능 측정
본 발명의 제조 방법에 따라 상기 실시예 4에서 제조된 CuPt 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 촉매 효능을 과산화수소 존재하에 오르토페닐렌디아민 분해 반응에서 알아보았다.
상기 실시예 4-1 내지 4-3에서 제조된 CuPt 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체를 수용액에 분산시키고, 30 % 과산화수소와 0.02 M 오르토페닐렌디아민을 혼합하고 전체 부피가 3 mL 가 되도록 하였다. 용액 내에서 Pt 의 양이 170 μM 로 유지되도록 하였다.
오르토페닐렌디아민의 분해 반응의 진행 과정을 UV-vis absorption 스펙트럼으로 측정하고 그 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8에서 CuPt 금속 나노 입자로 기능화되지 않은 그래핀 산화물의 경우 촉매를 첨가하지 않은 오르토페닐렌디아민과 유사한 양상을 나타내었다. 그에 비해 본 발명에 의한 CuPt 금속 나노 입자로 기능화된 그래핀 산화물을 첨가한 경우 425 nm 에서 피크를 나타내었으며, 이는 본 발명에 의한 CuPt 금속 나노 입자로 기능화된 그래핀 산화물이 오르토페닐렌디아민의 산화 반응의 촉매로 작용했다는 것을 나타낸다.
종횡비가 1 인 실시예 4-1 의 CuPt 금속 나노 입자로 기능화된 그래핀 산화물이 종횡비가 5 인 실시예 4-2, 종횡비가 10 인 실시예 4-3 에 비해서 매우 높은 촉매 활성을 나타냈다.

Claims (11)

  1. i) 금속 나노 입자를 제조하는 단계;
    ii) 상기 금속 나노 입자를 아자이드기를 포함하는 티올 말단 리간드와 반응시켜 상기 금속 나노 입자의 표면을 아민기로 기능화시키는 단계;
    iii) 그래핀 산화물을 준비하고, 표면을 알킨기로 기능화시키는 단계; 및
    iv) 클릭 반응에 의하여 상기 알킨기로 기능화된 그래핀 산화물에 상기 티올 말단 아자이드기를 포함하는 리간드로 기능화된 금속 나노 입자가 고정화되는 단계;를 포함하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 철, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐, 코발트, 이의 합금 및 이의 산화물로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 철, 니켈, 구리, 금, 백금, 팔라듐, 및 코발트로 이루어진 그룹에서 선택되는 2개의 금속 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 나노 와이어(nanowire), 나노 튜브(nanotube) 또는 나노 로드(nanorod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 CuPt, CoPt3, PtNi, CuPd, FePt, 및 CuAu 로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 i) 단계의 금속 나노 입자는 종횡비가 1인 나노 로드인 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 i) 단계의 금속 나노 입자의 표면은 표면안정화제로 코팅되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 표면 안정화제는 라우르산, 올레익산, 올레일아민산, 및 리놀렌산으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 iv) 단계의 클릭 반응은 CuBr 을 촉매로 하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 제조 방법에 의하여 제조된 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는 CuPt 나노 로드 인 것을 특징으로 하는 금속 나노 입자-그래핀 산화물 복합체.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103951917A (zh) * 2014-04-29 2014-07-30 上海交通大学 柔性高介电聚合物复合材料及其制备方法
CN111423292A (zh) * 2019-12-31 2020-07-17 北京理工大学 一种金属叠氮化物石墨烯复合物及制备方法
CN112812754A (zh) * 2021-02-07 2021-05-18 广西师范大学 一种苯乙炔功能化石墨烯/铜复合导热材料及其制备方法
CN113563759A (zh) * 2021-07-14 2021-10-29 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种石墨烯与纳米银的复合材料及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACS Nano, 2010, Vol. 4 (11), pp 6425-6432. *
Journal of Hazardous Materials, 2011, Vol. 186, pages 921-931. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103951917A (zh) * 2014-04-29 2014-07-30 上海交通大学 柔性高介电聚合物复合材料及其制备方法
CN111423292A (zh) * 2019-12-31 2020-07-17 北京理工大学 一种金属叠氮化物石墨烯复合物及制备方法
CN112812754A (zh) * 2021-02-07 2021-05-18 广西师范大学 一种苯乙炔功能化石墨烯/铜复合导热材料及其制备方法
CN112812754B (zh) * 2021-02-07 2021-07-16 广西师范大学 一种苯乙炔功能化石墨烯/铜复合导热材料及其制备方法
CN113563759A (zh) * 2021-07-14 2021-10-29 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种石墨烯与纳米银的复合材料及制备方法
CN113563759B (zh) * 2021-07-14 2022-11-25 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种石墨烯与纳米银的复合材料及制备方法

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