KR101347530B1 - 전도성 나노복합체 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
수열처리 또는 마이크로 웨이브 처리에 의해 표면에 하나 이상의 관능기가 형성된 탄소나노튜브에 고분자성 이온 액체를 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅하여 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 나노복합체의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅하여 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 나노복합체의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전도성이 향상된 나노복합체의 제조 방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 나노복합체에 관한 것이다.
전기전도도가 우수한 것으로 알려져 있는 탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 감기는 각도와 구조에 따라 금속성과 반도체성 성질을 동시에 가지고 있고, 벽을 이루고 있는 결합수에 따라 크게 단일역 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube: SWNT)와 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube: MWNT)로 분류된다. 이러한 탄소나노튜브는 자체적으로 전기전도도가 매우 높아 투명 전극 재료 등 디스플레이 산업에 응용하려는 시도가 이루어지고 있다.
이러한 탄소나노튜브를 기저 물질 표면에 도포하여 기저 물질 표면에 탄소나노튜브층을 형성해야 하는데, 실제 이를 사용함에 있어 문제점이 발생한다. 탄소나노튜브를 포함하는 코팅액을 제조하여 기저 물질 표면에 탄소나노튜브를 형성할 경우 탄소나노튜브 자체가 기저 물질과의 접착력이 없기 때문에 코팅액 제조 시 기저 물질과의 접착력 증진을 위해 유무기 바인더를 함께 사용해야 한다. 이와 같이 코팅액 제조 시 유무기 바인더를 함께 혼합하면 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층이 기저 물질 표면에 단단하게 접착될 수는 있다. 그러나 이러한 경우, 탄소나노튜브와 바인더 물질이 균일하게 혼합되면 탄소나노튜브와 탄소나노튜브 사이에 전기절연성의 바인더 성분이 존재하게 되는데, 이 전기절연성의 바인더 성분 때문에 전체 코팅층의 전기전도도가 저하되는 문제가 발생한다.
상술한 문제점을 보완하기 위한 방법의 하나로 탄소나노튜브를 포함하는 코팅액 제조 시 전도성 고분자를 함께 혼합하는 방법이 사용되기도 한다. 이때 가장 많이 사용되는 전도성 고분자가 독일 H. C. Starck사의 전도성 고분자인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜, PEDOT)이다. 그러나, 이 방법 또한, 문제점을 가지고 있다. 즉, 전도성 고분자와 탄소나노튜브를 단순하게 혼합하면 전도성 고분자 성분과 탄소나노튜브의 성분이 미세하게 서로 분리되어 코팅층을 보면 결국 전도성 고분자 부분과 탄소나노튜브 부분으로 분리되어 존재하기 때문에 탄소나노튜브를 포함하는 코팅층의 전도도 증진 효과가 크지 않다는 단점이 있다.
또한, 탄소나노튜브를 포함하는 전도성 코팅액을 제조할 경우 탄소나노튜브를 물 또는 알코올 등 적당한 용매에 균일하게 분산시켜야 하는데, 이때 많은 문제가 발생한다. 탄소나노튜브를 이용한 전도성 코팅액은 주로 탄소나노튜브와 일반 절연성 바인더 또는 전도성 고분자를 단순히 혼합한 복합체 형태로 제조되는데, 이때 탄소나노튜브의 강한 반데르발스 힘(Van der waals force)에 의해서 혼합된 바인더 또는 코팅액 내에서 응집되기 쉽고, 응집 발생 시 높은 전기전도도를 띠기 힘들어지며, 탄소나노튜브의 크기 또한 마이크로미터 사이즈로 증가하기 때문에 광투과도가 감소하게 된다.
탄소나노튜브를 포함하는 전도성 코팅액 제조시 이러한 응집 문제를 해결하기 위해 코팅층의 전기전도도를 증진시키기 위한 연구가 많이 이루어져 왔는데, 주로 탄소나노튜브의 표면에 분산 용매와 상용성이 높은 관능기를 도입하는 화학적 방법과 탄소나노튜브 분산 용액에 계면활성제 또는 분산제를 첨가하는 방법이 일반적이다. 그러나 이러한 방법은 분산성을 증가시킬 수는 있지만 결국 전기절연성인 성분의 함량 증가로 인해 결국 코팅층의 전기전도도를 증가시키는데 한계가 있다.
본 발명에서는 고분자성 이온 액체와의 반응을 통해 탄소나노튜브의 분산성을 향상시키고, 상기 분산성이 향상된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 복합화시켜 전도성이 향상된 나노복합체를 제조하는 방법 및 상기 제조 방법에 의해 제조된 나노복합체를 제공할 수 있다.
본 발명은 수열처리 또는 마이크로 웨이브 처리에 의해 표면에 하나 이상의 관능기가 형성된 탄소나노튜브에 고분자성 이온 액체를 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅하여 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 나노복합체의 제조 방법에 관한 것이다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 아릴기, 탄소수 1 내지 6의 비닐기, 탄소수 1 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기를 나타낸다.
구체적으로, R1, R2 및 R3는 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 보다 구체적으로 수소일 수 있다.
또한, 구체적으로, R4는 탄소수 1 내지 6의 비닐기일 수 있으며, 보다 구체적으로, R4는 탄소수 2의 비닐기일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 나노복합체의 제조 방법을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 나노복합체, 즉, 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체는 전술한 바와 같이, 탄소나노튜브에 고분자성 이온 액체를 반응시킨 후, 전도성 고분자를 코팅시켜 제조할 수 있다.
본 발명에서 탄소나노튜브의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 분산성을 높이고, 고분자성 이온 액체와의 반응을 용이하게 수행하기 위하여 표면에 관능기가 형성될 수 있으며, 상기 관능기의 형성은 수열처리 또는 마이크로 웨이브 처리를 통해 수행할 수 있다. 수열처리 또는 마이크로 웨이브 처리된 탄소나노튜브는 종래의 산 처리된 탄소나노튜브에 비해 고분자성 이온 액체와의 반응성이 우수하며, 분산성이 우수하다는 장점이 있다.
본 발명에서 탄소나노튜브의 수열처리 시 사용하는 용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 과산화수소 및 암모니아 수용액의 혼합액을 사용할 수 있다. 이 때, 혼합액 내에서 과산화수소 및 암모니아 수용액의 부피비는 1:0.1 내지 1:10일 수 있다. 상기 부피비에서 수열처리가 용이하게 수행될 수 있다.
상기 수열처리는 150 내지 200℃에서 5 내지 20 시간 동안 수행할 수 있다. 상기 온도 범위 및 시간에서 수열처리가 용이하게 수행되며, 수열처리된 탄소나노튜브의 분산성 및 반응성이 우수하다.
또한, 본 발명에서 탄소나노튜브의 마이크로 웨이브 처리는 산 용액에서 수행될 수 있다. 상기 산 용액은 질산, 황산 및 염산 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 질산 및 황산의 혼합액을 사용할 수 있다. 이 때, 질산 및 황산의 부피비는 1:1 내지 1:10 일 수 있으며, 구체적으로는 1:2 내지 1:5일 수 있다. 상기 산 용액에서 마이크로 웨이브 처리가 용이하게 수행될 수 있다.
상기 마이크로 웨이브 처리는 150 내지 200℃에서 1 내지 20 분 동안 수행할 수 있다. 상기 온도 범위 및 시간에서 마이크로 웨이브 처리가 수행되며, 수열처리된 탄소나노튜브의 분산성 및 반응성이 우수하다.
또한, 마이크로 웨이브 처리시 주파수는 2000 내지 3000 MHz, 구체적으로 2300 내지 2600 MHz일 수 있다.
상기와 같이 탄소나노튜브에 수열처리 또는 마이크로 웨이브 처리를 수행하면, 상기 탄소타노튜브의 표면에 하나 이상의 관능기가 형성되며, 상기 관능기에 의해 탄소나노튜브의 분산성이 향상된다.
이 때, 상기 탄소나노튜브의 표면에 형성되는 관능기의 종류는 고분자성 이온 액체와 결합을 형성하는 한 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는 상기 관능기가 카르복실기, 포스페이트기, 설페이트기, 설포네이트기, 티오카보네이트기, 디티오카보네이트기, 티오카르복실레이트기 또는 디티오카르복실레이트기일 수 있으며, 구체적으로는 카르복실기 일 수 있다.
본 발명에 따른 나노복합체의 제조 방법은 표면에 관능기가 형성된 탄소나노튜브(CNT)에 고분자성 이온 액체(Polymeric ionic liquid, PIL)를 반응시켜 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 제조되는 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체는 상기 화학식 1로 표시될 수 있다. 본 발명에서 고분자 화합물은 고분자성 이온 액체가 탄소나노튜브와 결합하여 형성되므로, 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체는 CNT/PIL이라 할 수도 있다.
본 발명에서 고분자성 이온 액체는 탄소나노튜브의 표면에 형성된 관능기와 반응하여 결합을 형성한다.
여기서, 고분자성 이온 액체는 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드 및 이들의 변성 이온성 액체로써 구조적으로 비닐, 알릴, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 등의 중합 가능한 이중결합 부분을 가지고 있는 알킬이미다졸리움 또는 알킬피리디늄, 알킬피롤리디늄, 알킬피리다지늄, 알킬피리미디늄, 알킬피라지늄, 알킬피라졸륨, 알킬피페리디늄, 알킬피페리지늄, 알킬티아졸륨, 알킬옥사졸륨, 알킬트리아졸륨, 알킬몰폴리늄, 알킬포스포늄, 알킬암모늄 및 이들의 유도체 형태의 모노머를 포함할 수 있다
구체적으로, 본 발명에서는 고분자성 이온성 액체로 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드(vinylimidazole bromide, VEIM-Br)를 사용할 수 있으며, 상기 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드는 비닐이미다졸 및 브로모에탄을 반응시켜 제조할 수 있다.
본 발명에서 고분자성 이온 액체의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 관능기가 형성된 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 1 내지 1000 중량부의 함량으로 사용할 수 있다.
상기 관능기가 형성된 탄소나노튜브 및 고분자성 이온 액체의 반응은 반응의 안전성을 위하여 질소분위기에서 수행될 수 있다. 또한, 반응 온도는 50 내지 100℃일 수 있으며, 5 내지 20 시간 동안 반응을 수행할 수 있다. 상기 온도 범위 및 시간에서 반응이 용이하게 수행될 수 있다.
상기 반응에 의해 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체가 제조되며, 상기 복합체는 우수한 분산성을 나타낸다. 반응 시 표면에 관능기가 형성되지 않은 탄소나노튜브를 사용할 경우, 탄소나노튜브와 고분자성 이온 액체는 물리적인 흡착이 상대적으로 약한 결합을 형성하여, 세척 시 고분자성 이온 액체가 제거되는 문제점이 발생할 우려가 있다.
본 발명에 따른 나노복합체의 제조 방법은 상기 단계에 의해 제조된 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅하여 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명에서는 상기 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅함으로써, 최종 제조되는 복합체의 전도성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 전도성 고분자의 종류는 종류는 특별히 제한되지 않으며, 공지의 전도성 고분자라면 어떠한 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 구체적으로, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리인돌, 폴리피렌. 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌 및 폴리에틸렌디옥시티오펜으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 폴리에틸렌디옥시디오펜(PEDOT)일 수 있다.
본 발명에서 전도성 고분자의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체 100 중량부에 대하여 100 내지 300 중량부, 구체적으로는 150 내지 250 중량부일 수 있다. 상기 전도성 고분자는 최종 제조되는 나노복합체 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부, 구체적으로는 40 내지 60 중량부로 코팅될 수 있다.
상기 전도성 고분자의 코팅을 위해서는 먼저 단분자 용액을 제조한 후 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 중합시키게 된다. 단분자 용액은 용매에 중합하고자 하는 전도성 고분자의 모노머의 단분자와 FeCl3 등과 같은 지지 전해질(supporting electrolyte)를 첨가하고 교반시켜 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 단분자 용액에 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체를 10 내지 30 시간 동안 반응시켜 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체, 즉 본 발명에 따른 나노복합체를 최종 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 전술한 제조 방법에 의해 제조된 나노복합체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 나노복합체는 우수한 전도성 및 분산성을 가진다.
본 발명에 따른 나노복합체는 가스센싱 물질, 투명전극, 연료전지용 촉매, 금속입자 또는 효소를 담지하는 담지체, 전자파차폐 재료, 대전방지용 재료, 태양전지, 평판용 디스플리이 등에 용이하게 이용될 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 복합체는 우수한 분산성 및 전도성을 나타내며, 가스센싱 물질 등에 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 나노복합체의 구조를 나타낸다.
도 2는 실시예 1 및 2에 의해 제조된 탄소나노튜브의 TEM 관찰 사진을 나타낸다.
도 3은 실시예 3 및 비교예에서 제조된 복합체의 분산안정성을 비교한 사진이다.
도 4는 실시예 3 및 비교예에서 제조된 복합체의 표면저항값을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1 및 2에 의해 제조된 탄소나노튜브의 TEM 관찰 사진을 나타낸다.
도 3은 실시예 3 및 비교예에서 제조된 복합체의 분산안정성을 비교한 사진이다.
도 4는 실시예 3 및 비교예에서 제조된 복합체의 표면저항값을 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 나노복합체의 구조를 나타낸다.
상기 도 1에 나타난 바와 같이, 나노복합체는 탄소나노튜브의 표면에 하나 이상의 고분자 화합물이 결합되어 있으며(탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체), 그 주위에 전도성 고분자가(PEDOT) 코팅된 구조를 지닌다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 더 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 상세한 설명을 위한 것일 뿐 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
실시예
실시예 1. 탄소나노튜브 표면에 관능기 형성
(1) 수열처리를 통한 관능기 형성
과산화수소(H2O2) 및 암모니아 수용액(NH4OH)의 부피비가 1:1인 수용액에 증류수를 첨가한 후, 탄소나노튜브를 넣고 상온에서 4시간 동안 교반시킨 뒤 170℃ 및 12시간 동안 수열합성을 진행하고 세척한 후 건조하였다.
(2) 마이크로 웨이브 처리를 통한 관능기 형성
질산 및 황산의 부피비가 1:3인 산 용액에 탄소나노튜브를 넣고 교반한 뒤, 175℃에서 10분 동안 마이크로 웨이브 처리한 후 20분 동안 디핑(dipping)하였다. 후에 세척하여 중성화시킨 후 건조하였다.
마이크로 웨이브 처리시 주파수는 2450 MHz로 고정시켰으며, 마이크로 웨이브의 파워는 300 또는 600 W였다. 또한, 압력은 150 PSI로 유지하였다.
실시예 2. 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체 제조
1-비닐이미다졸(1-vinylimidazole)에 브로모에탄(bromoethane)을 첨가한 후 16시간 동안 리플럭싱하여 1-비닐-3-에틸이미다졸륨 브로마이드(1-vinyl-3-ethylimidazolium bromide, VEIM-Br)을 제조하였다. 상기 VEIM-Br 3g을 실시예 1에서 제조된 관능기가 형성된 탄소나노튜브 0.03g과 혼합하고 2-메틸프로피오니트릴(2-methylpropionitrile)과 70℃에서 10시간 동안 질소분위기하에서 교반시켰다.
실시예 3. 탄소나노튜브/고분자 화합물/전도성 고분자 복합체 제조
실시예 2에서 제조된 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체 0.25g에 lithium bis(trifloromethanesulfonyl) amide를 넣어 이온교환을 시킨 후 EDOT 0.5g과 FeCl3를 넣어 24 시간 동안 중합을 진행하여 탄소나노튜브/고분자 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하였다.
비교예 1. CNT/PEDOT(탄소나노튜브/전도성 고분자) 복합체 제조
어떠한 처리도 하지 않은 탄소나노튜브에 PEDOT 용액을 1시간 동안 교반하고, 10분 동안 초음파 처리하여 및 오리지널 CNT/PEDOT 복합체를 제조한 후, PET 필름에 스핀 코팅법으로 코팅하였다.
비교예 2. 산처리된 CNT/PEDOT(산처리된 탄소나노튜브/전도성 고분자) 복합체 제조
질산 및 황산의 부피비가 3:1인 산 용액에 탄소나노튜브를 넣고 80℃에서 3시간 동안 리플럭싱하여 산처리된 탄소나노튜브를 제조하였다. 이것을 PEDOT 용액과 1시간 동안 교반하고, 10분 동안 초음파 처리하여 및 산처리된 CNT/PEDOT 복합체를 제조한 후, PET 필름에 스핀 코팅법으로 코팅하였다.
본 발명에서 도 2는 수열처리(실시예 1 (1), 마이크로 웨이브 처리(실시예 1 (2)) 및 고분자성 이온 액체 처리(실시예 2)된 탄소나노튜브의 TEM 관찰 사진이다. 도 1(a)는 수열처리된 탄소나노튜브의 TEM 관찰 사진이며, 도 1(b)는 마이크로 웨이브 처리된 탄소나노튜브의 TEM 관찰 사진 이며, 도 1(c)는 고분자성 이온 액체(PIL) 처리된 탄소나노튜브의 TEM 관찰 사진이다.
상기 도 2에 나타난 바와 같이, 탄소나노튜브를 수열처리 또는 마이크로 웨이브 처리한 경우보다, 고분자성 이온 액체 처리한 경우, 상기 탄소나노튜브의 분산성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명에서 도 3은 실시예 3에서 제조된 복합체와 비교예 1, 비교예 2에서 제조된 복합체의 분산안정성을 비교한 사진이다. 도 2(a), 도 2(b), 도 2(c)는 각각 CNT/PEDOT 복합체(비교예 1), 산처리된 CNT/PEDOT 복합체(비교예 2) 및 탄소나노튜브/PIL/ PEDOT 복합체(실시예 3)로 분산 후 72시간이 경과한 후의 상태이다.
상기 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소나노튜브/PIL/ PEDOT 복합체의 분산안정성이 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에서 도 4 및 표 1은 실시예 및 비교예를 통해 제조된 복합체의 표면저항값을 나타내는 그래프 및 표이다.
상기 복합체들의 표면저항값은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체를 PET 필름에 스핀코팅법으로 코팅한 후, 4 포인트브로브 표면저항 측정기를 이용하여 측정하였다.
| coating number sample name |
3 | 5 | 10 | 15 |
| Original CNT/PEDOT | 327960 | 53071.67 | 14435 | 4442 |
| Acid CNT/PEDOT | 324463 | 49577 | 14210 | 4383 |
| Microwave CNT/PIL/PEDOT | 224463 | 39577 | 8278 | 3383 |
| Microwave CNT/PEDOT | 204125 | 35125 | 5612 | 2663.25 |
| CNT/PIL/PEDOT | 177960 | 33071.67 | 5712 | 2442 |
| Hydrothermal CNT/PIL/PEDOT | 89542 | 24681 | 1849 | 1258 |
| Microwave CNT/PIL/PEDOT | 77645 | 20513 | 1754 | 1142 |
상기 도 4 및 표 1에서 Original CNT/PEDOT는 비교예 1에 의해 제조된 복합체를, Acid CNT/PEDOT는 비교예 2에 의해 제조된 복합체를, Hydrothermal CNT/PIL/PEDOT 및 Microwave CNT/PIL/PEDOT는 실시예 3에 의해 제조된 복합체를 나타내고, Microwave CNT/PIL/PEDOT 및 Microwave CNT/PEDOT는 탄소나노튜브에 고분자성 이온 액체를 처리하지 않은 경우의 복합체를 나타내며, CNT/PIL/PEDOT는 탄소나노튜브에 열수처리 및 마이크로 웨이브 처리를 수행하지 않은 경우의 복합체를 나타낸다.
도 3 및 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 복합체의 표면저항이 우수함을 확인할 수 있다. 일반적으로 표면저항값이 작으면, 전도성이 우수하므로, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 복합체는 우수한 전도성을 가진다는 것을 확인할 수 있다.
Claims (13)
150 내지 200℃에서 5 내지 20시간 동안의 수열처리 또는 150 내지 200℃에서 1 내지 20 분 동안의 마이크로 웨이브 처리에 의해 표면에 하나 이상의 관능기가 형성된 탄소나노튜브에 고분자성 이온 액체를 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅하여 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 나노복합체의 제조 방법:
<화학식 1>
상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 아릴기, 탄소수 1 내지 6의 비닐기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기를 나타낸다.
상기 탄소나노튜브/고분자 화합물 복합체에 전도성 고분자를 코팅하여 탄소나노튜브/고분자성 화합물/전도성 고분자 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 나노복합체의 제조 방법:
<화학식 1>
상기 화학식 1에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 아릴기, 탄소수 1 내지 6의 비닐기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시기를 나타낸다.
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제 1 항에 있어서,
관능기는 카르복실기, 포스페이트기, 설페이트기, 설포네이트기, 티오카보네이트기, 디티오카보네이트기, 티오카르복실레이트기 또는 디티오카르복실레이트기인 나노복합체의 제조 방법.
관능기는 카르복실기, 포스페이트기, 설페이트기, 설포네이트기, 티오카보네이트기, 디티오카보네이트기, 티오카르복실레이트기 또는 디티오카르복실레이트기인 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
고분자성 이온 액체는 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드 및 이들의 변성 이온성 액체로, 구조적으로 비닐, 알릴, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 등의 중합 가능한 이중결합 부분을 가지고 있는 알킬이미다졸리움 또는 알킬피리디늄, 알킬피롤리디늄, 알킬피리다지늄, 알킬피리미디늄, 알킬피라지늄, 알킬피라졸륨, 알킬피페리디늄, 알킬피페리지늄, 알킬티아졸륨, 알킬옥사졸륨, 알킬트리아졸륨, 알킬몰폴리늄, 알킬포스포늄, 알킬암모늄 및 이들의 유도체 형태의 모노머를 포함하는 나노 복합체의 제조 방법.
고분자성 이온 액체는 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드 및 이들의 변성 이온성 액체로, 구조적으로 비닐, 알릴, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트 등의 중합 가능한 이중결합 부분을 가지고 있는 알킬이미다졸리움 또는 알킬피리디늄, 알킬피롤리디늄, 알킬피리다지늄, 알킬피리미디늄, 알킬피라지늄, 알킬피라졸륨, 알킬피페리디늄, 알킬피페리지늄, 알킬티아졸륨, 알킬옥사졸륨, 알킬트리아졸륨, 알킬몰폴리늄, 알킬포스포늄, 알킬암모늄 및 이들의 유도체 형태의 모노머를 포함하는 나노 복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
고분자성 이온 액체는 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드인 나노복합체의 제조 방법.
고분자성 이온 액체는 비닐-에틸이미다졸륨 브로마이드인 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
관능기가 형성된 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 고분자성 이온 액체를 1 내지 1000 중량부 사용하는 나노복합체의 제조 방법.
관능기가 형성된 탄소나노튜브 1 중량부에 대하여 고분자성 이온 액체를 1 내지 1000 중량부 사용하는 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
관능기가 형성된 탄소나노튜브 및 고분자성 이온 액체의 반응은 질소분위기에서 50 내지 100℃ 및 5 내지 20 시간 동안 수행하는 나노복합체의 제조 방법.
관능기가 형성된 탄소나노튜브 및 고분자성 이온 액체의 반응은 질소분위기에서 50 내지 100℃ 및 5 내지 20 시간 동안 수행하는 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
전도성 고분자는 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리인돌, 폴리피렌. 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌 및 폴리에틸렌디옥시티오펜으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 나노복합체의 제조 방법.
전도성 고분자는 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리인돌, 폴리피렌. 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌 및 폴리에틸렌디옥시티오펜으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시디오펜(PEDOT)인 나노복합체의 제조 방법.
전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시디오펜(PEDOT)인 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
전도성 고분자는 나노복합체 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부로 코팅되는 나노복합체의 제조 방법.
전도성 고분자는 나노복합체 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부로 코팅되는 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
전도성 고분자와의 코팅은 10 내지 30 시간 동안 수행하는 나노복합체의 제조 방법.
전도성 고분자와의 코팅은 10 내지 30 시간 동안 수행하는 나노복합체의 제조 방법.
제 1 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 나노복합체.
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| CN105236766B (zh) * | 2015-09-14 | 2017-09-26 | 西安科技大学 | 一种水热自组装制备聚苯胺电致变色薄膜的方法 |
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| KR20110064317A (ko) * | 2009-12-07 | 2011-06-15 | 광 석 서 | 탄소나노튜브-고분자 이온성 액체 복합체 및 이를 이용하여 제조되는 탄소나노튜브-전도성 고분자 복합체 |
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2012
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| 탄소나노튜브 분산 기술, 한국과학기술정보연구원, 2005, 페이지 14-16. * |
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