KR101465205B1 - A preparing method of graphene using a surfactant containing aromatic functional group - Google Patents

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KR101465205B1 KR1020140027042A KR20140027042A KR101465205B1 KR 101465205 B1 KR101465205 B1 KR 101465205B1 KR 1020140027042 A KR1020140027042 A KR 1020140027042A KR 20140027042 A KR20140027042 A KR 20140027042A KR 101465205 B1 KR101465205 B1 KR 101465205B1
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이효영
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a reduced graphene oxide using a surfactant containing an aromatic functional group, and to a reduced graphene oxide manufactured by the method. A graphene sheet, manufactured by reduction of graphene oxide (GO) by comprising the steps of manufacturing a graphene oxide dispersion solution including a surfactant containing two or more aromatic functional groups and a graphene oxide; obtaining a reduced graphene oxide laminate containing two or more aromatic functional groups by reducing the graphene oxide dispersion solution; and manufacturing multilayered reduced graphene oxide by dispersing the reduced graphene oxide laminate containing two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent, can be non-covalent functional group under a condition of existence of the surfactant according to the present invention, and the reduced graphene oxide (rGO) containing the surfactant obtained as the result can be stably dispersed in water.

Description

방향족 작용기를 함유하는 계면활성제를 이용한 그래핀 제조 방법{A PREPARING METHOD OF GRAPHENE USING A SURFACTANT CONTAINING AROMATIC FUNCTIONAL GROUP}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for preparing graphene using a surfactant containing an aromatic functional group,

본원은, 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제를 이용한 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법, 및 상기 방법에 의해 제조되는 환원된 그래핀 옥사이드에 관한 것이다. The present invention relates to a process for preparing reduced graphene oxide using an aromatic functional group-containing surfactant, and a reduced graphene oxide produced by the process.

그래핀은, 경질(rigid)의 2D 구조에서 기인하는 그래핀의 독특한 물리적 특성 및 나노일렉트로닉스(nanoelectronics), 에너지 저장 재료, 폴리머 조성 재료, 및 센싱(sensing) 분야에서의 잠재적인 응용 가능성 때문에 큰 관심을 불러 일으켰다. 양질의 그래핀 시트를 대량으로 제조하기 위해 개발되고 있는 기술 중 기계적 박리법은 기초적인 연구를 위한 순수한 그래핀 시트를 제조하기 위해 사용되어 왔으나, 기계적 박리법은 그래핀의 대량 제조에는 적합하지 않다. 따라서, 그래핀 시트의 대량 합성이 가능한 대안적인 방법을 개발하는 것은 여전히 도전 과제로 남아 있다. 또한, 그래핀 나노시트의 소수성 성질 및 용매 내에서 응집하려는(agglomerate) 성향은, 그래핀 제조 방법의 개발을 저해하는 요소이며, 다양한 응용분야에 있어 그래핀의 잠재적인 응용 가능성을 크게 제한한다. 최근에, 박리된 그래핀 옥사이드의 환원에 의하여 대량의 그래핀 시트를 생산할 수 있다는 것이 보고되었다. 또한, 그래핀 시트는 양친매성(amphiphilic) 폴리머 및 모노머 계면활성제에 의하여 안정화될 수 있어, 이러한 계면활성제의 존재 하에 안정한 그래핀 분산액을 형성한다는 것이 보고되었다. 그러나, 계면활성제의 존재 하에 안정한 그래핀 분산액을 형성한 후에, 분산액에서 계면활성제를 제거하는 것이 매우 어렵기 때문에 대부분의 그래핀의 응용 분야에 있어 계면활성제의 사용은 일반적으로 바람직하지 않다. 종래 기능기화된 그래핀 시트는 계면활성제를 사용하지 않고 그래핀 옥사이드를 열 팽창(thermal expansion)시켜 제조되어 왔으며, 알킬아민에 의해 화학적으로 개질된 그래핀의 안정한 분산액 또한 보고되었다. 그러나, 전자의 열처리 방법(thermal method)은 용액 공정에 제한이 있고, 후자의 아민 도핑 방법은 그래핀의 순도 때문에 응용이 제한된다. 따라서, 디바이스에 응용하기 위한 그래핀 시트의 기능기화(functionalization)에 있어서, 그래핀 나노시트의 분산성 및 자기-조립 특성을 증대시키는 것이 중요한 이슈가 되었다. 그러나, 방향족 유기 분자들이 유기 화학에서 매우 일반적으로 사용되는 시약임에도 불구하고, 방향족 유기 분자를 이용하는 π-π 상호작용(interaction)을 통한 그래핀 시트의 비공유 기능기화(functionalization)는 종래 보고된 바 없다. 또한, 그래핀의 표면 부착(surface attachment) 또는 가공에 있어서, 계면활성제를 사용한 후 계면활성제를 제거하는 것에 대한 보고는 없었다.Graphene has great interest in the unique physical properties of graphene due to its rigid 2D structure and its potential applications in the fields of nanoelectronics, energy storage materials, polymer composites materials, and sensing . Among the technologies developed for the mass production of high quality graphene sheets, the mechanical stripping method has been used to produce pure graphene sheets for basic research, but the mechanical stripping method is not suitable for mass production of graphene . Therefore, developing alternative methods capable of mass synthesis of graphene sheets remains a challenge. In addition, the hydrophobic nature of the graphene nanosheet and the tendency to agglomerate in the solvent is a limiting factor in the development of the graphene fabrication process and severely limits the potential applicability of graphene in a variety of applications. Recently, it has been reported that a large amount of graphene sheet can be produced by the reduction of exfoliated graphene oxide. It has also been reported that graphene sheets can be stabilized by amphiphilic polymers and monomeric surfactants to form stable graphene dispersions in the presence of such surfactants. However, the use of surfactants in most applications of graphene is generally undesirable, since it is very difficult to remove the surfactant in the dispersion after formation of the stable graphene dispersion in the presence of the surfactant. Conventionally functionalized graphene sheets have been prepared by thermal expansion of graphene oxide without the use of surfactants, and stable dispersions of chemically modified graphene by alkylamines have also been reported. However, the thermal method of electrons is limited in the solution process, and the latter amine doping method is limited in application due to the purity of graphene. Therefore, in the functionalization of graphene sheets for application to devices, it has become an important issue to increase the dispersibility and self-assembling properties of graphene nanosheets. However, despite the fact that aromatic organic molecules are very commonly used reagents in organic chemistry, the non-covalent functionalization of graphene sheets through π-π interactions using aromatic organic molecules has not been previously reported . In addition, there has been no report on the removal of surfactants after the use of surfactants in the surface attachment or processing of graphene.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2013-0011099호가 있으며, 그래핀 분산액 및 그 제조 방법이 개시되어 있으나 여전히 상기의 단점들을 가지고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0011099 discloses a related art document, and discloses a graphene dispersion and a manufacturing method thereof, but still has the disadvantages described above.

이에 본원은, 2개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제를 이용하는, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법, 및 상기 방법에 의해 제조되는 환원된 그래핀 옥사이드를 제공하고자 한다. Accordingly, the present disclosure provides a process for preparing reduced graphene oxide using a surfactant containing two or more aromatic functional groups, and a reduced graphene oxide produced by the process.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제 및 그래핀 옥사이드를 포함하는 그래핀 옥사이드 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시켜 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수득하는 단계; 및, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수성 용매 중에 분산시켜 다층의 환원된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계를 포함하는, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법을 제공한다.A first aspect of the present invention is a process for preparing a graphene oxide dispersion comprising: preparing a graphene oxide dispersion comprising a surfactant containing at least two aromatic functional groups and graphene oxide; Reducing the graphene oxide dispersion to obtain a reduced graphene oxide laminate containing at least two aromatic functional groups; And a step of dispersing the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent to prepare a multilayered reduced graphene oxide, .

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조되는, 환원된 그래핀 옥사이드를 제공한다.A second aspect of the present invention provides a reduced graphene oxide produced by the process according to the first aspect of the present invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide: GO)의 환원에 의하여 제조된 그래핀 시트는 본원에 따른 계면활성제의 존재 하에서 비공유 기능기화 될 수 있고, 상기 결과로 수득되는 상기 계면활성제를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드(reduced Graphene Oxide: rGO)는 물 중 안정하게 분산될 수 있다. 상기 계면활성제를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드는 X-선 회절 분석(X-ray diffraction analysis: XRD)을 이용하여 관찰된 것처럼 긴 층간 거리(interlayer distance)를 나타낼 수 있다. 상기 계면활성제는 그래핀 특성에 영향을 미치지 않고 용매를 이용하여 반복적으로 세척함으로써 완전히 제거될 수 있다.According to the above-described task solution of the present invention, a graphene sheet produced by reduction of graphene oxide (GO) can be non-covalently functionalized in the presence of the surfactant according to the present invention, and the resultant Reduced graphene oxide (rGO) containing a surfactant can be dispersed stably in water. The reduced graphene oxide containing the surfactant may exhibit a long interlayer distance as observed using X-ray diffraction analysis (XRD). The surfactant can be completely removed by repeatedly washing with a solvent without affecting the graphene properties.

본원의 일 구현예에 따르면, 그래핀 특성에 영향을 주지 않고 완전히 제거될 수 있는 계면활성제를 이용하여 환원된 그래핀 옥사이드를 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a reduced graphene oxide can be prepared using a surfactant that can be completely removed without affecting the graphene properties.

또한, 본원의 일 구현예에서 기술된 방법을 확장하여 유기 용매 내에서 안정하게 분산된 환원된 그래핀 옥사이드를 수득할 수 있다. 따라서, 물뿐만 아니라 유기 용매 내에서 분산된 환원된 그래핀 옥사이드 나노 시트를 대량으로 용이하게 제조할 수 있다. 이와 같이 층간 거리가 길고, 계면활성제가 제거된 환원된 그래핀 옥사이드를 제조함으로써, 유연성 있는 전극, 바이오센서, 및 수소 저장 디바이스를 제조함에 있어서 비공유 기능기화된 그래핀이 유용하게 사용될 수 있다.In addition, the method described in one embodiment herein can be extended to obtain stably dispersed reduced graphene oxide in an organic solvent. Therefore, a large amount of reduced graphene oxide nanosheets dispersed in an organic solvent as well as water can be easily produced. In this way, graphene-free graphene can be usefully used in manufacturing flexible electrodes, biosensors, and hydrogen storage devices by producing reduced graphene oxide having a long interlayer distance and a surfactant removed.

도 1a는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된, 바이놀 염을 함유하는 rGO 및 rGO의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 1b는, 대조로서 rGO(왼쪽) 및 본원의 일 실시예에 따라 제조된 바이놀염을 함유하는 rGO (오른쪽)의 물 속에 분산된 이미지들이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 따라, 2 시간의 초음파(sonication)에 의해 제조된, 여러 가지의 상이한 용매에 대한 바이놀 염을 함유하는 rGO의 용해도 시험(1 mg/mL)의 결과물을 보여 주는 사진이다.
도 3a는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 GO의 C1s XPS 스펙트럼이다.
도 3b는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된, 바이놀 염을 함유하는 rGO의 C1s XPS 스펙트럼이다.
도 3c는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 rGO의 C1s XPS 스펙트럼이다.
도 3d는, 대조 샘플(rGO)의 C1s XPS 스펙트럼이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 바이놀 염의 고-분해능 C1s XPS 스펙트럼이다.
도 5a는, 본원의 일 실시예에 따른, 바이놀 염을 함유하는 rGO(적색) 및 rGO(흑색)의 분말 XRD 패턴이다.
도 5b는, 본원의 일 실시예에 따른 바이놀 염(적색) 및 바이놀(흑색)의 분말 XRD 패턴이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 따른 GO, 대조로서의 rGO, 및 그래파이트의 XRD 패턴이다.
도 7은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 GO(적색), 바이놀 염을 함유하는 rGO(청색), rGO(청록색), 바이놀(흑색), 바이놀 염(보라색), 및 대조 샘플(녹색, rGO)의 TGA 플럿이다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된, 바이놀 염을 함유하는 rGO(0.04 mg/mL) 및 바이놀 염(0.025 mg/mL)의 UV-vis 스펙트럼이다.
도 9a는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 바이놀 염을 함유하는 rGO(두께: 20 nm)의 AFM 이미지이다.
도 9b는, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 바이놀 염을 함유하는 rGO (두께: 1.2 nm)의 AFM 이미지이다.
도 10은, 본원의 일 실시예에 따라 제조된 (a) 바이놀 염을 함유하는 rGO 의 접촉각(73°)을 나타내는 이미지 및 (b) rGO 의 접촉각(86°)을 나타내는 이미지이다.
Figure 1A shows a schematic structure of rGO and rGO containing a banne salt prepared according to one embodiment of the present invention.
Figure Ib is images dispersed in water of rGO (right) as a control and rGO (right) containing a Biolon salt prepared according to one embodiment of the invention.
Figure 2 shows the results of a solubility test (1 mg / mL) of rGO containing a bannon salt for several different solvents, prepared by sonication for 2 hours, according to one embodiment of the invention This is a picture showing.
3A is a C1s XPS spectrum of GO prepared according to one embodiment of the present invention.
Figure 3b is a C1s XPS spectrum of rGO containing a bionol salt prepared according to one embodiment herein.
3c is a C1s XPS spectrum of rGO prepared according to one embodiment of the present application.
FIG. 3D is a C1s XPS spectrum of the control sample (rGO).
Figure 4 is a high-resolution C1s XPS spectrum of a bionol salt prepared according to one embodiment of the invention.
5A is a powder XRD pattern of rGO (red) and rGO (black) containing a bannol salt, according to one embodiment of the invention.
Figure 5b is a powder XRD pattern of a bannol salt (red) and a binol (black) according to one embodiment of the invention.
6 is an XRD pattern of GO, rGO as a control, and graphite according to one embodiment of the present application.
Figure 7 is a graphical representation of the results of a comparison of GO (red), rGO (blue), rGO (cyan), binol (black), bionol salt (purple) (Green, rGO).
Figure 8 is a UV-vis spectra of rGO (0.04 mg / mL) and a banol salt (0.025 mg / mL) containing a banol salt prepared according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9A is an AFM image of rGO (thickness: 20 nm) containing a bionol salt prepared according to one embodiment of the invention.
Figure 9b is an AFM image of rGO (thickness: 1.2 nm) containing a bionol salt prepared according to one embodiment of the invention.
10 is an image showing contact angle (73 °) of rGO containing (a) bannol salt prepared according to one embodiment of the present application and (b) contact angle (86 °) of rGO.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체에서, "그래핀"이라는 용어는 복수개의 탄소 원자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성한 것을 의미하는 것으로서, 상기 공유 결합으로 연결된 탄소 원자들은 기본 반복 단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다.  따라서, 상기 그래핀이 형성하는 시트는 서로 공유 결합된 탄소 원자들의 단일층으로서 보일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.  상기 그래핀이 형성하는 시트는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5 원환 및/또는 7 원환의 함량에 따라 달라질 수 있다.  또한, 상기 그래핀이 형성하는 시트가 단일층으로 이루어진 경우, 이들이 서로 적층되어 복수층을 형성할 수 있으며, 상기 그래핀 시트의 측면 말단부는 수소 원자로 포화될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. Throughout this specification, the term "graphene " means that a plurality of carbon atoms are linked together by a covalent bond to form a polycyclic aromatic molecule, wherein the carbon atoms linked by the covalent bond are 6-membered rings A 5-membered ring, and / or a 7-membered ring. Thus, the sheet formed by the graphene may be seen as a single layer of carbon atoms covalently bonded to each other, but may not be limited thereto. The sheet formed by the graphene may have various structures, and the structure may vary depending on the content of the 5-membered ring and / or the 7-membered ring which may be contained in the graphene. When the sheet formed by the graphene is a single layer, they may be laminated to form a plurality of layers, and the side end portion of the graphene sheet may be saturated with hydrogen atoms, but the present invention is not limited thereto.

본원 명세서 전체에서, "그래핀 옥사이드(Graphene Oxide)"라는 용어는 그래핀 산화물이라고도 불리우고, "GO"로 약칭될 수 있다.  단일층 그래핀 상에 카르복실기, 히드록시기, 또는 에폭시기 등의 산소를 함유하는 작용기가 결합된 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.  Throughout the specification, the term "Graphene Oxide" is also referred to as graphene oxide and may be abbreviated as "GO ". But it may include, but is not limited to, a structure in which a functional group containing oxygen such as a carboxyl group, a hydroxyl group, or an epoxy group is bonded on a single layer graphene.

본원 명세서 전체에서, "환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide)"라는 용어는 그래핀 산화물이 환원 과정을 거쳐 산소-함유 비율이 줄어든 것으로서, "rGO"로 약칭될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
Throughout this specification, the term "reduced graphene oxide" refers to a reduced amount of oxygen-containing graphene oxide through reduction process, but may be abbreviated as "rGO" have.

이하, 본원의 구현예들을 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail, but the present invention is not limited thereto.

본원의 제 1 측면은, 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제 및 그래핀 옥사이드를 포함하는 그래핀 옥사이드 분산액을 제조하는 단계; 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시켜 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수득하는 단계; 및, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수성 용매 중에 분산시켜 다층의 환원된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계를 포함하는, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법을 제공한다.A first aspect of the present invention is a process for preparing a graphene oxide dispersion comprising: preparing a graphene oxide dispersion comprising a surfactant containing at least two aromatic functional groups and graphene oxide; Reducing the graphene oxide dispersion to obtain a reduced graphene oxide laminate containing at least two aromatic functional groups; And a step of dispersing the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent to prepare a multilayered reduced graphene oxide, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기는 각각 독립적으로, 나프틸기, 안트라센기, 파이렌기, 테트라하이드로파이렌기, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the two or more aromatic functionalities may each independently be selected from the group consisting of naphthyl, anthracene, pyrene, tetrahydropylene, and combinations thereof , But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드의 제조는 당업계에 공지된 방법이라면 특별한 제한 없이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 옥사이드는 천연 그래파이트 분말로부터 황산, 과망간산칼륨, 염산, 및 질산을 사용하는 변형된 Hummers 와 Offenman 방법에 의해 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 일반적으로 그래핀 옥사이드는 그래핀의 산화에 의하여 제조되며, 상기 산화에 의하여 그래핀에 산소 원자가 도입되어 그래핀 상에 카르복실기, 히드록시기, 또는 에폭시기 등의 산소를 함유하는 작용기를 형성한다. 상기 작용기는 그래핀 단일 층 사이의 갭을 확장시켜 각각의 그래핀 층을 분리되기 쉽게 한다. 또한 그래핀 옥사이드는 산소 함유 작용기를 포함하므로 친수성 성질을 가지기 때문에 물에서 더 잘 분산 될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the preparation of the graphene oxide can be used without any particular limitation as long as it is a method known in the art. For example, the graphene oxide may be prepared from natural graphite powder by the modified Hummers and Offenman method using sulfuric acid, potassium permanganate, hydrochloric acid, and nitric acid, but may not be limited thereto. Generally, graphene oxide is produced by oxidation of graphene, and by oxidation, an oxygen atom is introduced into graphene to form a functional group containing oxygen such as a carboxyl group, a hydroxyl group, or an epoxy group on the graphene. The functional groups extend the gap between graphene monolayers to facilitate separation of each graphene layer. Also, since graphene oxide contains oxygen-containing functional groups, it can be dispersed better in water because it has hydrophilic properties.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제는 그래핀 구조의 π-전자와의 상호작용을 통하여 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 표면 상에 흡착되어 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 층 사이에서 규칙적인 미세구조로 자기조립되어, 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 층의 응집을 방지한다.  In one embodiment of the present invention, the surfactant containing two or more aromatic functional groups is adsorbed on the surface of graphene or graphene oxide through interaction with the [pi] -electron of the graphene structure to form graphene or graphene oxide Self-assembled with regular microstructures between the layers to prevent aggregation of the graphene or graphene oxide layers.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드 분산액은 상기 그래핀 옥사이드를 용매에 첨가하여, 또는 상기 그래핀 옥사이드를 용매에 첨가한 후 가열, 교반 또는 초음파 처리하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the graphene oxide dispersion may be formed by adding the graphene oxide to a solvent, or adding the graphene oxide to a solvent, followed by heating, stirring, or ultrasonic treatment. .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제는 바이놀 염 또는 바이놀 유도체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the surfactant containing two or more aromatic functional groups may include, but is not limited to, a bionol salt or a bionol derivative.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이놀 염의 두 개의 나프탈렌 모이어티(moiety)는 π-스태킹(stacking)을 통하여 그래파이트 및 그래핀의 기저면(basal plane)에 친화성을 가진다. 또한 상기 바이놀 염은 그래핀과 약한 π- π 상호작용을 하기 때문에 그래핀 또는 그래핀 옥사이드의 특성에 영향을 주지 않고, 세척에 의하여 완전히 제거될 수 있다. 이러한 바이놀 염의 특성을 이용하여 수용성 바이놀 유도체인 바이놀의 나트륨 염을 안정화제로서 이용하여, 그래핀 시트의 안정한 분산 수용액을 제조할 수 있다. In one embodiment of the invention, the two naphthalene moieties of the Bynol salt have affinity to the basal plane of graphite and graphene through π-stacking. In addition, the bionol salt can be completely removed by washing without affecting the properties of graphene or graphene oxide because it has a weak? -Π interaction with graphene. By utilizing the properties of the Bynol salt, a stable aqueous dispersion solution of graphene sheet can be prepared by using the sodium salt of Bynol, a water-soluble banol derivative, as a stabilizer.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 바이놀 유도체는 물 중 매우 좋은 분산력을 이용하여 그래핀 옥사이드에 매우 긴 층간 거리(interlayer distance)를 제공하고 계면활성제로서 계면활성제의 기능을 완료한 후에 완전하게 제거될 수 있다. In one embodiment herein, the bionol derivative provides a very long interlayer distance to the graphene oxide using a very good dispersing power in water, and after complete function of the surfactant as a surfactant, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시키는 것은 당업계에 알려진 방법이라면 특별한 제한 없이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시키는 것은 환원제의 첨가, 하소, 극초단파(microwave)의 이용 및 이들의 조합들로 이루어진 것에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, reducing the graphene oxide dispersion can be used without any particular limitation as long as it is a method known in the art. For example, the reduction of the graphene oxide dispersion may be performed by, but not limited to, the addition of a reducing agent, calcination, the use of microwaves, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 환원제는, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화 암모늄(NH4OH), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 하이드라진(N2H4), 요오드화수소(HI), 황화수소(H2S), 디메틸하이드라진, 하이드로퀴논, 황산(H2SO4), 알루미늄 분말 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 환원제는 하이드라진 하이드레이트 또는 하이드라진 하이드레이트와 암모니아의 혼합액 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 하이드라진 하이드레이트를 이용한 그래핀 옥사이드의 환원 방법은 그래핀 옥사이드 내의 산소를 포함하는 물질들을 가장 효과적으로 환원시킬 수 있는 방법이다. In one embodiment of the invention, the reducing agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium borohydride (NaBH 4), hydrazine (N 2 H 4), hydroiodide But are not limited to, those selected from the group consisting of HI, H 2 S, dimethylhydrazine, hydroquinone, H 2 SO 4 , aluminum powder, and combinations thereof. have. For example, the reducing agent may be hydrazine hydrate or a mixture of hydrazine hydrate and ammonia, but the present invention is not limited thereto. The method of reducing graphene oxide using hydrazine hydrate is a method that can most effectively reduce substances containing oxygen in graphene oxide.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시키는 것은 상기 환원제의 첨가 후, 추가로 열처리 하는 것에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시키는 것은 상기 환원제를 첨가한 후, 약 120℃ 이하로 가열하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시키는 것은 상기 환원제를 첨가한 후, 약 90℃ 이하, 약 100℃ 이하, 약 110℃ 이하, 또는 약 120℃ 이하로 가열 하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the reduction of the graphene oxide dispersion may be performed by additional heat treatment after addition of the reducing agent, but may not be limited thereto. For example, reduction of the graphene oxide dispersion may include, but is not limited to, heating to about 120 캜 or below after the addition of the reducing agent. For example, reducing the graphene oxide dispersion can include heating to about 90 ° C, about 100 ° C, about 110 ° C, or about 120 ° C after adding the reducing agent, But may not be limited.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체는 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면 활성제가 상기 환원된 그래핀 옥사이드 적층체의 층 사이에 삽입됨으로써 그래핀 층간 거리가 증가한다. In one embodiment of the present invention, the reduced graphene oxide laminate containing two or more aromatic functional groups is characterized in that the surfactant containing two or more aromatic functional groups is inserted between the layers of the reduced graphene oxide laminate As a result, the distance between graphene layers increases.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다층의 환원된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계는, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수성 용매 중 분산시킨 후, 이를 수성 용매 및/또는 유기 용매를 이용하여 세척 및 건조하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 세척에 의하여 상기 환원된 그래핀 옥사이드 적층체로부터 상기 계면활성제를 제거할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of preparing the multi-layer reduced graphene oxide comprises dispersing the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent, / RTI > and / or < RTI ID = 0.0 > washing, < / RTI > and drying with an organic solvent. The surfactant may be removed from the reduced graphene oxide laminate by the washing.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수성 용매 및/또는 유기 용매는 당업계에 공지된 것이라면 특별한 제한 없이 이용될 수 있다. 예를 들어 상기 유기 용매는, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 부틸알코올, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈, 헥산, 사이클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 클로로포름, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 디클로로메탄, 아세토니트릴, 옥타데실아민, 아닐린, 디메틸설폭사이드 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 수성 용매는, 예를 들어, 물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the aqueous solvent and / or organic solvent may be used without any particular limitation as long as it is known in the art. For example, the organic solvent is selected from the group consisting of acetone, methyl ethyl ketone, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, ethylene glycol, polyethylene glycol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, dimethyl The organic solvent may be selected from the group consisting of acetamide, N-methylpyrrolidone, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, chloroform, dichlorobenzene, dimethylbenzene, trimethylbenzene, pyridine, methylnaphthalene, nitromethane, dichloromethane, acetonitrile, octadecylamine, Dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfoxide, and combinations thereof. The aqueous solvent may include, but is not limited to, for example, water.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 건조는 상온 이상의 온도에서 건조하는 것이라면 특별히 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 건조는 약 80℃의 진공 오븐에서 약 24 시간 건조하는 것일 수도 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the drying is not particularly limited as long as the drying is performed at a temperature of room temperature or higher. For example, the drying may be, but not limited to, drying in a vacuum oven at about 80 DEG C for about 24 hours.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수성 용매 중에 분산시킨 후, 이를 수성 용매 및/또는 유기 용매를 이용하여 세척 및 건조하는 과정 중, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체의 층 사이에서 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제가 제거 되면서, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체에 비하여 상기 다층의 환원된 그래핀 옥사이드의 그래핀 층간 거리가 감소될 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the process of dispersing the reduced graphene oxide laminate containing two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent and then washing and drying the same using an aqueous solvent and / or an organic solvent, The two or more aromatic functional group-containing surfactants are removed between the layers of the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups, so that the reduced graphene oxide layer containing the two or more aromatic functional groups The distance between the graphene layers of the multi-layered reduced graphene oxide can be reduced.

본원의 예시적 구현예에 있어서, 상기 다층의 환원된 그래핀 옥사이드를 드롭캐스팅 방법으로 SiO2 기재 상에 형성하는 경우, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체의 층 사이에서 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제가 제거 되는 것에 기인하여, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체에 비하여 상기 다층의 환원된 그래핀 옥사이드의 펠렛(pellet)의 두께 및 시트 저항성이 감소될 수 있다.
In the exemplary embodiment of the present application, SiO 2 of the reduced graphene oxide of the multi-layer to the drop casting method When formed on a substrate, due to the removal of the surfactant containing two or more aromatic functional groups between the layers of the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups, the two or more aromatic The thickness and sheet resistivity of the pellet of the multi-layer reduced graphene oxide can be reduced as compared with the reduced graphene oxide layered body containing the functional group.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 방법에 의해 제조되는, 환원된 그래핀 옥사이드를 제공한다.A second aspect of the present invention provides a reduced graphene oxide produced by the process according to the first aspect of the present invention.

본원의 제 2 측면은, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 본원의 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
Although the description of the second aspect of the present invention has been omitted for the sake of clarity, the description of the first aspect of the present application may be applied equally to the second aspect of the present invention, have.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following Examples are given for the purpose of helping understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.

[[ 실시예Example ]]

물질matter

천연 그래파이트(Bay Carbon, SP-1 그래파이트), 황산(95-97%), 과산화수소(30 중량%), 과망간산 칼륨, 질산 나트륨, 하이드라진 테트라하이드로퓨란, 하이드라진 하이드레이트(35%), s-바이놀, 및 수산화나트륨은 상업적 출처로부터 구입되었으며 그대로 사용되었다.
(35%), s-binnol, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium nitrate, hydrazine tetrahydrofuran, hydrazine hydrate (35%), natural graphite (Bay Carbon, SP-1 graphite), sulfuric acid (95-97%), hydrogen peroxide And sodium hydroxide were purchased from commercial sources and used as is.

특성 분석Character analysis

모든 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 측정은 100 W에서 단색 Al-Kα X-선 소스를 이용하여 SIGMA PROBE (ThermoVG, U.K.)에 의하여 수행되었다. 분말 X-선 회절(powder X-ray diffraction, XRD) 패턴은 D8-Advance 장치(독일) 및 Cu-Kα 방사를 이용하여 획득되었다. 모든 샘플들의 열 특성은 열중량 분석법(thermogravimetric analysis, TGA)을 이용하여 TGA 1000 plus(Polymer Laboratories)에 의하여 분석되었다. 원자힘 현미경(Atomic force microscope, AFM)은 실온에서 SPI-3800 조절기를 포함하는 SPA400 장치(Seiko Instrument Industry Co.)를 이용함으로써 수행되었다. 모든 UV-vis(Ultraviolet-visible) 흡수 스펙트럼은 이중-빔 UV-1650PC 분광광도계(Shimadzu)를 이용하여 기록되었다.
All X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements were performed by SIGMA PROBE (ThermoVG, UK) using a monochromatic Al-Kα X-ray source at 100 W. Powder X-ray diffraction (XRD) patterns were obtained using the D8-Advance device (Germany) and Cu-Kα radiation. Thermal properties of all samples were analyzed by TGA 1000 plus (Polymer Laboratories) using thermogravimetric analysis (TGA). Atomic force microscope (AFM) was performed by using a SPA400 device (Seiko Instrument Industry Co.) containing SPI-3800 controller at room temperature. All UV-vis absorption spectra were recorded using a dual-beam UV-1650PC spectrophotometer (Shimadzu).

그래핀Grapina 옥사이드(GO)의Of oxide (GO) 제조 Produce

GO는 천연 그래파이트 분말을 황산, 과망간산 칼륨, 및 질산 나트륨을 이용하여 변형된 Hummers 및 Offenman 법에 의하여 제조되었다.
GO was prepared by the modified Hummers and Offenman method using natural graphite powders with sulfuric acid, potassium permanganate, and sodium nitrate.

바이놀Binol 염을 함유하는  Salt-containing rGOrGO 의 제조Manufacturing

15 mg의 GO를 10 mL의 탈이온수에 분산시키고, 바이놀(60 mg) 및 NaOH(3 당량)를 첨가한 후, 실온에서 교반시킴으로써 완전히 분산된 용액을 제조하였다. 이어서, 상기 분산 용액의 온도가 약 5℃ 내지 약 10℃가 되도록 하였다. 상기 분산 용액에 하이드라진 하이드레이트(0.75 mL)를 첨가한 후, 약 100℃까지 30 분 동안 가열시켰다. 상기 가열시킨 결과물을 여과한 후에 물을 이용하여 여러 번 세척하고 80℃에서 24 시간 동안 진공 오븐에서 건조시켜 바이놀 염을 함유하는 rGO를 수득하였다. 상기 수득된 바이놀 염을 함유하는 rGO를 완전하게 물 중에 분산시켰다. 상기 물 중에 분산된 바이놀 염을 함유하는 rGO를 부흐너 깔때기(Buchner funnel)를 이용하여 여과하였다. 상기 필터링하는 부흐너 깔때기 상의 바이놀 염을 함유하는 rGO를 물, 에탄올, 및 아세톤을 이용하여 여러 번 세척한 후, 80℃로 24 시간 동안 진공 오븐에서 건조시켜 rGO를 수득하였다.
15 mg of GO was dispersed in 10 mL of deionized water, and a fully dispersed solution was prepared by adding biol (60 mg) and NaOH (3 equivalents) and stirring at room temperature. Then, the temperature of the dispersion solution was adjusted to about 5 캜 to about 10 캜. Hydrazine hydrate (0.75 mL) was added to the dispersion solution, and the mixture was heated to about 100 캜 for 30 minutes. The heated product was filtered, washed several times with water, and dried in a vacuum oven at 80 ° C for 24 hours to obtain rGO containing a bionol salt. The rGO containing the obtained bannol salt was completely dispersed in water. The rGO containing the bannol salt dispersed in the water was filtered using a Buchner funnel. The rGO containing the bannol salt on the filtering Buchner funnel was washed several times with water, ethanol, and acetone, and then dried in a vacuum oven at 80 ° C for 24 hours to obtain rGO.

대조 샘플(Control sample ( rGOrGO )의 제조)

15 mg의 GO를 10 mL의 탈이온수에 분산시키고 약 5℃ 내지 약 10℃로 온도를 유지시키면서, NaOH(3 당량)를 첨가한 후 실온에서 교반시킴으로써 완전히 분산된 용액을 제조하였다. 상기 분산 용액에 하이드라진 하이드레이트(0.75 mL)를 첨가한 후, 약 100℃까지 30 분 동안 가열시켰다. 상기 가열시킨 결과물을 여과한 후에 물을 이용하여 여러 번 세척하고 80℃로 24 시간 동안 진공 오븐에서 건조시켜 대조 샘플(rGO)을 수득하였다.
A fully dispersed solution was prepared by adding 15 mg of GO to 10 mL of deionized water and maintaining the temperature between about 5 < 0 > C and about 10 < 0 > C, followed by the addition of NaOH (3 equivalents) and stirring at room temperature. Hydrazine hydrate (0.75 mL) was added to the dispersion solution, and the mixture was heated to about 100 캜 for 30 minutes. The heated product was filtered, washed several times with water, and dried in a vacuum oven at 80 DEG C for 24 hours to obtain a control sample (rGO).

결과 및 고찰Results and Discussion

본 실시예에 따르면, 안정화시키는 계면활성제인 바이놀 염의 존재 하에서, 그래핀 옥사이드의 박리/인-시츄(exfoliation/in situ) 환원을 통하여 그래핀 시트의 안정한 분산 수용액을 제조할 수 있고, 상기 계면활성제인 바이놀 염은 그래핀 시트의 특성에 영향을 주지 않고 완전히 제거될 수 있다. According to the present embodiment, a stable aqueous dispersion solution of graphene sheet can be produced through exfoliation / in situ reduction of graphene oxide in the presence of a stabilizing surfactant, bionol salt, The activator banol salt can be completely removed without affecting the properties of the graphene sheet.

본 실시예에 따르면, 바이놀 분자의 두 개의 나프탈렌 모이어티(moiety)가 π-스태킹(stacking)을 통하여 그래파이트 및 그래핀의 기저면(basal plane)에 친화성을 가지기 때문에, 안정화시키는 계면활성제로서 수용성 바이놀 유도체 및 바이놀의 나트륨 염을 이용하여 그래핀 시트의 안정한 분산 수용액을 제조하였다. 상기 바이놀 유도체는 물 중 매우 좋은 분산력을 이용하여 매우 긴 층간 거리(interlayer distance)를 제공하였고 계면활성제로서 계면활성제의 기능을 완료한 후에 완전하게 제거되었다. X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS), 분말 X-선 회절(powder X-ray diffraction, XRD) 분석법, 열중량 분석법(thermogravimetric analysis, TGA) 및 자외선-가시광선(UV-visible) 스펙트럼이 물질의 특성분석을 위해 사용되었다. According to this embodiment, since the two naphthalene moieties of the biolin molecule have affinity to the basal plane of graphite and graphene through? -Stacking, the water-soluble A stable aqueous dispersion solution of graphene sheet was prepared using a bionol derivative and a sodium salt of bionol. The bionol derivatives provided a very long interlayer distance using a very good dispersing power in water and were completely removed after completing the function of the surfactant as a surfactant. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), powder X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet- Spectra were used to characterize the material.

먼저, GO 시트는 변형된 허머스(Hummers)법 (Bay carbon, SP-2)을 이용하여 그래파이트 분말로부터 합성되었고 종래 보고된 바와 같이 정제되었다. 바이놀 및 수산화 나트륨은 상기 GO 용액 내로 혼합되어 완전하게 분산된 수용액이 제조되었다. 다량의 하이드라진 하이드레이트를 약 5℃ 내지 약 10℃에서 상기 분산 수용액에 첨가하였고 이어서 약 100℃에서 15 내지 20 분 동안 열처리하였다. 하이드라진 하이드레이트는 비교적 낮은 온도에서 첨가되어 상기 바이놀 염 혼합물을 함유하는 균일한 그래핀 시트(도 1a의 바이놀 염을 함유하는 rGO)의 형성 중 GO의 환원 속도를 늦췄다. 상기 절차에 따라 제조된 바이놀 염을 함유하는 rGO는 1.5 mg/mL의 농도 이하로 수용액 중에 분산되었다(도 1b). 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 바이놀 염은, 바이놀 염과 그래핀 간의 상기 바이놀 염의 분자 구조에 의한 약한 π-π 상호작용 때문에 rGO 나노시트의 특성에 영향을 주지 않고, 물과 유기 용매를 이용하여 세척시킴으로써 완전하게 제거될 수 있었다.First, the GO sheet was synthesized from graphite powder using a modified Hummers method (Bay carbon, SP-2) and purified as previously reported. Binary and sodium hydroxide were mixed into the GO solution to prepare a completely dispersed aqueous solution. A large amount of hydrazine hydrate was added to the aqueous dispersion solution at about 5 캜 to about 10 캜 and then heat-treated at about 100 캜 for 15 to 20 minutes. Hydrazine hydrate was added at a relatively low temperature to slow down the rate of reduction of GO during the formation of a homogeneous graphene sheet (rGO containing the bionol salt of FIG. 1A) containing the Bynol salt mixture. The rGO containing the bannon salt prepared according to the above procedure was dispersed in the aqueous solution at a concentration of less than 1.5 mg / mL (Fig. 1B). The bannon salt of rGO containing the bannon salt does not affect the properties of the rGO nanosheet due to the weak π-π interaction due to the molecular structure of the bannol salt between the bannol salt and the graphene, And could be completely removed by washing with a solvent.

상기 바이놀 염을 함유하는 rGO가 rGO로 될 수 있는 가능한 경로가 도 1a에 제시되어 있다. 또한 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO는 여러 유기 용매에서 재-분산(re-dispersed)될 수 있다(도 2). 도 2는 본 실시예에 따라 2 시간의 초음파(sonication)에 의해 제조된 여러 가지의 용매에 대한 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 용해도 시험(1 mg/mL)의 결과물을 보여 주는 사진이다. 상기 여러가지 용매에 분산된 바이놀 염을 함유하는 rGO의 사진은 제조 후 1 주일 후에 찍었으며, 상기 용해도 시험에 사용된 용매는 각각 이소프로필 알코올(1), 아세토니트릴(2), 톨루엔(3), 디메틸설폭사이드(4), 디메틸포름아마이드(5), p-크실렌(6), N-메틸피롤리돈(7), 테트라하이드로퓨란(8), 에탄올(9), 및 디클로로메탄(10)이다.A possible route by which the rGO containing the bannon salt can become rGO is shown in Fig. The rGO containing the bannol salt may also be re-dispersed in various organic solvents (Fig. 2). FIG. 2 is a photograph showing the results of solubility test (1 mg / mL) of rGO containing the above-mentioned bannon salt for various solvents prepared by sonication for 2 hours according to this embodiment. (1), acetonitrile (2), toluene (3), and toluene (3) were used as the solvent for the solubility test. The rGO was dissolved in a solvent such as isopropyl alcohol , Dimethyl sulfoxide (4), dimethyl formamide (5), p-xylene (6), N-methylpyrrolidone (7), tetrahydrofuran (8), ethanol (9), and dichloromethane to be.

상기 GO, 바이놀 염을 함유하는 rGO, 및 rGO를 분석하는 데 X-선 광전자 분광법(XPS)이 사용되었다. 상기 GO의 C1s XPS 스펙트럼(도 3a)은 상이한 기능기의 탄소 원자, 즉, 비-산소화 고리(non-oxygenated ring)의 탄소(284.6 eV), C-O 결합 중의 탄소(286.7 eV), 카보닐기의 탄소(C=O, 288.4 eV), 및 카르복실레이트의 탄소[C(O)OH, 290.1 eV]에 대응하는 4 개의 구성에 대한 현저한 정도의 산화를 분명하게 보여 주었다. 그러나, 상기 GO와 상응하는 동일한 산소 기능기에 대하여, 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO, 및 rGO의 C1s XPS 스펙트럼(도 3b 및 도 3c)은, 이러한 구성에 대해 훨씬 작은 피크 밀도를 나타냈으며, 이것은 환원 공정에 의한 현저한 탈산소화(de-oxygenation)를 나타낸다. 또한, C-N 결합의 탄소에 해당하는 285.7 eV 내지 286.0 eV 영역의 추가 구성이 있었으며, 이것은 상기 시스템 내로 질소가 삽입되어 형성되었다. 상기 XPS 데이터 중 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 샘플은 1071.7 eV(Na 1s) 및 495.9 eV(Na KLL)에서 특징적인 피크를 나타냈으며, 이 피크들은 다른 샘플들의 XPS 스펙트럼에 전체적으로 없었던 것으로 나타났다. 상기 XPS의 분석을 기초로 하여, 상기 제조된 GO는 매우 높은 산소 원자 퍼센트 (C/O = 2.2)를 가진 것이 나타났다. 이에 반해서, 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 C/O 비율 및 상기 rGO의 C/O 비율은 각각 6.8 및 13.9 였다. 상기 제조된 바이놀 염의 C/O 비율(4.9)은 매우 낮았다(도 4). 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 C/O 비율은 바이놀 염의 존재에 의해 영향을 받았다. 그러나, 바이놀 염의 완전한 제거 후에, 상기 제조된 rGO 의 C/O 비율(13.9)은 증가되었다. 환원의 수준(level)을 확인하기 위하여, 대조 실험이 바이놀 염 없이 수행되었다. XPS 데이터는 상기 대조 샘플의 C/O 비율이 14.2 였음을 나타내며(도 3d), 이것은 상기 rGO의 C/O 비율에 상당히 가깝다. 상기 XPS 데이터에 따라서, 본원의 방법으로 생성된 상기 rGO가 훨씬 적은 양의 산소를 함유하는 양질의 rGO 임이 확인된다는 결론을 내렸다. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to analyze the GO, rGO, and rGO containing bionol salts. The C1s XPS spectrum of the GO (FIG. 3A) shows that the carbon of the different functional groups, ie, the carbon of the non-oxygenated ring (284.6 eV), the carbon in the CO bond (286.7 eV), the carbon of the carbonyl group (C = O, 288.4 eV), and the carbonyl of the carboxylate [C (O) OH, 290.1 eV]. However, for the same oxygen function corresponding to GO above, the C1s XPS spectrum of rGO and rGO containing the bannon salt (Fig. 3b and Fig. 3c) showed a much smaller peak density for this configuration, Indicating significant de-oxygenation by the reduction process. In addition, there was an additional configuration of the 285.7 eV to 286.0 eV region corresponding to the carbon of the C-N bond, which was formed by inserting nitrogen into the system. Of the XPS data, the rGO samples containing the bionol salt exhibited characteristic peaks at 1071.7 eV (Na 1s) and 495.9 eV (Na KLL), and these peaks were found to be absent in the XPS spectrum of other samples. On the basis of the analysis of the XPS, the prepared GO showed a very high oxygen atomic percent (C / O = 2.2). In contrast, the C / O ratio of the rGO containing the bannon salt and the C / O ratio of the rGO were 6.8 and 13.9, respectively. The C / O ratio (4.9) of the prepared bionol salt was very low (FIG. 4). The C / O ratio of the rGO containing the bannon salt was affected by the presence of the bannol salt. However, after complete removal of the bannol salt, the C / O ratio (13.9) of the prepared rGO was increased. To confirm the level of reduction, a control experiment was performed without a bionol salt. XPS data shows that the C / O ratio of the control sample was 14.2 (FIG. 3D), which is very close to the C / O ratio of the rGO. According to the above XPS data, it was concluded that the rGO produced by the method of the present invention is a good quality rGO containing a much smaller amount of oxygen.

분말 X-선 회절(XRD) 패턴을 이용하여 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 및 상기 rGO의 그래핀 층간 거리가 확인되었다(도 5a 및 도 5b). 상기 그래파이트 분말의 2θ 피크는 26.71°이었으며, 이것은 상기 그래파이트의 층간 거리가 3.34 Å이었음을 나타낸다(도 6). 상기 제조된 GO는 10.27°에서 2θ 피크를 나타내었으며, 이것은 상기 그래파이트가 GO로 완전히 산화되어 층간 거리가 8.60 Å이 되었음을 나타낸다(도 6). 또한 바이놀 및 바이놀의 나트륨 염의 XRD 패턴이 측정되었다(도 5b). 상기 바이놀은 여러 2θ 피크를 나타내었고, 반면에 상기 바이놀 염은 6.2°에서 샤프한(sharp) 피크를 나타내었으며, 이것은 상기 바이놀 염의 층간 거리가 14.24 Å이었음을 나타낸다. 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 의 XRD 패턴은 6.5°에서 2θ 피크를 나타내었으며, 이것은 층간 거리가 13.6 Å이었음을 나타낸다(도 5a). 따라서, 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 XRD 패턴으로부터 rGO 층들 간의 바이놀 염의 존재에 기인하여 층간 거리가 13.6 Å까지 증가했다고 여겨지며, 이것은 상기 바이놀 염의 층간 거리와 상당히 일치한다. 그러나, 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO가 세척될 때, 25.5°에 가까운 전형적인 넓은 피크가 관찰되었으며, 이것은 상기 rGO의 층간 거리가 3.49 Å이었음을 나타낸다. 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO에서 상기 rGO로 2θ 피크가 급격하게 전이(shift)하는 것은, 층간 거리가 13.6 Å에서 3.49 Å로 감소되는 것을 나타내며, 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO샘플에서 바이놀 염의 완전한 제거를 나타내었다. 상기 GO 및 rGO 분말의 XRD 패턴과 대조하여 보면 10.27°에서 25.5°로 전이하는(shifting) 2θ 피크는 상기 rGO의 층간 거리가 완전히 감소되었음을 보여 준다. 상기 rGO의 층간 거리는 3.49 Å이었으며, 이것은 그래파이트 분말의 층간 거리(3.34 Å)와 매우 가깝다. 상기 rGO의 2θ 피크는 본 발명자들의 종래 연구에서 관찰되었던 것 보다 더 좁았으며, 이것은 상기 rGO 시트의 잘 정렬된 2-차원 구조에 기인할 수 있다. 상기 XRD 데이터들의 긴 층간 거리(13.6 Å)로부터 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO에 바이놀 염과 함께 rGO가 함유되었음을 알 수 있었다. 여러 용매를 이용하여 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO를 세척한 후에, 층간 거리가 감소하였으며, 이것은 바이놀 염의 완전한 제거 및 그래파이트의 전형적인 rGO 층 스택(stack)의 재형성을 나타낸다. A powder X-ray diffraction (XRD) pattern was used to confirm the distance between the graphene layers of the rGO containing the bannol salt and the rGO (Figs. 5A and 5B). The 2 &thetas; peak of the graphite powder was 26.71 DEG, which indicates that the interlayer distance of the graphite was 3.34 ANGSTROM (FIG. 6). The prepared GO showed a 2? Peak at 10.27 °, indicating that the graphite was completely oxidized to GO, resulting in an interlayer distance of 8.60 Å (FIG. 6). The XRD pattern of the sodium salt of binol and bionol was also measured (Fig. 5B). The binol exhibited several 2? Peaks, while the binolin salt showed a sharp peak at 6.2, indicating that the interlayer distance of the binolin salt was 14.24 Å. The XRD pattern of rGO containing the bionol salt exhibited a 2? Peak at 6.5 °, indicating that the interlayer distance was 13.6 Å (FIG. 5A). Therefore, it is believed that the interlayer distance increased to 13.6 Å due to the presence of the bannol salt between the rGO layers from the XRD pattern of rGO containing the bannon salt, which is in agreement with the interlayer distance of the bannol salt. However, when rGO containing the bannon salt was washed, a typical broad peak close to 25.5 ° was observed, indicating that the interlayer distance of the rGO was 3.49 Å. The abrupt shift of the 2? Peak from the rGO containing the bannon salt to the rGO indicates that the interlayer distance is reduced from 13.6 Å to 3.49 Å. In the rGO sample containing the bannon salt, Indicating complete removal of the salt. In contrast to the XRD pattern of the GO and rGO powders, shifting 2? Peaks from 10.27 ° to 25.5 ° show that the interlayer distance of the rGO is completely reduced. The interlayer distance of the rGO was 3.49 Å, which is very close to the interlayer distance of graphite powder (3.34 Å). The 2 &thetas; peak of the rGO was narrower than that observed in the conventional studies of the present inventors, which can be attributed to the well-ordered two-dimensional structure of the rGO sheet. From the long interlayer distance (13.6 Å) of the XRD data, rGO containing the bannol salt was found to contain rGO together with the bannol salt. After washing the rGO containing the bannon salt with several solvents, the interlayer distance decreased, indicating complete removal of the bannol salt and reformation of the typical rGO layer stack of graphite.

열중량 분석(TGA)은 상기 rGO의 질을 평가하고 바이놀 염의 존재를 확인하는 데 사용되었다. 도 7에, GO(적색), 바이놀 염을 함유하는 rGO(청색), rGO(청록색), 바이놀(흑색), 바이놀 염(보라색), 및 대조 샘플(녹색)의 TGA 플롯을 나타냈다. 도 7에 따르면, 상기 rGO는 상기 GO 보다 더 좋은 열 안정성을 가졌다. 모든 샘플들은 질소 분위기 하에 실온부터 800℃까지 1℃/min의 가열 속도로 가열되었다. 상기 GO의 경우에, 100℃ 내지 200℃ 사이에서 대부분의 중량을 잃었으며, 이것은 열분해 중에 가장 불안정한 기능기로부터 CO, CO2, 및 수증기가 방출되었다는 것을 나타내며, 800℃ 미만의 온도에서, 총 중량 손실은 약 77%였다. 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 및 rGO의 중량 손실은 각각 34% 및 16.8%였다. 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO에 대한 주요 중량 손실은 약 600℃에서 일어났으며, 이것은 600℃에서 최대 중량 손실을 가졌던 바이놀 염과 유사하다. 상기 TGA 결과는 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 샘플이 바이놀 염을 분명히 함유했었음을 보여 주었다. 바이놀은 열적으로 휘발성이며, 중량 손실은 200℃ 내지 300℃ 사이에서 일어났다. 대조 샘플은 약 16.2%의 중량 손실을 보여 주었으며, 이것은 상기 rGO 샘플과 매우 유사하다. 이러한 결과는 상기 rGO 가 어떤 바이놀 염도 함유하지 않았음을 나타내었으며, 상기 rGO 샘플은 매우 높은 열 안정성을 나타내었다. 상기 rGO 의 중량 손실은 대부분의 산소 기능기의 부재로부터 기인된 것이다. UV-vis 스펙트럼에서 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 의 주요 흡수 피크가 228.6 nm에서 나타냈으며, 이것은 바이놀 염의 흡수 피크에 비해서 1.3 nm 만큼 적색 전이된(red shifted)것이다(도 8). 이것은 주로 그래핀 시트 및 바이놀 염 간의 약한 π-π 상호작용 때문이다. 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 AFM 이미지(도 9a)는 rGO 층의 평균 두께가 2.4 nm 내지 30 nm임을 보여 주었으며, 이것은 그래핀 시트 내에 바이놀 염이 존재함을 나타낸다. 바이놀 염의 완벽한 제거 후에, 상기 rGO의 가장 얇은 막 두께는 약 1.2 nm (2 층)이었으며(도 9b), 이것은 바이놀 염의 완벽한 제거를 나타내며, 대부분의 rGO 층의 수는 8 내지 10 및 그 이상인 것으로 밝혀 졌다. 또한, SiO2 기재 상에 상기 생성물을 드롭 캐스팅(drop casting)함으로써 바이놀 염을 함유하는 rGO 펠렛(pellet)을 제조하였고, 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 펠렛 내에 바이놀 염의 존재에 기인하여 펠렛의 두께는 약 20 μm 및 시트 저항성은 450 Ω/sq였다. 그러나, 물과 유기 용매를 이용하여 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO 펠렛이 코팅된 SiO2 기재를 세척하고 진공 건조한 후에, 상기 제조된 rGO 펠렛의 두께 및 시트 저항성은, 각각 약 10 μm 및 40 Ω/sq 이었다. 바이놀 염이 완벽하게 제거 되었기 때문에, 상기 바이놀 염 함유 rGO 펠렛과 비교하여 상기 시트 저항성이 감소되었다. 또한, 이미 공지된 폴리(소듐-4-스티렌설포네이트)[poly(sodium-4-styrenesulfonate), PSS], 소듐 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodecylbenzene sulfonate, SDBS), 및 테트라소듐 1,3,6,8-파이렌테트라설포닉 산(tetrasodium 1,3,6,8-pyrenetetrasulfonic acid, TPA) 계면활성제를 이용하여 대조 실험을 수행하였다. 상기 PSS, SDBS, 및 TPA를 이용한 rGO 펠렛의 두께 및 시트 저항성은, 각각 약 16 μm, 410 Ω/sq; 약 12 μm, 635 Ω/sq; 및 약 15 μm, 489 Ω/sq 이었으며, 이것은 세척 전 및 후에 거의 동일하였다. 또한, 바이놀 염의 완전한 제거에 기인하여 소수성이 증가됨에 따라 상기 바이놀 염을 함유하는 rGO의 물방울(water droplet) 접촉각(73°, 도 10 내의 a)과 비교하여 상기 rGO 의 물방울 접촉각(86°, 도 10 내의 b)에서 급격한 변화가 있었으며, 이것은 본 실험 결과를 뒷받침한다(도 10).
Thermogravimetric analysis (TGA) was used to assess the quality of the rGO and to confirm the presence of the binol salt. In FIG. 7, TGA plots of GO (red), rGO (blue), rGO (cyan), binol (black), bionol salt (purple), and control sample (green) containing bionol salts are shown. According to FIG. 7, the rGO had better thermal stability than the GO. All samples were heated from room temperature to 800 占 폚 at a heating rate of 1 占 폚 / min under a nitrogen atmosphere. In the case of the GO, most of the weight lost between 100 ° C and 200 ° C, indicating that CO, CO 2 , and water vapor were released from the most unstable functional groups during pyrolysis and at a temperature below 800 ° C, The loss was about 77%. The weight loss of the rGO and rGO containing the bannon salts was 34% and 16.8%, respectively. The major weight loss for rGO containing the bannon salt occurred at about 600 ° C, which is similar to the bannon salt which had the maximum weight loss at 600 ° C. The TGA results showed that the rGO sample containing the bionol salt clearly contained the bionol salt. The binol was thermally volatile and weight loss occurred between 200 ° C and 300 ° C. The control sample showed a weight loss of about 16.2%, which is very similar to the rGO sample. These results showed that the rGO did not contain any bionol salts, and the rGO samples showed very high thermal stability. The weight loss of the rGO is due to the absence of most of the oxygen functional groups. In the UV-vis spectrum, the main absorption peak of rGO containing the bannon salt appeared at 228.6 nm, which was red shifted by 1.3 nm relative to the absorption peak of the bannol salt (Fig. 8). This is mainly due to the weak π-π interaction between graphene sheet and bionol salt. The AFM image of the rGO containing the bannon salt (Fig. 9a) showed that the average thickness of the rGO layer was 2.4 nm to 30 nm, indicating the presence of a bannol salt in the graphene sheet. After complete removal of the banneol salt, the thinnest film thickness of the rGO was about 1.2 nm (2 layers) (Fig. 9b), indicating complete removal of the bannol salt and the number of most rGO layers was 8-10 and higher . Also, an rGO pellet containing a bannol salt was prepared by drop casting the product on a SiO 2 substrate, and the pellet of the pellet was dissolved in the rGO pellet containing the bannol salt, Lt; RTI ID = 0.0 > ohm / sq. ≪ / RTI > However, after washing and vacuum drying the rGO pellet-coated SiO 2 substrate with water and organic solvent, the thickness and sheet resistivity of the prepared rGO pellets were about 10 μm and 40 Ω / sq. As the bannol salt was completely removed, the sheet resistance was reduced compared to the bannon salt containing rGO pellets. It is also possible to use poly (sodium-4-styrenesulfonate), PSS, sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS), and tetrasodium 1,3,6 , And tetrasodium 1,3,6,8-pyrenetetrasulfonic acid (TPA) surfactant were used for the control experiments. The thickness and sheet resistivity of the rGO pellet using PSS, SDBS, and TPA were about 16 [mu] m, 410 [Omega] / sq; About 12 μm, 635 Ω / sq; And about 15 μm, 489 Ω / sq, which were almost the same before and after washing. In addition, as the hydrophobicity increases due to the complete removal of the bannol salt, the water droplet contact angle (86 DEG) of the rGO compared with the water droplet contact angle (73 DEG, a in FIG. 10) , B) in FIG. 10), which supports the experimental results (FIG. 10).

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.
It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

Claims (8)

2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제 및 그래핀 옥사이드를 포함하는 그래핀 옥사이드 분산액을 제조하는 단계;
상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시켜 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수득하는 단계; 및,
상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수성 용매 중에 분산시켜 다층의 환원된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계
를 포함하고,
상기 2 개 이상의 방향족 작용기는 각각 독립적으로, 나프틸기, 안트라센기, 파이렌기, 테트라하이드로파이렌기, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법.
Preparing a graphene oxide dispersion comprising a surfactant containing at least two aromatic functional groups and graphene oxide;
Reducing the graphene oxide dispersion to obtain a reduced graphene oxide laminate containing at least two aromatic functional groups; And
Dispersing the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent to prepare a multilayered reduced graphene oxide
Lt; / RTI >
Wherein the two or more aromatic functional groups each independently comprise a group selected from the group consisting of naphthyl, anthracene, pyrene, tetrahydropylene, and combinations thereof. .
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 계면활성제는, 바이놀 염 또는 바이놀 유도체를 포함하는 것인, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surfactant containing two or more aromatic functional groups comprises a bionol salt or a bionol derivative.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀 옥사이드 분산액을 환원시키는 것은, 환원제의 첨가에 의해 수행되는 것인, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reduction of the graphene oxide dispersion is carried out by the addition of a reducing agent.
제 4 항에 있어서,
상기 환원제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화 암모늄(NH4OH), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 하이드라진(N2H4), 요오드화수소(HI), 황화수소(H2S), 디메틸하이드라진, 하이드로퀴논, 황산(H2SO4), 알루미늄 분말 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
The reducing agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium borohydride (NaBH 4), hydrazine (N 2 H 4), hydrogen iodide (HI), hydrogen sulfide (H 2 S ), Dimethylhydrazine, hydroquinone, sulfuric acid (H 2 SO 4 ), aluminum powder, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 다층의 환원된 그래핀 옥사이드를 제조하는 단계는, 상기 2 개 이상의 방향족 작용기를 함유하는 환원된 그래핀 옥사이드 적층체를 수성 용매 중 분산시킨 후, 이를 수성 용매 및/또는 유기 용매를 이용하여 세척 및 건조하는 것을 추가 포함하는 것인, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of preparing the multilayered reduced graphene oxide may include a step of dispersing the reduced graphene oxide laminate containing the two or more aromatic functional groups in an aqueous solvent and then washing it with an aqueous solvent and / ≪ / RTI > and further drying the resulting graphene oxide.
제 6 항에 있어서,
상기 유기 용매는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 부틸알코올, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈, 헥산, 사이클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 클로로포름, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 디클로로메탄, 아세토니트릴, 옥타데실아민, 아닐린, 디메틸설폭사이드 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 환원된 그래핀 옥사이드의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The organic solvent is selected from the group consisting of acetone, methyl ethyl ketone, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, ethylene glycol, polyethylene glycol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, dimethylacetamide, N Methylpyrrolidone, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, chloroform, dichlorobenzene, dimethylbenzene, trimethylbenzene, pyridine, methylnaphthalene, nitromethane, dichloromethane, acetonitrile, octadecylamine, aniline, dimethylsulfoxide and ≪ / RTI > and combinations thereof. ≪ Desc / Clms Page number 24 >
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는, 환원된 그래핀 옥사이드.


7. A reduced graphene oxide, produced by the process of any one of claims 1 and 3 to 7.


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