KR101543625B1 - Process for simultaneously preparing reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기전도도가 우수한 환원 그래핀 옥사이드 및 높은 생산량과 양자 수율을 갖는 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법에 관한 것이다. 환원 그래핀 옥사이드와 형광 탄소 나노입자는 각각 별개의 공정을 통해 제조되는 것이 일반적인데, 본 발명의 일 구현예에 따르면 종래 방법과는 다르게, 전기전도도가 우수한 환원 그래핀 옥사이드 및 높은 양자 수율을 갖는 형광 탄소 나노입자를 동시에, 그리고 보다 간편하게 제조할 수 있고, 상기 환원 그래핀 옥사이드는 전기적 물성이 우수하므로 슈퍼 커패시터에 적용할 수 있으며, 상기 탄소 나노입자는 스토크 이동 값이 높아 고분자와 함께 복합체를 형성하여 형광성 나노섬유, 형광성 나노필름 등에 유용하게 사용될 수 있는 효과를 달성할 수 있다.The present invention relates to a reduced graphene oxide having excellent electrical conductivity and a method for simultaneously producing fluorescent carbon nanoparticles having a high yield and a quantum yield. Reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles are generally prepared through separate processes. Unlike the conventional method, according to one embodiment of the present invention, reduced graphene oxide having excellent electric conductivity and high- And the reduced graphene oxide can be applied to a supercapacitor because the reduced graphene oxide has excellent electrical properties. The carbon nanoparticles have a high stalk shift value, and thus form a complex with the polymer Thus, an effect that can be usefully used in fluorescent nanofibers, fluorescent nanofilms, and the like can be achieved.

Description

환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법{Process for simultaneously preparing reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for simultaneously producing reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles,

본 발명은 전기전도도가 우수한 환원 그래핀 옥사이드 및 높은 생산량과 양자 수율을 갖는 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a reduced graphene oxide having excellent electrical conductivity and a method for simultaneously producing fluorescent carbon nanoparticles having a high yield and a quantum yield.

일반적으로 탄소 나노입자는 탄소 양자점(carbon quantum dots) 또는 나노점(nanodots)이라고 불리기도 한다. 탄소 나노입자는 독성이 없고, 빛을 받으면 형광을 발산하는 성질 때문에 살아 있는 세포와 조직 연구에 높은 잠재력이 있어서 진단의학용 탐침이나 약물 수송체로 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 카드뮴, 수은, 납과 같은 유해한 중금속을 함유하고 있는 반도체형 나노 입자와 비교해 형광 특성이 우수하여 광촉매 및 LED와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있는 더 높은 잠재성이 있다.Carbon nanoparticles are also commonly referred to as carbon quantum dots or nanodots. Carbon nanoparticles are not toxic and have a high potential for research on living cells and tissues because of their ability to emit fluorescence upon receiving light, so that they can be used as diagnostic probes or drug carriers for diagnostic purposes, as well as harmful substances such as cadmium, mercury and lead Compared with semiconducting nanoparticles containing heavy metals, they have excellent fluorescence properties and have a higher potential to be applied to various fields such as photocatalyst and LED.

이와 같이, 반도체형 나노입자는 우수한 광, 전기적 특성 및 내구성을 보이지만 유독하고 값비싼 중금속 원료와 고온의 합성 공정을 필요로 한다는 단점이 있다. Baker등의 리뷰 문헌(Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2.21)에서는 탄소 나노입자의 제조방법으로 전기영동법, 레이저 박리법(laser ablation), 열산화법, 전기산화법, 열분해법 등의 방법과 이의 응용에 대해서 개시되어 있다. 그러나 종래 공개된 탄소 나노입자들의 제조 방법은 제조 과정이 복잡하고 또한 제조된 밴드 갭의 조절이 어렵고 양자 수율(quantum yield)이 낮으며 내부 화학 구조 및 광특성 발현 과정이 불명확하여 에너지 소자에 사용하기 어렵다는 문제가 있다.Thus, semiconductor nanoparticles exhibit excellent optical, electrical properties and durability, but they are disadvantageous in that they require toxic and costly heavy metal raw materials and high-temperature synthesis processes. In the review paper of Baker et al. (Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 2.21), methods of producing carbon nanoparticles include electrophoresis, laser ablation, thermal oxidation, electrooxidation, pyrolysis And applications thereof. However, the conventional method of manufacturing carbon nanoparticles is complicated in manufacturing process, difficult to control the band gap, low quantum yield, and indeterminate process of internal chemical structure and optical characteristics, There is a problem that it is difficult.

이에, 탄소 나노입자의 실질적 응용을 위해서는 높은 생산량과 양자 수율을 갖는 합성방법이 고안되는 동시에, 비교적 간단한 합성 과정 역시 요구된다.
Therefore, for the practical application of carbon nanoparticles, a synthesis method having high yield and quantum yield is devised, and a relatively simple synthesis process is also required.

한편, 환원 그래핀 옥사이드는 우수한 전기전도성과 넓은 표면적, 전기화학적 안정성이 있어, 환원 그래핀 옥사이드를 제조하기 위한 다양한 방법이 연구되었는데, 특히 화학적 환원 방법 또는 열처리에 의한 환원 방법이 알려져 있다.On the other hand, reduced graphene oxide has excellent electrical conductivity, wide surface area and electrochemical stability, and various methods for producing reduced graphene oxide have been studied. In particular, a chemical reduction method or a reduction method by heat treatment is known.

화학적 환원 방법은 하이드라진, NaBH4, HI/AcOH, NaOH/KOH/NH3, 금속, 페닐하이드라진 등과 같은 다양한 환원제를 사용하여 수십 내지 수백 S/cm의 전기전도도를 갖는 그래핀을 얻을 수 있으나, 상기 방법의 경우에는 지금까지 보고된 바에 따르면 환원 과정에서 유독 가스가 발생하며 질소 원자가 그래핀시트 표면에 흡착될 뿐만 아니라, 환원과정에서 생성되는 불순물에 의해 전기적 물성이 떨어지는 문제점이 있다는 것이 알려져 있고, 이 외에도 요오드산과 아세트산 혼합물을 이용하는 환원법이 개발된바 있으나, 제조 시간이 24 시간 이상 진행된다는 단점이 있다.The chemical reduction method can be carried out by using various reducing agents such as hydrazine, NaBH 4 , HI / AcOH, NaOH / KOH / NH 3 , metal, phenylhydrazine and the like to obtain graphene having an electrical conductivity of several tens to several hundreds S / It has been reported that toxic gas is generated in the reduction process and nitrogen atoms are adsorbed on the surface of the graphene sheet as well as the electrical properties are deteriorated by the impurities generated in the reduction process, In addition, a reduction method using a mixture of iodic acid and acetic acid has been developed, but the disadvantage is that the production time is more than 24 hours.

또한, 열처리에 의한 환원 방법은 통상적으로 그래핀 옥사이드를 고온(1,000℃ 이상)에서 열처리하게 되며, 55,000-100,000 S/m의 전기전도도를 갖는 그래핀을 얻을 수 있으나, 수득 되는 환원 그래핀 옥사이드의 양이 적고, 고온에서 행해지므로 에너지 손실 및 제조비용의 증가로 인해 바람직하지 않다.
In the reduction method by heat treatment, graphene oxide is usually heat-treated at a high temperature (1,000 ° C or higher), and graphene having electric conductivity of 55,000-100,000 S / m can be obtained. However, the reduced graphene oxide The amount is small and is performed at a high temperature, which is not preferable due to an increase in energy loss and manufacturing cost.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 위에서 살펴본 바와 같이, 지금까지 환원된 그래핀 옥사이드 및 탄소 나노입자를 제조하기 위해서는 각각의 공정이 다르기 때문에 각 제조공정에 따른 재료, 설비의 투자, 관리 등에 있어서 비용이 이중으로 소요되는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 방법과 달리, 그래핀 옥사이드의 환원과 동시에 형광 탄소 나노입자를 더욱 간편하게 제조하는 기술을 제공하는 것이다.
The problems to be solved by the present invention are that, as described above, since the respective processes are different for producing reduced graphene oxide and carbon nanoparticles, the cost for the investment and management of materials and equipment according to each manufacturing process Which is different from the conventional method. It is another object of the present invention to provide a technique for more easily producing fluorescent carbon nanoparticles simultaneously with reduction of graphene oxide.

본 발명의 대표적인 일 측면에 따르면, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법을 제공하는 것이다:According to an exemplary aspect of the present invention, the present invention provides a method for simultaneously producing reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles comprising the steps of:

(a) 그래핀 옥사이드, 제1 유기용매 및 제2 유기용매를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계;(a) preparing a mixed solution by mixing graphene oxide, a first organic solvent and a second organic solvent;

(b) 상기 단계 (a)의 혼합용액을 제1 열처리하는 단계;(b) subjecting the mixed solution of step (a) to a first heat treatment;

(c) 상기 단계 (b)에서 제1 열처리된 혼합용액을 여과하여 환원 그래핀 옥사이드 및 여과액을 분리하는 단계; 및(c) separating the reduced graphene oxide and the filtrate by filtering the first heat-treated mixed solution in the step (b); And

(d) 상기 단계 (c)에서 분리된 여과액을 제2 열처리하여 형광 탄소 나노입자를 얻는 단계.
(d) obtaining a fluorescent carbon nanoparticle by performing a second heat treatment on the filtrate separated in the step (c).

환원 그래핀 옥사이드와 형광 탄소 나노입자는 각각 별개의 공정을 통해 제조되는 것이 일반적인데, 본 발명의 일 구현예에 따르면 종래 방법과는 다르게, 전기전도도가 우수한 환원 그래핀 옥사이드 및 높은 양자 수율을 갖는 형광 탄소 나노입자를 동시에, 그리고 보다 간편하게 제조할 수 있고, 상기 환원 그래핀 옥사이드는 전기적 물성이 우수하므로 슈퍼 커패시터에 적용할 수 있으며, 상기 탄소 나노입자는 스토크 이동 값이 높아 고분자와 함께 복합체를 형성하여 형광성 나노섬유, 형광성 나노필름 등에 유용하게 사용될 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
Reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles are generally prepared through separate processes. Unlike the conventional method, according to one embodiment of the present invention, reduced graphene oxide having excellent electric conductivity and high- And the reduced graphene oxide can be applied to a supercapacitor because the reduced graphene oxide has excellent electrical properties. The carbon nanoparticles have a high stalk shift value and thus form a complex with the polymer Thus, an effect that can be usefully used in fluorescent nanofibers, fluorescent nanofilms, and the like can be achieved.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 제조 과정을 모식화한 도면이다.
도 2(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 X선 광전자 분광 스펙트럼이다.
도 2(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 C1s 스펙트럼이다.
도 2(c)는 본 발명의 일 구현예에 따른 그래핀 옥사이드의 C1s 스펙트럼이다.
도 2(d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 환원된 그래핀 옥사이드의 C1s 스펙트럼이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 전자 투과 현미경 이미지이다.
도 3(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 전자 투과 현미경 이미지의 분포도이다.
도 3(c)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 원자힘 현미경 이미지 및 높이 프로파일링 도면이다.
도 3(d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 원자힘 현미경 이미지와 높이 프로파일링의 분포도이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자를 톨루엔에 분산시켜 실내조명 아래서 촬영한 사진이다.
도 4(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자를 톨루엔에 분산시켜 암실 내 자외선 램프 아래서 촬영한 사진이다.
도 4(c)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자가 톨루엔에 분산되었을 때 측정되는 흡수, 발광, 광발광 스펙트럼이다.
도 4(d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자의 다양한 여기 파장에 따른 발광 그래프이다.
도 4(e)는 도 4(d)에서의 각 여기 파장에 따른 발광 피크를 정리한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5(a) 및 (b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자-PVDF 복합 나노 섬유를 각각 밝은 빛과 488 nm의 형광 빛 아래서의 찍은 이미지다.
도 5(c)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자-PMMA 복합 필름을 자외선 램프 조사 아래서 찍은 이미지며, 삽화는 탄소 나노입자-PMMA 복합 필름을 실내등 아래서 찍은 이미지다.
도 5(d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 탄소 나노입자-PMMA 복합 필름을 전자빔리소그래피에 의해 패턴화시킨 후 488 nm의 형광 빛 아래서의 찍은 이미지다.
도 6(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 순환 전압-전류 측정 그래프이다.
도 6(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 질량당 정전용량과 충방전 속도 그래프이다.
도 6(c)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 정전류 충방전 측정 그래프이다.
도 6(d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 나이퀴스트 선도다.
도 7(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 질량당 정전용량과 전류밀도 그래프이다.
도 7(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 질량당 셀 에너지 밀도와 질량당 셀 파워 그래프이다.
도 7(c)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 질량당 정전용량과 진동수 그래프이다.
도 7(d)는 본 발명의 일 구현예에 따른 슈퍼 커패시터에 대한 허수 영역의 질량당 정전용량과 진동수 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic view illustrating a process for producing reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 (a) is an X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
2 (b) is a C1s spectrum of carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
2 (c) is a C1s spectrum of graphene oxide according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 (d) is the C1s spectrum of reduced graphene oxide according to one embodiment of the present invention.
3 (a) is an electron transmission microscope image of carbon nanoparticles according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 (b) is a distribution diagram of an electron transmission microscope image of carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 (c) is an atomic force microscope image and height profile diagram of carbon nanoparticles according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 (d) is a graph showing the atomic force microscope image and the height profile of carbon nanoparticles according to one embodiment of the present invention.
4 (a) is a photograph of carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention dispersed in toluene and photographed under room light.
4 (b) is a photograph of carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention dispersed in toluene and photographed under an ultraviolet lamp in a dark room.
FIG. 4 (c) is an absorption, emission, and photoluminescence spectrum measured when carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention are dispersed in toluene.
4 (d) is a graph of luminescence according to various excitation wavelengths of carbon nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 (e) is a graph showing the result of summarizing the emission peak according to each excitation wavelength in FIG. 4 (d).
5 (a) and 5 (b) are images of carbon nanoparticle-PVDF composite nanofibers according to an embodiment of the present invention under bright light and fluorescent light of 488 nm, respectively.
FIG. 5 (c) is an image of a carbon nanoparticle-PMMA composite film according to an embodiment of the present invention taken under an ultraviolet lamp irradiation, and an illustration is an image of a carbon nanoparticle-PMMA composite film under an interior lamp.
FIG. 5 (d) is an image of a carbon nanoparticle-PMMA composite film according to an embodiment of the present invention, which is patterned by electron beam lithography, and then is observed under fluorescent light of 488 nm.
6A is a graph of a cyclic voltage-current measurement for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 (b) is a graph showing a capacitance per unit mass and a charge / discharge rate for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
6 (c) is a graph of a constant current charge / discharge measurement for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
6 (d) is a Nyquist plot for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
7 (a) is a graph of capacitance and current density per mass for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 (b) is a graph of mass per cell energy density and mass per cell for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 (c) is a graph showing a capacitance per unit mass and a frequency of a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 (d) is a graph showing a capacitance per unit mass and an oscillation frequency of an imaginary region for a supercapacitor according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 명세서에서 "동시"라는 용어는 목적하는 2종 이상의 전혀 다른 물질을 제조하는 데 있어서, 상기 각각의 물질들을 별개의 공정을 통해 제조하는 것이 아니라, 일련의 과정을 순차적으로 수행하여 2종 이상의 전혀 다른 물질을 제조하는 것을 의미한다.As used herein, the term "simultaneous" refers to a process for preparing two or more completely different materials of interest, wherein each of the materials is not produced through a separate process, but a series of processes are sequentially performed, Means producing another material.

또한 "그래핀 옥사이드"라는 용어는 그래파이트를 산화시켜 형성한 산화물을 의미하고, "환원 그래핀 옥사이드"는 그래핀 옥사이드를 환원시켜 얻어진 환원물을 의미한다.The term "graphen oxide" means an oxide formed by oxidizing graphite, and "reduced graphen oxide" means a reduced product obtained by reducing graphen oxide.

나아가 "형광 탄소 나노입자"라는 용어는 형광 특성을 갖는 나노 크기의 탄소 입자를 의미한다.
Further, the term "fluorescent carbon nanoparticles" refers to nano-sized carbon particles having fluorescence properties.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 단계를 포함하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법이 개시된다:According to an aspect of the present invention, a method for simultaneous production of reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles comprising the steps of:

(a) 그래핀 옥사이드, 벤즈알데하이드, C1-C6의 알데하이드 중에서 선택되는 1종 이상의 제1 유기용매 및 C1-C6의 알코올, 증류수 중에서 선택되는 1종 이상의 제2 유기용매를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계;(a) at least one first organic solvent selected from the group consisting of graphene oxide, benzaldehyde and C 1 -C 6 aldehyde, and at least one second organic solvent selected from C 1 -C 6 alcohols and distilled water, Preparing a mixed solution;

(b) 상기 단계 (a)의 혼합용액을 제1 열처리하는 단계;(b) subjecting the mixed solution of step (a) to a first heat treatment;

(c) 상기 단계 (b)에서 제1 열처리된 혼합용액을 여과하여 환원 그래핀 옥사이드 및 여과액을 분리하는 단계; 및(c) separating the reduced graphene oxide and the filtrate by filtering the first heat-treated mixed solution in the step (b); And

(d) 상기 단계 (c)에서 분리된 여과액을 제2 열처리하여 형광 탄소 나노입자를 얻는 단계.(d) obtaining a fluorescent carbon nanoparticle by performing a second heat treatment on the filtrate separated in the step (c).

환원 그래핀 옥사이드와 형광 탄소 나노입자는 각각 별개의 공정을 통해 제조되는 것이 일반적인데, 본 발명의 일 구현예에 따르면 종래 방법과는 다르게, 전기전도도가 우수한 환원 그래핀 옥사이드 및 양자 수율이 우수한 형광 탄소 나노입자를 동시에, 그리고 보다 간편하게 제조할 수 있다.Reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles are generally prepared through separate processes. Unlike the conventional method, according to one embodiment of the present invention, reduced graphene oxide having excellent electric conductivity and fluorescent particles having excellent quantum yield Carbon nanoparticles can be produced simultaneously and more easily.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (b) 단계에서 제1 열처리 공정은 150-250 ℃ 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the first heat treatment process in the step (b) is performed at a temperature of 150-250 ° C.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 (d) 단계에서 제2 열처리 공정은 100-200 ℃ 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the second heat treatment process in step (d) is performed at a temperature of 100-200 ° C.

상기 (d) 단계에서 제2 열처리 공정은 중탕하는 것이 바람직하다.In the step (d), it is preferable that the second heat treatment step is carried out with stirring.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드는 0.1 내지 10 중량%의 황산, 질산, 염산 중에서 선택되는 1종 이상의 산(acid)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the graphene oxide may include 0.1 to 10 wt% of at least one acid selected from sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드는 제1 유기용매 및 제2 유기용매 총부피에 대하여 0.03 내지 0.07 w/v%로 포함되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the graphene oxide is contained in an amount of 0.03 to 0.07 w / v% based on the total volume of the first organic solvent and the second organic solvent.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자를 제조하는데 있어서, 상기 그래핀 옥사이드는 0.1 내지 10 중량%의 산을 포함하는 것이 바람직한데, 산을 포함하지 않는 그래핀 옥사이드를 사용하여 환원 공정을 수행하는 경우에는 형광 탄소 나노입자의 수율이 저하되는 문제점이 있고, 뿐만 아니라 환원 그래핀 옥사이드의 전기전도도가 낮아지는 문제점이 있다.According to an embodiment of the present invention, in the production of the reduced graphene oxide and the fluorescent carbon nanoparticle, the graphene oxide preferably contains 0.1 to 10% by weight of an acid, There is a problem that the yield of the fluorescent carbon nanoparticles is lowered and the electrical conductivity of the reduced graphene oxide is lowered.

한편, 상기 그래핀 옥사이드는 제1 유기용매 및 제2 유기용매 총부피에 대하여 0.03 내지 0.07 w/v%로 포함될 수 있고, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 수율이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, the graphene oxide may be contained in an amount of 0.03 to 0.07 w / v% based on the total volume of the first organic solvent and the second organic solvent, and when the ratio is out of the range, the yield of the reduced graphene oxide and the fluorescent carbon nanoparticles is There is a problem of deterioration.

본 발명의 또 다른 구현에에 있어서, 상기 제1 유기용매 및 제2 유기용매는 1: 0.5-1.5 부피비로 첨가되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the first organic solvent and the second organic solvent are added in a volume ratio of 1: 0.5-1.5.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자를 동시에 제조하는데 있어서, 상기 제1 유기용매 및 제2 유기용매는 함께 첨가되는 것이 가장 바람직한데, 상기 제1 유기용매가 전혀 포함되지 않는 경우에는 형광 탄소 나노입자를 전혀 얻을 수 없는 문제점이 있을 수 있고, 또한 제2 유기용매 없이 제1 유기용매만 첨가되는 경우에는 형광 탄소 나노입자의 양자 수율이 저하되는 문제점을 야기할 수 있으며, 전기전도도가 전혀 없는 환원 그래핀 옥사이드가 얻어지는 문제점이 있을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the simultaneous production of the reduced graphene oxide and the fluorescent carbon nanoparticles, it is most preferable that the first organic solvent and the second organic solvent are added together at the same time, If the organic solvent is not included, the fluorescent carbon nano-particles may not be obtained at all. If only the first organic solvent is added without the second organic solvent, the yield of the fluorescent carbon nanoparticles may deteriorate There may be a problem that reduced graphene oxide having no electric conductivity is obtained.

바람직하게는 상기 제1 유기용매 및 제2 유기용매는 1: 0.5-1.5 부피비로 첨가될 수 있는데, 제1 유기용매 및 제2 유기용매의 혼합 비율이 1: 0.5 부피비 미만인 경우에는 탄소 나노입자의 형광 특성이 크게 저하될 문제점이 발생할 수 있고, 제1 유기용매 및 제2 유기용매의 혼합 비율이 1: 1.5 부피비 초과인 경우 역시 탄소나노 입자의 형광 특성이 저하되며, 합성시 절대적 제1 유기용매의 양이 줄어들게 되면 그에 따라 수득 되는 형광 탄소 나노입자의 양이 줄어들게 된다.Preferably, the first organic solvent and the second organic solvent may be added in a ratio of 1: 0.5-1.5. When the mixing ratio of the first organic solvent and the second organic solvent is less than 1: 0.5 by volume, carbon nanoparticles The fluorescence properties of the first organic solvent and the second organic solvent may be significantly reduced. When the mixing ratio of the first organic solvent and the second organic solvent is more than 1: 1.5 by volume, the fluorescent properties of the carbon nanoparticles may be deteriorated. The amount of the fluorescent carbon nanoparticles thus obtained is reduced.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 제1 유기용매는 상기 혼합용매 총부피에 대하여 40 내지 60 부피%로 첨가되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the first organic solvent is added in an amount of 40 to 60% by volume based on the total volume of the mixed solvent.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 제2 유기용매는 상기 혼합용매 총부피에 대하여 40 내지 60 부피%로 첨가되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the second organic solvent is added in an amount of 40 to 60% by volume based on the total volume of the mixed solvent.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 유기용매는 C1-C6의 알코올 중에서도 에탄올인 것이 바람직한데, 에탄올이 아닌 다른 알코올을 사용하는 경우에는 탄소 나노입자의 형광 특성과 환원그래핀의 준수한 전기 전도도가 발현되지 않을 수도 있다.
According to one embodiment of the present invention, it is preferable that the second organic solvent is ethanol among C1-C6 alcohols. When alcohol other than ethanol is used, the fluorescence characteristic of the carbon nanoparticles and the electricity Conductivity may not be expressed.

이하에서, 본 발명의 일 구현예에 따라 상기 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법을 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a method for simultaneously producing the reduced graphene oxide and the fluorescent carbon nanoparticle according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

상기 (a) 단계는 그래핀 옥사이드 분산액을 제조하는 단계로서, 그래핀 옥사이드를 알코올에 분산시킨 후, 벤즈알데하이드를 첨가한 후, 초음파를 처리하는 과정으로 수행될 수 있다.The step (a) may be performed by dispersing graphene oxide in an alcohol, adding benzaldehyde, and then treating the ultrasonic wave with the graphene oxide dispersion.

또한, 상기 (b) 단계는 그래핀 옥사이드를 환원시키는 단계로서, 상기 (a) 단계에서 얻은 분산액을 150-250 ℃의 가압처리기 내에서 3-7 시간 동안 환원 시키는 것이 바람직하다.Also, the step (b) is a step of reducing graphene oxide. It is preferable that the dispersion obtained in the step (a) is reduced for 3 to 7 hours in a pressure processor at 150 to 250 캜.

나아가, 상기 (c) 단계는 환원 그래핀 옥사이드를 얻는 단계로서, 상기 (b) 단계에서 환원된 그래핀 옥사이드가 포함되어 있는 반응물은 아세톤에 의해 분산시키는 추가 공정에 의해 환원 그래핀 옥사이드를 아세톤 내에서 침전시킴으로써 형광 탄소 나노입자와 분리할 수 있게 된다. 상기 침전물은 여과를 통해 환원 그래핀 옥사이드와 여과액으로 완전히 분리된다. 상기 과정은 여과액이 맑아질 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.Further, the step (c) may be a step of obtaining a reduced graphene oxide, wherein the reduced graphene oxide is reacted with acetone to form a reduced graphene oxide by an additional step of dispersing the reduced graphene oxide- And thus can be separated from the fluorescent carbon nanoparticles. The precipitate is completely separated by filtration through reduced graphene oxide and filtrate. The process can be repeatedly carried out until the filtrate becomes clear.

또한, 상기 (d) 단계는 상기 (c) 단계에서 얻은 여과액으로부터 형광 탄소 나노입자를 얻는 단계로서, 상기 (c) 단계에서 얻은 여과액을 실리콘 오일 내에서 100-200 ℃ 온도로 10-15 시간 동안 중탕시킨 후, 냉각시켜 형광 탄소 나노입자 파우더를 얻는 과정이 수행된다.
In the step (d), the fluorescent carbon nanoparticles are obtained from the filtrate obtained in the step (c), and the filtrate obtained in the step (c) And the mixture is cooled to obtain a fluorescent carbon nanoparticle powder.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 환원 그래핀 옥사이드는 탄소/산소 원자 비율이 4-7이고, 상기 환원 그래핀 옥사이드의 전기전도도는 250-300 S/m인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the reduced graphene oxide has a carbon / oxygen atomic ratio of 4 to 7, and the reduced graphene oxide has an electrical conductivity of 250 to 300 S / m.

본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법을 통해 그래핀 옥사이드를 환원시키는 경우, 수율이 우수할 뿐만 아니라, 전기전도도가 250-300 S/m로 매우 우수한 환원 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있는 장점이 있다.When graphene oxide is reduced through the production method according to an embodiment of the present invention, it is advantageous in that the reduced graphene oxide having an excellent yield and an excellent electrical conductivity of 250-300 S / m can be obtained .

이에, 상기 환원 그래핀 옥사이드를 슈퍼커패시터에 적용 시, 종래 프로필렌 카보네이트로부터 얻은 환원 그래핀 옥사이드를 적용한 슈퍼커패시터와 비교하면, 약간의 율속 성능과 커패시턴스의 차이만을 보이는 비슷한 성능을 나타내면서, 보다 안정적으로 구동이 가능하므로 본 발명에 따른 환원 그래핀 옥사이드는 추후 슈퍼커패시터에 유용하게 사용될 수 있다.Therefore, when the reduced graphene oxide is applied to a supercapacitor, compared with a supercapacitor using reduced graphene oxide obtained from propylene carbonate in the prior art, it exhibits similar performance with only a slight rate-limiting performance and capacitance difference, The reduced graphene oxide according to the present invention can be usefully used in future supercapacitors.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 형광 탄소 나노입자는 장축 길이가 3-10 nm이고, 단축 길이가 1-5 nm인 타원형 비정질 형태인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the fluorescent carbon nanoparticles are in the form of an elliptical amorphous form having a major axis length of 3-10 nm and a minor axis length of 1-5 nm.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 형광 탄소 나노입자는 탄소와 산소의 원자 비율이 95-99 : 1-5인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the fluorescent carbon nanoparticles have an atomic ratio of carbon to oxygen of 95-99: 1-5.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 형광 탄소 나노입자의 여기파장이 300-400 nm이고, 스토크 이동(Stoke's shift) 값이 70 nm 이하인 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the fluorescent carbon nanoparticle has an excitation wavelength of 300-400 nm and a Stokes shift value of 70 nm or less.

본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 형광 탄소 나노입자는 양자 수율이 우수하고, 스토크 이동(Stoke's shift) 값이 70 nm 이하로, 종래 가장 폭넓게 이용되고 있는 CdSe/ZnS 나노 크리스탈(20 nm)보다 넓은 스토크 이동 값을 가지고 있는 것으로 확인 된 바, 다양한 광전자, 광전지 소자에서 사용되는 형광 나노입자의 자기 흡수 문제점을 최소화 할 수 있다.The fluorescent carbon nanoparticles prepared according to one embodiment of the present invention are excellent in quantum yield and have a Stoke's shift value of 70 nm or less, compared with the most widely used CdSe / ZnS nanocrystals (20 nm) Having been found to have a large Stokes shift value, it is possible to minimize the problems of self-absorption of fluorescent nanoparticles used in various optoelectronic and photovoltaic devices.

이에, 상기 형광 탄소 나노입자는 고분자와 함께 복합체를 형성하여 형광 나노섬유, 형광 필름, 형광선 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
Therefore, the fluorescent carbon nanoparticles can be usefully used as a fluorescent nanofiber, a fluorescent film, a fluorescent light and the like by forming a complex together with a polymer.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the scope and content of the present invention can not be construed to be limited or limited by the following Examples. In addition, it is apparent that, based on the teachings of the present invention including the following examples, those skilled in the art can easily carry out the present invention in which experimental results are not specifically shown.

제조예Manufacturing example 1 One

그래핀 옥사이드는 수정된 Hummers 방법으로 제조하였다.Graphene oxide was prepared by the modified Hummers method.

흑연 플레이크(1 g)와 질산나트륨(1 g)을 황산(50 ml)에 분산시킨 후, 상기 혼합 용액에 과망간산칼륨(6 g)을 아이스 배스 안에서 천천히 첨가하였다. 상기 혼합 용액을 35 ℃ 온도에서 1 시간 동안 교반한 후, 상기 혼합 용액에 증류수(80 ml)를 더 첨가한 후, 90 ℃ 온도에서 1 시간 동안 추가적으로 교반하였다.Graphite flakes (1 g) and sodium nitrate (1 g) were dispersed in sulfuric acid (50 ml), and potassium permanganate (6 g) was slowly added to the mixed solution in an ice bath. The mixed solution was stirred at a temperature of 35 ° C for 1 hour, then distilled water (80 ml) was further added to the mixed solution, and further stirred at 90 ° C for 1 hour.

그 다음, 증류수(200 mL)와 황산(6 mL)을 상기 혼합 용액에 연속적으로 첨가하여 반응을 종결하였다.
Then, distilled water (200 mL) and sulfuric acid (6 mL) were continuously added to the mixed solution to terminate the reaction.

상기 방법으로 생성된 갈색을 띠는 그래핀 옥사이드 생성물은 glass microfiber 필터를 통해 여과시켜 얻었고, 상온 진공상태에서 보관하였다. 잔류 황산을 함유하고 있는 상기 그래핀 옥사이드는 탄소 나노입자와 환원 그래핀 옥사이드를 동시 생성하는데 이용되었다.
The brownish graphene oxide product produced by the above method was obtained by filtration through a glass microfiber filter and stored at room temperature in a vacuum state. The graphene oxide containing residual sulfuric acid was used to simultaneously produce carbon nanoparticles and reduced graphene oxide.

실시예Example 1 One

상기 제조예 1에서 얻은 1 g의 그래핀 옥사이드를 에탄올에 분산시키고, 그 혼합 용액의 부피는 8 ml로 맞추었다. 여기에 벤즈알데하이드 8 mL 용액을 첨가한 후, 1 시간 동안 초음파 처리하였다. 상기 혼합 용액은 20 mL의 테플론-라인의 스테인리스 스틸 가압 처리기에서 200 ℃ 온도로 5 시간 동안 열처리한 후, 상온으로 냉각시켰다.1 g of graphene oxide obtained in Preparation Example 1 was dispersed in ethanol and the volume of the mixed solution was adjusted to 8 ml. To this was added 8 mL of benzaldehyde solution and sonicated for 1 hour. The mixed solution was heat-treated at a temperature of 200 ° C for 5 hours in a 20-mL Teflon-line stainless steel pressure processor, and then cooled to room temperature.

반응 후 검은 침전물이 얻어지면 이것을 약 100 mL 정도의 아세톤에 분산시키고 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 멤브레인을 통해 여과시켰다. 이 과정을 여과 용액이 맑아질 때까지 4-5회 반복하였다. After the reaction, a black precipitate was obtained, which was dispersed in about 100 mL of acetone and filtered through a polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane. This process was repeated 4-5 times until the filtrate became clear.

상기 과정을 통해 멤브레인 위에서는 검정색 파우더 형태의 환원 그래핀 옥사이드를 얻었고, 여과된 용액을 140 ℃의 실리콘 오일 내에서 약 12 시간 동안 중탕시켜 형광 탄소 양자점인 탄소 나노 파우더 7 g를 얻었다.
Through the above process, reduced graphene oxide in the form of a black powder was obtained on the membrane. The filtered solution was soaked in silicone oil at 140 ° C for about 12 hours to obtain 7 g of carbon nanopowder as fluorescent carbon quantum dots.

비교예Comparative Example 1 One

상기 제조예 1에서 제조된 그래핀 옥사이드 생성물은 5 중량%의 HCl 수용액(1000 mL)에 분산시켜 12 시간 동안 천천히 교반한 후, 상기 혼합 용액 내 그래핀 옥사이드를 가라 앉히기 위해 12 시간 동안 잔잔한 상태로 유지시켰다.The graphene oxide product prepared in Preparation Example 1 was dispersed in 5% by weight of aqueous HCl solution (1000 mL) and stirred slowly for 12 hours. Then, to precipitate graphene oxide in the mixed solution, .

부유물을 제거한 후, 그래핀 옥사이드 침전물의 잔류 산을 제거하기 위해 3 일간 투석을 통해 추가적인 정화 과정을 수행하였다. 투석 후, 에탄올을 용액에 첨가하고 13000 rpm으로 1분 동안 원심분리하고, 황산이 제거된 그래핀 옥사이드 생성물을 얻은 후, 공기 중에서 4-5일간 건조하였다.After removing the float, an additional purification process was performed by dialysis to remove the residual acid of the graphene oxide precipitate for 3 days. After dialysis, ethanol was added to the solution and centrifuged at 13000 rpm for 1 minute to obtain the graphene oxide product from which sulfuric acid had been removed, followed by drying in air for 4-5 days.

상기 황산이 제거된 그래핀 옥사이드를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that graphene oxide in which sulfuric acid was removed was used.

구분division CNP의 질량(g)Mass (g) of CNP CNP의 양자수율(%)Quantum yield of CNP (%) RGO의
전기전도도(S/m)
RGO
Electrical Conductivity (S / m)
RGO의 질량(mg)Mass of RGO (mg)
실시예 1Example 1 7.07.0 19.919.9 282282 260260 비교예 1Comparative Example 1 1.41.4 3.53.5 5252 470470

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 그래핀 옥사이드에 포함되어 있는 황산을 완전히 제거한 경우, 탄소 나노입자 및 양자수율이 매우 낮아지고, 환원 그래핀 옥사이드의 전기전도도역시 매우 낮아지는 것이 확인되었다.
As shown in Table 1, it was confirmed that when sulfuric acid contained in graphene oxide was completely removed, the yield of carbon nanoparticles and proton was very low, and the electrical conductivity of the reduced graphene oxide was also extremely low.

비교예 2Comparative Example 2

벤즈알데하이드를 사용하는 대신 벤즈알데하이드와 동일한 양의 에탄올을 더 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that benzaldehyde was used instead of benzaldehyde and ethanol was added in an amount the same as that of benzaldehyde.

구분division CNP의 질량(g)Mass (g) of CNP CNP의 양자수율(%)Quantum yield of CNP (%) RGO의
전기전도도(S/m)
RGO
Electrical Conductivity (S / m)
RGO의 질량(mg)Mass of RGO (mg)
실시예 1Example 1 7.07.0 19.919.9 282282 260260 비교예 2Comparative Example 2 -- -- 5858 280280

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 벤즈알데하이드를 전혀 첨가하지 않는 경우, 탄소 나노입자는 전혀 생성되지 않았고, 환원 그래핀 옥사이드의 전기전도도 역시 매우 낮아지는 것이 확인되었다.
As shown in Table 2, it was confirmed that when no benzaldehyde was added at all, carbon nanoparticles were not generated at all and electrical conductivity of the reduced graphene oxide was also extremely low.

비교예Comparative Example 3 3

에탄올을 사용하는 대신 에탄올과 동일한 양의 벤즈알데하이드를 더 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that ethanol was used instead of ethanol and benzaldehyde was added in the same amount as ethanol.

구분division CNP의 질량(g)Mass (g) of CNP CNP의 양자수율(%)Quantum yield of CNP (%) RGO의
전기전도도(S/m)
RGO
Electrical Conductivity (S / m)
RGO의 질량(mg)Mass of RGO (mg)
실시예 1Example 1 7.07.0 19.919.9 282282 260260 비교예 3Comparative Example 3 7.07.0 2.12.1 -- 300300

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 에탄올을 전혀 첨가하지 않는 경우, 탄소 나노입자는 생성되었으나, 그 양자수율이 매우 낮고, 환원 그래핀 옥사이드는 필름이 형성되지 않아 전도도 측정이 어려워짐을 확인되었다.
As shown in Table 3, when ethanol was not added at all, carbon nanoparticles were formed, but the quantum yield thereof was very low, and reduced graphene oxide was not formed in the film, and it was confirmed that conductivity measurement became difficult.

비교예 4Comparative Example 4

그래핀 옥사이드를 첨가하지 않고, 1 mL의 황산을 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that graphene oxide was not added and 1 mL of sulfuric acid was added.

구분division CNP의 질량(g)Mass (g) of CNP CNP의 양자수율(%)Quantum yield of CNP (%) RGO의
전기전도도(S/m)
RGO
Electrical Conductivity (S / m)
RGO의 질량(mg)Mass of RGO (mg)
실시예 1Example 1 7.07.0 19.919.9 282282 260260 비교예 4Comparative Example 4 4.84.8 16.716.7 -- --

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 그래핀 옥사이드를 사용하지 않고, 황산만 추가하여 첨가되는 경우, 탄소 나노입자는 생성되나, 환원 그래핀 옥사이드는 얻을 수 없는 것이 확인되었다.
As shown in Table 4, when sulfuric acid alone was added without using graphene oxide, it was confirmed that carbon nanoparticles were produced but no reduced graphene oxide was obtained.

실험예 1: 광전자분광기(XPS) 실험Experimental Example 1: Photoelectron spectroscopy (XPS) experiment

광전자분광기(XPS)를 이용하여 상기 실시예를 통해 얻어진 탄소 나노입자의 탄소 및 산소 원자 비율을 확인하였다.
The carbon and oxygen atomic ratios of the carbon nanoparticles obtained through the above examples were confirmed using an optoelectronic spectrometer (XPS).

도 2a 내지 2d에 나타낸 바와 같이, 탄소 나노입자의 탄소 1s 피크는 285 eV에 위치하는데, 이는 탄소가 대부분 탄소-탄소 결합의 형태로 있다는 것을 의미하는 것으로서, 또 다른 한편으로는 광전자분광 분석은 용매열 반응이 일어나는 동안 그래핀 옥사이드가 성공적으로 환원 그래핀 옥사이드으로 환원되었음을 확인할 수 있다. 또한, 그래핀 옥사이드는 285 eV에서 가장 강한 C-C 탄소 피크를 보이며 286-289 eV 영역(상당한 양의 탄소가 알코올, 알데하이드, 케톤, 카르복시산의 형태로 있음을 의미함)에서도 역시 강한 피크를 보인다.As shown in Figs. 2a to 2d, the carbon 1s peak of the carbon nanoparticles is located at 285 eV, which means that carbon is mostly in the form of carbon-carbon bonds, and on the other hand, photoelectron spectroscopic analysis, It can be seen that graphene oxide was successfully reduced to reduced graphene oxide during the thermal reaction. In addition, graphene oxide shows the strongest C-C carbon peak at 285 eV and also a strong peak in the 286-289 eV region (meaning significant amounts of carbon are in the form of alcohols, aldehydes, ketones, and carboxylic acids).

그러나 그래핀 옥사이드이 환원 그래핀 옥사이드으로 환원되었을 때는 카보닐 피크와 카르복실 피크는 대부분 사라졌으며, 히드록실 피크가 상당히 감소한 것으로 나타났다.However, when the graphene oxide was reduced to reduced graphene oxide, most of the carbonyl and carboxyl peaks disappeared and the hydroxyl peak was significantly reduced.

한편, 환원으로 인한 탄소 대 산소의 원자 비율은 1.4에서 5.7로 증가되었음이 확인되었으며, 탄소 나노입자의 탄소와 산소의 원자 비율이 97 : 3인 것으로 확인되었다.
On the other hand, it was confirmed that the atomic ratio of carbon to oxygen due to reduction was increased from 1.4 to 5.7, and the atomic ratio of carbon to oxygen of the carbon nanoparticles was 97: 3.

실험예 2: 탄소 나노입자의 형태 확인Experimental Example 2: Confirmation of carbon nanoparticle morphology

본 발명에 따라 제조된 탄소 나노입자의 형태는 전자 투과 현미경과 원자힘 현미경을 통해 확인되었다.The morphology of the carbon nanoparticles prepared according to the present invention was confirmed by an electron transmission microscope and an atomic force microscope.

도 3a 및 3d에 나타낸 바와 같이, 측정된 탄소 나노입자는 무결정 형태의 둥근 모양에 지름은 6.1 ± 1.6 nm이고, 높이는 2.4 ± 1.0 nm로 확인되었다.
As shown in FIGS. 3A and 3 D, the measured carbon nanoparticles had a round shape of a noncrystalline shape with a diameter of 6.1 ± 1.6 nm and a height of 2.4 ± 1.0 nm.

실험예 3: 탄소 입자의 광학 특성 평가Experimental Example 3: Evaluation of optical properties of carbon particles

합성된 탄소 나노입자는 톨루엔, 아세톤, 디메틸포름아마이드와 같은 다양한 유기 용매에서 균질하게 분산될 수 있다.The synthesized carbon nanoparticles can be homogeneously dispersed in various organic solvents such as toluene, acetone, and dimethylformamide.

탄소 나노입자 분산 용액은 몇 달의 관측기간 동안 어떤 뭉침이나 퇴적물도 발견되지 않고 깔끔한 상태를 유지하는 것이 확인되었고, 탄소 나노입자가 우수한 용해도를 가지고 있어, 다양한 유기 물질들과 잘 혼합될 수 있다.The carbon nanoparticle dispersion solution has been found to maintain a clean condition without any lumps or sediments observed over several months of observation, and the carbon nanoparticles have good solubility and can mix well with various organic materials.

또한, 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 실내조명과 암실 내 자외선램프 하에서 탄소 나노입자는 실내 조명에서는 형광을 확인할 수 없으나, 암실 내 자외선램프에서는 톨루엔에 분산된 탄소 나노입자가 용액 상에서 파란색 발광을 나타내는 것을 확인하였다.As shown in FIGS. 4A and 4B, carbon nanoparticles can not confirm fluorescence in indoor illumination under room illumination and ultraviolet lamp in a dark room, but in a darkroom UV lamp, carbon nanoparticles dispersed in toluene emit blue light in solution Respectively.

나아가, 도 4c 및 4e에 나타낸 바와 같이, 자외선-가시선 흡수 스펙트럼에서는 탄소 나노입자가 자외선 영역의 빛을 강하게 흡수하는 것을 나타내고, 광발광 여기 스펙트럼에서는 400 nm의 방출파장을 감지하였을 때, 최대 흡수가 336 nm에서 일어나고 있음을 나타낸다. 또한 340 nm의 여기 파장에서 측정된 광발광 스펙트럼에서 방출 피크의 위치가 406 nm인 것이 확인되었다.Further, as shown in FIGS. 4C and 4E, in the ultraviolet-visible absorption spectrum, carbon nanoparticles strongly absorb light in the ultraviolet ray region. In the photoluminescence excitation spectrum, when the emission wavelength of 400 nm is detected, 336 nm. ≪ / RTI > It was also confirmed that the emission peak position in the photoluminescence spectrum measured at the excitation wavelength of 340 nm was 406 nm.

이와 관련하여 광발광 그래프의 반높이 너비(FWHM)는 80 nm 이하로 확인되었고, 본 발명에 의해 합성된 탄소 나노입자의 스토크 이동(Stoke‘s shift) 값은 70 nm 이하로 가장 폭넓게 이용되고 있는 CdSe/ZnS 나노 크리스탈(20 nm 이하)보다도 상당히 높은 것으로 나타났다. In this regard, the half-height width (FWHM) of the photoluminescence graph was confirmed to be 80 nm or less, and the Stokes shift value of the carbon nanoparticles synthesized by the present invention is most widely used at 70 nm or less CdSe / ZnS nanocrystals (less than 20 nm).

넓은 스토크 이동 값을 갖는 것은 다양한 광전자, 광전지 소자에서 사용되는 나노크리스탈의 자기흡수 문제를 최소화하는데 필수적 요소로서, 측정된 탄소 나노입자의 양자수율은 20%이다.Having a large Stokes shift value is essential to minimize the self-absorption problem of nanocrystals used in various optoelectronic and photovoltaic devices, and the quantum yield of the measured carbon nanoparticles is 20%.

또한 도 4d와 4e를 통해 광발광 세기는 여기 파장이 340 nm일 때 최대를 보였으며 피크의 위치는 여기 파장이 증가함에 따라 sigmoidal형태로 red-shift를 한다는 사실을 확인할 수 있었다.
4D and 4E, the maximum emission intensity of the light emission intensity at 340 nm is shown in FIG. 4, and the peak position is red-shifted to the sigmoidal shape as the excitation wavelength increases.

실시예 2: PVDF 또는 탄소 나노입자-PVDF 나노섬유 전기방사Example 2: PVDF or carbon nanoparticle-PVDF nanofiber electrospinning

나노섬유는 전기방사 프로세스를 통해 하기와 같이 제조하였다.The nanofibers were prepared as follows through an electrospinning process.

폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)을 다이메틸폼아마이드와 아세톤의 부피비는 1:1로 혼합된 혼합 용액에 분산시킨 후, PVDF 나노섬유는 전기방사를 통해 제조하였다. 이때, 가해진 포텐셜과 feeding rate는 각각 9 kV, 30 μL/min이다.PVDF nanofibers were prepared by electrospinning after dispersing polyfluorinated vinylidene (PVDF) in a mixed solution of 1: 1 volume ratio of dimethylformamide and acetone. At this time, the applied potential and feeding rate are 9 kV and 30 μL / min, respectively.

한편, 탄소 나노입자-PVDF 나노섬유 제작에는 상기에서 언급된 PVDF 용액에 300 mg의 탄소 나노입자가 추가적으로 첨가되었다. 이때 가해진 포텐셜과 feeding rate는 각각 10.5 kV, 30 μL/min이다.
On the other hand, 300 mg of carbon nanoparticles were additionally added to the above-mentioned PVDF solution in the production of carbon nanoparticle-PVDF nanofibers. At this time, the applied potential and feeding rate are 10.5 kV and 30 μL / min, respectively.

실시예Example 3:  3: 탄소나노입자Carbon nanoparticles -- PMMAPMMA 필름 제작과 전자빔  Film production and electron beam 리소그래피Lithography

PMMA(2 g)는 아니솔에 분산시킨 후, 24 시간 동안 교반한 후, 톨루엔(2 ml)에 분산된 탄소 나노입자(2 mg)를 첨가한 다음, 2 시간 동안 교반하였다. 탄소 나노입자-PMMA 층은 3000 rpm으로 30초간 스핀코팅 되었고, 이어서 170 ℃에서 3분 동안 열처리한 후, 전자 빔 리소그래피를 수행하여 패턴화를 수행한 후, 상기 탄소 나노입자-PMMA 혼합물 층은 메틸이소부틸케톤:이소프로필알코올(1:3) 용액에 의해 현상되었다.PMMA (2 g) was dispersed in anisole, stirred for 24 hours, added with carbon nanoparticles (2 mg) dispersed in toluene (2 ml), and stirred for 2 hours. The carbon nanoparticle-PMMA layer was spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds, followed by heat treatment at 170 ° C for 3 minutes, followed by electron beam lithography to perform patterning, and then the carbon nanoparticle- It was developed by a solution of isobutyl ketone: isopropyl alcohol (1: 3).

탄소 나노입자-PMMA 필름의 투명성과 형광성을 입증하기 위해서 더 많은 양의 탄소 나노입자(40 mg)가 이용되었다. 농축된 탄소 나노입자-PMMA 용액(400 μl)은 SiO2/Si 조각 시편(2 cm x 2 cm)에 떨어뜨린 후, 170 ℃에서 5분 동안 열처리하였다. More carbon nanoparticles (40 mg) were used to demonstrate the transparency and fluorescence of carbon nanoparticle-PMMA films. The concentrated carbon nanoparticle-PMMA solution (400 μl) was dropped onto a SiO 2 / Si slice (2 cm × 2 cm) and then heat treated at 170 ° C. for 5 minutes.

상기 탄소 나노입자-PMMA가 코팅된 시편을 불산(5wt %)에 1 시간 동안 함침시킨 후, SiO2/Si 기판으로부터 떨어진 탄소 나노입자-PMMA 필름을 증류수로 세척하였다.
The carbon nanoparticle-PMMA-coated specimen was impregnated with hydrofluoric acid (5 wt%) for 1 hour, and then the carbon nanoparticle-PMMA film separated from the SiO 2 / Si substrate was washed with distilled water.

실험예Experimental Example 4: 형광 고분자 복합체의 광학 특성 평가 4: Evaluation of Optical Properties of Fluorescent Polymer Complex

상기 실시예 2 및 3에서 제조된 형광 탄소 나노입자-고분자 복합체의 광학 특성을 평가한 결과, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 실린 공초점 현미경의 밝은 빛 이미지와 그에 해당하는 형광 이미지는 이 복합나노섬유가 형광특성을 갖는다는 사실을 명확하게 보여준다. 특히, 도 5a에서는 탄소 나노입자-PVDF의 지름은 500-1000 nm인 것으로 확인되며, 주사전자현미경 이미지에서 확인된 바와 같이, 길이방향을 따라서 고르게 성장한 것으로 나타났다.As a result of evaluating the optical characteristics of the fluorescent carbon nanoparticle-polymer complexes prepared in Examples 2 and 3, bright light images of fluorescent confocal microscopes and their corresponding fluorescence images, as shown in Figs. 5A and 5B, It clearly shows that nanofibers have fluorescence properties. In particular, in FIG. 5A, the diameters of the carbon nanoparticles-PVDF were found to be 500-1000 nm, and as shown in the scanning electron microscope image, they were uniformly grown along the length direction.

또한, 도 5c 및 도 5d에 나타낸 바와 같이, 사진은 실내조명과 암실에서 휴대 자외선램프 아래에서 촬영한 상기 탄소 나노입자-PMMA 복합 필름은 투명하고 형광을 띄는 것으로 나타났다.Also, as shown in FIGS. 5C and 5D, the carbon nanoparticle-PMMA composite film photographed under the indoor light and the portable ultraviolet lamp in the dark room was transparent and fluorescent.

한편, 도 5d에서는 공초점 현미경 이미지는 488 nm 파장의 레이저 조사 하에, 패턴화된 탄소 나노입자-PMMA 층을 확인할 수 있다.
On the other hand, in Fig. 5D, the confocal microscope image can confirm the patterned carbon nanoparticle-PMMA layer under laser irradiation of 488 nm wavelength.

실시예Example 4: 환원  4: Reduction 그래핀Grapina 옥사이드Oxide 슈퍼 커패시터 제조 Super Capacitor Manufacturing

프로필렌 카보네이트(30 ml)에 상기 실시예 1에서 얻은 환원 그래핀 옥사이드(30 mg)을 분산시키고, 90분 동안 초음파처리를 하였다. 상기 용액의 일부를 카본 페이퍼 위에 진공 여과시켰다. 카본 페이퍼 상에 형성된 환원 그래핀 옥사이드 층은 오븐 안에서 2 시간 동안 80 ℃에서 건조시켰다.Reduced graphene oxide (30 mg) obtained in Example 1 was dispersed in propylene carbonate (30 ml) and ultrasonicated for 90 minutes. A portion of the solution was vacuum filtered over carbon paper. The reduced graphene oxide layer formed on the carbon paper was dried in an oven at 80 DEG C for 2 hours.

PTFE 멤브레은 상기에서 제조된 2개의 환원 그래핀 옥사이드이 코팅된 카본 페이퍼 전극 사이의 분리막으로 이용하였다.The PTFE membrane was used as a separator between the two reduced graphene oxide coated carbon paper electrodes prepared above.

전극/분리막/전극 집합체는 Para film으로 묶은 후, 집합체는 테플론 프레임 내 전해질 용액 안에 위치시키고, 전해질은 1 M의 테트라에틸암모늄 테트라플루오로보레이트를 프로필렌 카보네이트 용액에 첨가하여 사용하였다.The electrode / separator / electrode assembly was bundled with Para film, the assembly was placed in the electrolyte solution in the Teflon frame, and the electrolyte was prepared by adding 1 M tetraethylammonium tetrafluoroborate to the propylene carbonate solution.

셀은 유리 컨테이너에 위치시킨 상태로 진공 분위기에서 측정되었다.
The cell was placed in a glass container and measured in a vacuum atmosphere.

실험예Experimental Example 5: 환원된 산화  5: Reduced oxidation 그래핀Grapina 슈퍼 커패시터 측정 실험 Supercapacitor measurement experiment

상기 제조예 2에서 제조된 슈퍼 커패시터의 순환 전압-전류를 측정한 결과, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 직사각형 형태의 거동을 보이는데 이는 우수한 커패시터로서의 역할을 한다는 사실을 의미하는 것으로서, 본 발명을 통해 얻은 환원 그래핀 옥사이드 슈퍼 커패시터의 커패시턴스는 프로필렌 카보네이트를 통해 합성한 환원 그래핀 옥사이드를 이용한 슈퍼 커패시터보다 조금 낮은 수치를 나타내었다(0.1 V에서 각각 83 F/g 및 58 F/g).As a result of the measurement of the circulating voltage-current of the super capacitor manufactured in Production Example 2, a rectangular shape behavior is shown as shown in FIG. 6A, which means that it plays a role as a good capacitor. The capacitance of the reduced graphene oxide supercapacitor was slightly lower than that of the supercapacitor using reduced graphene oxide synthesized through propylene carbonate (83 F / g and 58 F / g, respectively, at 0.1 V).

또한, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 상기 슈퍼 커패시터의 충방전 속도가 0.1 V/s에서 8 V/s로 증가함에 따라, 커패시턴스는 57.5 F/g에서 21.1 F/g으로 줄어드는 것으로 나타났으나, 높은 충방전 속도인 8 V/s에서도 대략 1/3 정도의 커패시턴스가 여전히 얻어진다는 점에서 본 발명을 통해 얻은 환원 그래핀 옥사이드 슈퍼 커패시터가 프로필렌 카보네이트로부터 얻은 환원 그래핀 옥사이드 슈퍼 커패시터보다 훨씬 높은 율속 성능을 갖는다는 사실을 나타낸다.Further, as shown in FIG. 6B, as the charge / discharge rate of the supercapacitor increases from 0.1 V / s to 8 V / s, the capacitance decreases from 57.5 F / g to 21.1 F / g, The reduced graphene oxide super-capacitor obtained from the present invention has a much higher rate performance than the reduced graphene oxide super-capacitor obtained from propylene carbonate in that the capacitance of about 1/3 is still obtained even at the charging / discharging speed of 8 V / s .

나아가, 도 6c 및 6d에 나타낸 바와 같이, 상기 슈퍼 커패시터의 우수한 커패시터 거동은 정전압방식 충방전 커브에서 보이는 삼각모양, 및 나이퀴스트 선도의 저진동수 영역에서 보이는 수직방향으로 뻗은 선(각도=84.7°)을 통해서도 확인할 수 있고, 등가 직렬저항이 3.4 Ω임을 확인하였다.Further, as shown in Figs. 6C and 6D, the excellent capacitor behavior of the supercapacitor is shown by the triangular shape seen in the constant voltage charging / discharging curve and the line extending in the vertical direction (angle = 84.7 [deg.] ), And confirmed that the equivalent series resistance is 3.4 Ω.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 슈퍼 커패시터의 다양한 다른 특성들은 종래 프로필렌 카보네이트로부터 얻은 환원 그래핀 옥사이드를 포함하는 슈퍼 커패시터를 비교한 결과, 약간의 율속 성능과 커패시턴스의 차이만을 보이는 비슷한 성능을 가진다는 것이 확인되었다.As shown in FIG. 7, various other characteristics of the supercapacitor according to the present invention are compared with supercapacitors containing reduced graphene oxide obtained from propylene carbonate. As a result, It has been confirmed that it has performance.

Claims (16)

(a) 그래핀 옥사이드, 벤즈알데하이드, C1-C6의 알데하이드 중에서 선택되는 1종 이상의 제1 유기용매 및 C1-C6의 알코올, 증류수 중에서 선택되는 1종 이상의 제2 유기용매를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 혼합용액을 제1 열처리하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 제1 열처리된 혼합용액을 여과하여 환원 그래핀 옥사이드 및 여과액을 분리하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)에서 분리된 여과액을 제2 열처리하여 형광 탄소 나노입자를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.
(a) at least one first organic solvent selected from the group consisting of graphene oxide, benzaldehyde and C 1 -C 6 aldehyde, and at least one second organic solvent selected from C 1 -C 6 alcohols and distilled water, Preparing a mixed solution;
(b) subjecting the mixed solution of step (a) to a first heat treatment;
(c) separating the reduced graphene oxide and the filtrate by filtering the first heat-treated mixed solution in the step (b); And
(d) subjecting the filtrate separated in the step (c) to a second heat treatment to obtain fluorescent carbon nanoparticles. The method for simultaneously producing reduced graphene oxide and fluorescent carbon nanoparticles.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 제1 열처리 공정은 150-250 ℃ 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method according to claim 1, wherein the first annealing process is performed at a temperature of 150-250 ° C in the step (b). 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 제2 열처리 공정은 100-200 ℃ 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method of claim 1, wherein the second heat treatment in step (d) is performed at a temperature of 100-200 占 폚. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 제2 열처리 공정은 중탕하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method according to claim 1, wherein the second heat treatment step in step (d) comprises boiling. 제1항에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드는 0.1 내지 10 중량%의 산(acid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method of claim 1, wherein the graphene oxide comprises 0.1 to 10 wt% of an acid. 제5항에 있어서, 상기 산은 황산, 질산, 염산 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.6. The method according to claim 5, wherein the acid is at least one selected from sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid. 제1항에 있어서, 상기 그래핀 옥사이드는 제1 유기용매 및 제2 유기용매 총부피에 대하여 0.03 내지 0.07 w/v%로 포함되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method according to claim 1, wherein the graphene oxide is contained in an amount of 0.03 to 0.07 w / v% based on the total volume of the first organic solvent and the second organic solvent. Way. 제1항에 있어서, 상기 제1 유기용매 및 제2 유기용매는 1: 0.5-1.5 부피비로 첨가되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method of claim 1, wherein the first organic solvent and the second organic solvent are added in a ratio of 1: 0.5-1.5 by volume. 제1항에 있어서, 상기 제1 유기용매는 상기 (a) 단계의 혼합용액 총부피에 대하여 40 내지 60 부피%로 첨가되고,
상기 제2 유기용매는 상기 (a) 단계의 혼합용액 총부피에 대하여 40 내지 60 부피%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.
The method of claim 1, wherein the first organic solvent is added in an amount of 40 to 60% by volume based on the total volume of the mixed solution of step (a)
Wherein the second organic solvent is added in an amount of 40 to 60 vol% based on the total volume of the mixed solution of step (a).
제1항에 있어서, 상기 환원 그래핀 옥사이드는 탄소/산소 원자 비율이 4-7이고,
상기 환원 그래핀 옥사이드의 전기전도도는 250-300 S/m인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.
The method of claim 1, wherein the reduced graphene oxide has a carbon / oxygen atomic ratio of 4-7,
Wherein the reduced graphene oxide has an electrical conductivity of 250-300 S / m.
제1항에 있어서, 상기 형광 탄소 나노입자는 장축 길이가 3-10 nm이고, 단축 길이가 1-5 nm인 타원형 비정질 형태인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method according to claim 1, wherein the fluorescent carbon nanoparticles have an elliptical amorphous form having a major axis length of 3 to 10 nm and a minor axis length of 1 to 5 nm, and a method for simultaneously producing the reduced graphene oxide and the fluorescent carbon nanoparticle . 제1항에 있어서, 상기 형광 탄소 나노입자는 탄소와 산소의 원자 비율이 95-99 : 1-5인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method of claim 1, wherein the fluorescent carbon nanoparticles have an atomic ratio of carbon to oxygen of 95-99: 1-5. 제1항에 있어서, 상기 형광 탄소 나노입자의 여기파장이 300-400 nm이고, 스토크 이동(Stoke's shift) 값이 70 nm 이하인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 옥사이드 및 형광 탄소 나노입자의 동시 제조방법.The method according to claim 1, wherein the fluorescent carbon nanoparticles have an excitation wavelength of 300-400 nm and a Stokes shift value of 70 nm or less. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. Sheng et al. Scientific Reports. 2012, Vol. 2, Article No. 247 (2012.02.03.)*
Z. Shoujun et al. Chin. J. Chem. 2012, Vol. 70, pp. 2311-2315 (2012.10.17.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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