KR101639609B1 - Preparing method of graphite oxide, and graphene-structured material and preparing method thereof - Google Patents
Preparing method of graphite oxide, and graphene-structured material and preparing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101639609B1 KR101639609B1 KR1020140051878A KR20140051878A KR101639609B1 KR 101639609 B1 KR101639609 B1 KR 101639609B1 KR 1020140051878 A KR1020140051878 A KR 1020140051878A KR 20140051878 A KR20140051878 A KR 20140051878A KR 101639609 B1 KR101639609 B1 KR 101639609B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- graphite
- weight
- slurry
- khz
- parts
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/21—After-treatment
- C01B32/23—Oxidation
Abstract
본원은, 그래핀 구조물질을 제조하기 위한 중간체로서 사용되는 산화흑연을 제조하는 방법, 상기 산화흑연을 이용하여 제조된 비표면적이 큰 대면적 그래핀 구조물질 및 상기 그래핀 구조물질의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing graphite oxide used as an intermediate for producing a graphene structure material, a large area graphene structure material having a large specific surface area prepared using the graphite oxide and a method for producing the graphene structure material to provide.
Description
본원은, 그래핀 구조물질을 제조하기 위한 중간체로서 사용되는 산화흑연의 제조 방법, 및 그래핀 구조물질, 질산을 이용한 상기 그래핀 구조물질의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing graphite oxide to be used as an intermediate for producing a graphene structure material and a process for producing the graphene structure material using nitric acid.
2004년 맨체스터 대학의 안드레 가임(Andre Geim) 교수 팀이 스카치테이프 방법(scotch tape method)을 이용해 최초로 기계적으로 흑연에서 그래핀을 박리하는데 성공하였고, 또한 박리된 그래핀을 이용하여 양자홀 효과 연구를 통해 그래핀의 뛰어난 전기 전도성을 밝힌 바 있다. 이후 2008년 미국 콜롬비아 대학의 제임스 혼(James Hone) 연구팀에 의해 그래핀의 뛰어난 강도가 확인되었으며, 2008년 미국 캘리포니아 리버사이드 대학의 알렉산더 발라딘(Alexander Balandin) 연구팀에 의해 그래핀의 열 전도도가 탄소나노튜브보다 약 2 배 높은 약 5,300 pW/mpK인 것으로 측정되었다.Andre Geim, a professor at the University of Manchester in 2004, first succeeded in peeling graphene mechanically from graphite using the scotch tape method, and also studied quantum Hall effect using peeled graphene. Has revealed the excellent electrical conductivity of graphene. In 2008, the excellent strength of graphene was confirmed by the James Hone research team at the University of Colombia in 2008. In 2008, researchers from Alexander Balandin of the University of California, Riverside, USA, It was measured to be approximately 5,300 pW / mpK, approximately two times higher than nanotubes.
상기 그래핀을 수득하는 방법에는 산화흑연을 열충격에 의하여 박리시켜 제조하는 방법, 흑연으로부터 박리하여 얻는 방법, 표면 성장법, 산화흑연 시트를 히드라진으로 환원하는 법, 화학 증착법, 및 나노튜브를 황산과 과망간산 용액과의 반응으로 절개하는 법 등이 알려져 있으나, 산화흑연을 열충격에 의하여 박리시켜 제조하는 방법 외에는 모두 실험실적 제법을 벗어나지 못하고 있다.Examples of the method for obtaining graphene include a method of producing graphite by peeling off graphite by thermal shock, a method of peeling off graphite, a surface growth method, a method of reducing graphite sheet to hydrazine, a chemical vapor deposition method, And a method of dissolving graphite in a reaction with a permanganic acid solution are known. However, all methods except for the method of producing graphite by peeling off a graphite oxide by thermal shock have not survived the experimental method.
한편, 흑연 플레이크에 산 등을 가하여 흑연 결정의 층간에 삽입하고 열충격을 가하여 웜(worm) 또는 아코디언(accordion) 형태의 팽창흑연을 제조하는 방법은 오래 전부터 알려져 왔으며, 상기 웜 형태의 팽창흑연은 충진제로 사용되거나 또는 압착 가공하여 이방 전도성을 띠는 시트로서 널리 사용되고 있다. 그러나 상기 팽창흑연은 흑연의 일부 층간이 느슨하게 된 구조를 가지며, 그래핀에 비하여 물성이 떨어지고 입자의 크기도 훨씬 크다.On the other hand, it has been known for a long time that an acid or the like is added to a graphite flake and inserted between the layers of the graphite crystal and a thermal shock is applied to produce an expanded graphite in the form of a worm or an accordion. The worm- Or is extensively used as a sheet having anisotropic conductivity by a pressing process. However, the expanded graphite has a structure in which some layers of graphite are loosened, has lower physical properties than graphene, and has a much larger particle size.
대한민국 공개특허 제2010-0051681호는 산화된 흑연 및 박리된 그래핀의 제조 방법에 관한 개시하고 있다. 산화흑연 및 그래핀 구조물질의 제조 방법에 관한 여러 연구가 존재하나, 질산만을 이용하여 산화흑연 및 그래핀 구조물질을 제조하는 방법은 알려진 바 없다.
Korean Patent Publication No. 2010-0051681 discloses a method for producing oxidized graphite and peeled graphene. There are various studies on the production methods of graphite oxide and graphene structure materials, but there is no known method for producing graphite oxide and graphene structure materials using only nitric acid.
본원은, 그래핀 구조물질을 제조하기 위한 중간체로서 사용되는 산화흑연을 제조하는 방법, 상기 산화흑연을 이용하여 제조한 비표면적이 큰 대면적 그래핀 구조물질 및 상기 그래핀 구조물질의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a method for producing graphite oxide used as an intermediate for producing a graphene structural material, a large-area graphene structure material having a large specific surface area prepared using the graphite oxide, and a method for producing the graphene structure material .
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, 흑연 및 질산을 포함하는 흑연 슬러리를 형성하고, 상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성하고, 및 상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득하는 것을 포함하는, 산화흑연의 제조 방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a graphite slurry, comprising: forming a graphite slurry containing graphite and nitric acid, oxidizing the graphite by injecting an oxidizing agent into the graphite slurry to form an oxidized graphite slurry, To obtain a graphite oxide.
본원의 제 2 측면은, 흑연 및 질산을 포함하는 흑연 슬러리를 형성하고, 상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성하고, 상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득하고, 및 상기 산화흑연을 환원시키는 것을 포함하는, 그래핀 구조물질의 제조 방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a graphite slurry, comprising: forming a graphite slurry containing graphite and nitric acid; injecting an oxidizing agent into the graphite slurry to oxidize the graphite to form an oxidized graphite slurry; And reducing the graphite oxide. The present invention also provides a method for producing a graphene structure material.
본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2 측면에 따른 방법에 의해 제조되고, 약 700 m2/g 내지 약 1,500 m2/g의 비표면적을 가지는, 그래핀 구조물질을 제공한다.
A third aspect of the invention provides a graphene structured material produced by the process according to the second aspect of the present application and having a specific surface area of from about 700 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g.
본원의 일 구현예에 의하면, 황산을 포함하지 않으며, 질산 및 흑연을 포함하는 흑연 슬러리를 회분 반응기에서 대량으로 산화반응 시킴으로써 대량의 산화흑연을 경제적으로 제조할 수 있다. 본원의 일 구현예에 의하면, 질산과 알칼리 금속 염을 포함하는 산화제를 이용하여 흑연을 산화시킴으로써 전체적으로 균일하게 산화된 산화흑연 및 그래핀 구조물질을 수득할 수 있다. 본원의 일 구현예에 따라 제조된 상기 산화흑연 및 상기 그래핀 구조물질은 고분자 또는 금속 나노분말과의 반응에서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a large amount of oxidized graphite can be economically produced by subjecting a graphite slurry containing no sulfuric acid to nitric acid and graphite in a large amount in a batch reactor. According to one embodiment of the present invention, graphite oxide is oxidized using an oxidizing agent including nitric acid and an alkali metal salt, whereby oxidized graphite and graphene structure material which are uniformly oxidized as a whole can be obtained. The graphite oxide and the graphene structure material produced according to one embodiment of the present invention can exhibit excellent performance in the reaction with a polymer or a metal nano powder.
또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화흑연 및 상기 그래핀 구조물질의 제조 과정은 고비용의 동결 건조 또는 분무 건조를 수행할 필요 없이 단순한 오븐 건조단계만을 포함할 수 있으므로, 제조 시간을 단축할 수 있어 경제적이다. 특히, 본원의 일 구현예에 따라 제조된 상기 그래핀 구조물질은 기존에 알려진 방법에 의해 제조된 그래핀 구조물질에 비해 표면적이 넓고 결함이 적어 우수한 물성을 나타낸다.
In addition, according to one embodiment of the present invention, the manufacturing process of the graphite oxide and the graphene structure material can include only a simple oven drying step without requiring a high-cost lyophilization or spray drying, It is economical. Particularly, the graphene structure material produced according to one embodiment of the present invention exhibits excellent physical properties because it has a large surface area and few defects as compared with the graphene structure material prepared by a known method.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 산화흑연의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른 그래핀 구조물질의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 따른 그래핀 구조물질인 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide, rGO)와 Pt 담지체의 투과 전자 현미경(transmission electron microscopy, TEM) 이미지이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 있어서, 사용한 필터 프레스의 사진이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 따른 그래핀 구조물질의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a flow chart illustrating a method for producing graphite oxide according to one embodiment of the present application.
FIG. 2 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a graphene structure material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a transmission electron microscopy (TEM) image of a reduced graphene oxide (rGO) and a Pt carrier, which is a graphene structure material according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of a filter press used in one embodiment of the invention.
FIG. 5 illustrates a Raman spectrum of a graphene structure material according to one embodiment of the present invention.
아래에서는 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. 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.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. 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. 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”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 thereof " included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.
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 구조물질”의 기재는 산화흑연 및 환원 과정에서 수득되는 rGO를 포함하는 육각형 벌집모양으로 결합되어 있는 탄소의 층상구조물질을 의미한다.
Throughout the present specification, the base material of the "graphene structure material" means a layered structure material of carbon bonded in the form of a hexagonal honeycomb including rGO obtained by the oxidative graphite and the reduction process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples and drawings.
본원의 제 1 측면에 따른 산화흑연의 제조 방법은, 흑연 및 질산을 포함하는 흑연 슬러리를 형성하고, 상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성하고, 및 상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득하는 것을 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing graphite oxide, comprising: forming a graphite slurry containing graphite and nitric acid; injecting an oxidizing agent into the graphite slurry to oxidize the graphite to form an oxidized graphite slurry; And washing the slurry to obtain oxidized graphite.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 질산은 약 70 중량% 내지 약 98 중량%의 농도를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 질산은 약 70 중량% 내지 약 98 중량%, 약 75 중량% 내지 약 98 중량%, 약 80 중량% 내지 약 98 중량%, 약 85 중량% 내지 약 98 중량%, 약 90 중량% 내지 약 98 중량%, 약 95 중량% 내지 약 98 중량%, 약 70 중량% 내지 약 95 중량%, 약 75 중량% 내지 약 95 중량%, 약 80 중량% 내지 약 95 중량%, 약 85 중량% 내지 약 95 중량%, 약 90 중량% 내지 약 95 중량%, 약 70 중량% 내지 약 90 중량%, 약 75 중량% 내지 약 90 중량%, 약 80 중량% 내지 약 90 중량%, 약 85 중량% 내지 약 90 중량%, 약 70 중량% 내지 약 85 중량%, 약 75 중량% 내지 약 85 중량%, 약 80 중량% 내지 약 85 중량%, 약 70 중량% 내지 약 80 중량%, 약 75 중량% 내지 약 80 중량%, 또는 약 70 중량% 내지 약 75 중량%의 농도를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the nitric acid may have a concentration of about 70 wt% to about 98 wt%, but may not be limited thereto. For example, the nitric acid may be present in an amount ranging from about 70 wt% to about 98 wt%, from about 75 wt% to about 98 wt%, from about 80 wt% to about 98 wt%, from about 85 wt% to about 98 wt% About 95% to about 95%, about 95%, about 95%, about 95%, about 95%, about 95% About 90% to about 90%, about 90% to about 90%, about 85% to about 90%, about 90% To about 90 wt%, about 70 wt% to about 85 wt%, about 75 wt% to about 85 wt%, about 80 wt% to about 85 wt%, about 70 wt% to about 80 wt% To about 80 wt.%, Or from about 70 wt.% To about 75 wt.%, Based on the total weight of the composition.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 산화흑연의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 흑연 및 질산을 포함하는 흑연 슬러리를 형성한다(S100).BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a flow chart illustrating a method for producing graphite oxide according to one embodiment of the present application. First, as shown in FIG. 1, a graphite slurry containing graphite and nitric acid is formed (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 흑연 슬러리는 흑연 약 1 중량부에 대하여 약 10 중량부 내지 약 100 중량부의 질산을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 흑연 약 1 중량부에 대하여 약 10 중량부 내지 약 100 중량부, 약 30 중량부 내지 약 100 중량부, 약 50 중량부 내지 약 100 중량부, 약 70 중량부 내지 약 100 중량부, 약 90 중량부 내지 약 100 중량부, 약 10 중량부 내지 약 90 중량부, 약 30 중량부 내지 약 90 중량부, 약 50 중량부 내지 약 90 중량부, 약 70 중량부 내지 약 90 중량부, 약 10 중량부 내지 약 70 중량부, 약 30 중량부 내지 약 70 중량부, 약 50 중량부 내지 약 70 중량부, 약 10 중량부 내지 약 50 중량부, 약 30 중량부 내지 약 50 중량부, 또는 약 10 중량부 내지 약 30 중량부의 질산을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the graphite slurry may include, but is not limited to, about 10 parts by weight to about 100 parts by weight of nitric acid per about 1 part by weight of graphite. For example, from about 10 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 30 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 50 parts by weight to about 100 parts by weight, from about 70 parts by weight to about 100 parts by weight About 90 parts by weight to about 100 parts by weight, about 10 parts by weight to about 90 parts by weight, about 30 to about 90 parts by weight, about 50 to about 90 parts by weight, about 70 to about 90 parts by weight From about 10 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 30 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 70 parts by weight, from about 30 parts by weight to about 70 parts by weight, from about 50 parts by weight to about 70 parts by weight, , Or about 10 parts by weight to about 30 parts by weight of nitric acid.
이어서, 상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성한다(S200). Next, an oxidizing agent is injected into the graphite slurry to oxidize the graphite to form an oxidized graphite slurry (S200).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화제는 알칼리 금속 염을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 알칼리 금속 염은 염소산칼륨, 염소산나트륨, 과망간산칼륨, 질산나트륨, 차아염소산리튬, 과염소산리튬, 망간산리튬, 질산리튬, 질산세슘, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the invention, the oxidant may include, but is not limited to, an alkali metal salt. For example, the alkali metal salt is selected from the group consisting of potassium chlorate, sodium chlorate, potassium permanganate, sodium nitrate, lithium hypochlorite, lithium perchlorate, lithium manganese, lithium nitrate, cesium nitrate, and combinations thereof But is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화제는 상기 흑연 약 1 중량부에 대하여 약 1 중량부 내지 약 50 중량부를 주입하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 흑연 약 1 중량부에 대하여 약 1 중량부 내지 약 50 중량부, 약 1 중량부 내지 약 40 중량부, 약 1 중량부 내지 약 30 중량부, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 1 중량부 내지 약 10 중량부, 약 10 중량부 내지 약 50 중량부, 약 10 중량부 내지 약 40 중량부, 약 10 중량부 내지 약 30 중량부, 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 약 20 중량부 내지 약 50 중량부, 약 20 중량부 내지 약 40 중량부, 약 20 중량부 내지 약 30 중량부, 약 30 중량부 내지 약 50 중량부, 약 30 중량부 내지 약 40 중량부, 또는 약 40 중량부 내지 약 50 중량부의 상기 산화제를 주입하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the invention, the oxidant may include, but is not limited to, injecting from about 1 part by weight to about 50 parts by weight with respect to about 1 part by weight of the graphite. For example, from about 1 part by weight to about 50 parts by weight, from about 1 part by weight to about 40 parts by weight, from about 1 part by weight to about 30 parts by weight, from about 1 part by weight to about 20 parts by weight From about 10 parts by weight to about 20 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 10 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 40 parts by weight, from about 10 parts by weight to about 30 parts by weight, From about 20 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 20 parts by weight to about 40 parts by weight, from about 20 parts by weight to about 30 parts by weight, from about 30 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 30 parts by weight to about 40 by weight , Or about 40 parts by weight to about 50 parts by weight of the oxidizing agent.
본원의 일 구현예에 따른 산화 시간은 약 12 시간 내지 약 36 시간 동안 수행되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 약 12 시간 내지 약 36 시간, 약 20 시간 내지 약 36 시간, 약 28 시간 내지 약 36 시간, 약 12 시간 내지 약 28 시간, 약 20 시간 내지 약 28 시간, 또는 약 12 시간 내지 약 20 시간 동안 상기 산화반응이 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The oxidation time, according to one embodiment herein, may be performed for about 12 hours to about 36 hours, such as about 12 hours to about 36 hours, about 20 hours to about 36 hours, about 28 hours to about 36 hours, For about 12 hours to about 28 hours, for about 20 hours to about 28 hours, or for about 12 hours to about 20 hours.
마지막으로, 상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득한다(S300).Finally, the oxidized graphite slurry is washed to obtain oxidized graphite (S300).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 상기 산화흑연을 수득하는 것은 필터 프레스, 원심 분리, 투석에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, washing the oxidized graphite slurry to obtain the oxidized graphite may be performed by a filter press, centrifugation, or dialysis, but may not be limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화흑연을 수득한 후, 상기 산화흑연에 초음파를 조사하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 초음파는 약 10 분 내지 약 30 분 동안 약 35 kHz 내지 약 170 kHz의 주파수를 갖는 초음파를 조사하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 초음파의 주파수는 약 35 kHz 내지 약 170 kHz, 약 50 kHz 내지 약 170 kHz, 약 70 kHz 내지 약 170 kHz, 약 100 kHz 내지 약 170 kHz, 약 130 kHz 내지 약 170 kHz, 약 150 kHz 내지 약 170 kHz, 약 35 kHz 내지 약 150 kHz, 약 50 kHz 내지 약 150 kHz, 약 70 kHz 내지 약 150 kHz, 약 100 kHz 내지 약 150 kHz, 약 130 kHz 내지 약 150 kHz, 약 35 kHz 내지 약 130 kHz, 약 50 kHz 내지 약 130 kHz, 약 70 kHz 내지 약 130 kHz, 약 100 kHz 내지 약 130 kHz, 약 35 kHz 내지 약 100 kHz, 약 50 kHz 내지 약 100 kHz, 약 70 kHz 내지 약 100 kHz, 약 35 kHz 내지 약 70 kHz, 약 50 kHz 내지 약 70 kHz, 또는 약 35 kHz 내지 약 50 kHz일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있으며, 상기 주파수를 갖는 초음파를 예를 들어, 상기 초음파는 약 10 분 내지 약 30 분, 약 15 분 내지 약 30 분, 약 20 분 내지 약 30 분, 약 25 분 내지 약 30 분, 약 10 분 내지 약 25 분, 약 15 분 내지 약 25 분, 약 20 분 내지 약 25 분, 약 10 분 내지 약 20 분, 약 15 분 내지 약 20 분, 또는 약 10 분 내지 약 15 분 동안 조사하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 세척된 상기 산화흑연에 초음파를 조사하는 것에 의해 단시간의 초음파 조사만으로도 산화흑연의 박리 효과를 수득할 수 있다. 상기 초음파 조사 시간이 짧을수록 큰 크기의 그래핀을 수득할 수 있으며, 상기 그래핀의 크기가 클수록 그래핀 간에 발생하는 접촉 저항이 작아지므로, 그래핀의 기본 물성이 향상될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to additionally include, but not limited to, obtaining the graphite oxide and then irradiating the graphite oxide with ultrasonic waves. For example, the ultrasonic waves may be, but not limited to, irradiating ultrasonic waves having a frequency of about 35 kHz to about 170 kHz for about 10 minutes to about 30 minutes. Wherein the frequency of the ultrasonic waves is from about 35 kHz to about 170 kHz, from about 50 kHz to about 170 kHz, from about 70 kHz to about 170 kHz, from about 100 kHz to about 170 kHz, from about 130 kHz to about 170 kHz, From about 100 kHz to about 150 kHz, from about 130 kHz to about 150 kHz, from about 35 kHz to about 130 kHz, from about 35 kHz to about 150 kHz, from about 50 kHz to about 150 kHz, from about 70 kHz to about 150 kHz, From about 50 kHz to about 100 kHz, from about 70 kHz to about 100 kHz, from about 50 kHz to about 100 kHz, from about 50 kHz to about 130 kHz, from about 70 kHz to about 130 kHz, from about 100 kHz to about 130 kHz, For example, from about 35 kHz to about 70 kHz, from about 50 kHz to about 70 kHz, or from about 35 kHz to about 50 kHz, for example, About 30 minutes, about 15 minutes to about 30 minutes, about 20 minutes to about 30 minutes, about 25 minutes to about 30 minutes, about 10 minutes to about 25 minutes, about 15 minutes to about 25 minutes, about 20 minutes to about 25 minutes, about 10 minutes to about 20 minutes, about 15 minutes to about 20 minutes, or about 10 minutes to about 15 minutes. By applying ultrasonic waves to the cleaned graphite oxide, peeling effect of graphite oxide can be obtained by ultrasonic irradiation only for a short time. The larger the size of the graphene is, the smaller the contact resistance generated between the graphenes is, and thus the basic physical properties of the graphene can be improved. However, .
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화흑연을 수득한 후, 상기 산화흑연을 건조하는 것을 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 산화흑연은 약 40℃ 내지 약 60℃의 오븐에서 약 12 시간 내지 약 24 시간 동안 건조하는 것에 의해 완전히 건조된 산화흑연을 수득하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, it is possible to additionally include, but not limited to, obtaining the oxidized graphite and then drying the oxidized graphite. For example, the oxidized graphite may be, but not limited to, obtaining fully dried graphite oxide by drying in an oven at about 40 ° C to about 60 ° C for about 12 hours to about 24 hours.
본원의 제 2 측면에 따른 그래핀 구조물질의 제조 방법은, 흑연 및 질산을 포함하는 흑연 슬러리를 형성하고, 상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성하고, 상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득하고, 및 상기 산화흑연을 환원시키는 것을 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a graphene structure material, comprising: forming a graphite slurry containing graphite and nitric acid; injecting an oxidizing agent into the graphite slurry to oxidize the graphite to form an oxidized graphite slurry; Washing the graphite slurry to obtain oxidized graphite, and reducing the oxidized graphite.
본원의 제 2 측면은 본원의 제 1 측면에 따른 산화흑연의 제조 방법에 따라 제조된 산화흑연을 포함하는, 그래핀 구조물질의 제조 방법에 관한 것으로서, 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.The second aspect of the present invention relates to a method for producing a graphene structure material comprising graphite oxide produced according to the process for producing graphite oxide according to the first aspect of the present invention, The detailed description of the first aspect of the present invention may be applied to the second aspect of the present invention.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른, 그래핀 구조물질의 제조 방법을 나타내는 흐름도로서, 상기 그래핀 구조물질의 제조 방법은, 상기 본원의 제 1 측면에 따른 건조된 산화흑연을 수득한 뒤(S100 내지 S300), 상기 산화흑연을 환원시킨다(S400).FIG. 2 is a flow chart illustrating a method for producing a graphene structure material according to an embodiment of the present invention, wherein the method for producing the graphene structure material comprises the steps of obtaining dried graphite oxide according to the first aspect of the present invention (S100 to S300), and the graphite oxide is reduced (S400).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 산화흑연을 환원시키는 것은 화학적 환원법, 열충격 환원법, 또는 전기화학적 환원법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 화학적 환원법을 이용할 경우, 상기 산화흑연의 안정적인 환원이 가능하고, 상기 열충격 환원법을 이용할 경우, 오염물질의 배출 없이 친환경적으로 상기 산화흑연의 환원을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 열충격은 약 1,000℃ 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the reduction of the graphite oxide may be performed by a chemical reduction method, a thermal shock reduction method, or an electrochemical reduction method, but may not be limited thereto. For example, when the chemical reduction method is used, it is possible to stably reduce the graphite oxide, and when the thermal shock reduction method is used, the reduction of the graphite oxide can be performed in an environmentally friendly manner without discharging pollutants. For example, the thermal shock may be at least about 1,000 ° C, but may not be limited thereto.
본원의 제 3 측면에 따른 그래핀 구조물질은, 본원의 제 2 측면의 방법에 의해 제조되고, 약 700 m2/g 내지 약 1,500 m2/g의 비표면적을 가지는, 그래핀 구조물질을 제공한다. 본 측면에 따른 그래핀 구조물질에 대하여 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 기재된 내용이 모두 포함될 수 있다. 상기 그래핀 구조물질은 플렉서블 디스플레이, 태양전지, 터치센서, 2 차 전지 활물질, 수퍼 커패시터(super capacitor), 촉매 담지체, 스마트 윈도우, 내식성 코팅제 등에 적용 가능하며, 상기 그래핀의 비표면적이 클수록 그래핀 간에 발생하는 접촉 저항이 작아지므로, 그래핀의 기본 물성이 향상될 수 있다.The graphene structured material according to the third aspect of the present invention is produced by the method of the second aspect of the present application and provides a graphene structured material having a specific surface area of from about 700 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g do. The graphene structure material according to this aspect can be all included in the first aspect and the second aspect of the present invention. The graphene structure material can be applied to a flexible display, a solar cell, a touch sensor, a secondary battery active material, a super capacitor, a catalyst carrier, a smart window, and a corrosion-resistant coating material. The contact resistance occurring between the pins is reduced, so that the basic physical properties of the graphene can be improved.
예를 들어, 상기 그래핀 구조물질은 약 700 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 800 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 900 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 1,000 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 1,100 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 1,200 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 1,300 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 1,400 m2/g 내지 약 1,500 m2/g, 약 700 m2/g 내지 약 1,400 m2/g, 약 700 m2/g 내지 약 1,300 m2/g, 약 700 m2/g 내지 약 1,200 m2/g, 약 700 m2/g 내지 약 1,100 m2/g, 약 700 m2/g 내지 약 1,000 m2/g, 약 700 m2/g 내지 약 900 m2/g, 또는 약 700 m2/g 내지 약 800 m2/g의 비표면적을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
For example, the graphene structure material may have a specific gravity of about 700 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 800 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 900 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 1,000 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 1,100 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 1,200 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 1,300 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 1,400 m 2 / g to about 1,500 m 2 / g, about 700 m 2 / g to about 1,400 m 2 / g, about 700 m 2 / g to about 1,300 m 2 / g, about 700 m 2 / g to about 1,200 m 2 / g, about 700 m 2 / g to about 1,100 m 2 / g, about 700 m 2 / g to about 1,000 m 2 / g, about 700 m 2 / g to about But may be, but not limited to, a specific surface area of about 900 m 2 / g, or about 700 m 2 / g to about 800 m 2 / g.
이하, 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited thereto.
[[ 실시예Example ] ]
본 실시예에서는 그래핀 구조물질을 제조하였다. 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질의 제조 시, 질산은 흑연 1 g에 대하여, 10 g 내지 50 g의 질산을 사용하였다. In this embodiment, a graphene structure material was prepared. In the production of the graphene structural material according to this embodiment, 10 g to 50 g of nitric acid was used per 1 g of graphite silver chloride.
40 L의 회분 반응기에 흑연 1 kg과 산화제 (KClO3 또는 NaClO3)를 상기 흑연 대비 10 배수 내지 50 배수(10 kg 내지 50 kg)를 첨가하고, 12 시간 내지 36 시간 동안 반응하여, 산화흑연 슬러리를 수득하였다. 상기 산화 반응은 약한 발열 반응이기 때문에, Hummers 방법, 과망간산칼륨(KMnO4)와 황산(H2SO4)의 반응 등과 같은, 기존에 알려진 다른 산화 방법에 비해 폭발의 위험성이 낮은 것으로 사료되었다. 상기 회분 반응기에서 반응이 종결된 본 실시예에 따른 상기 산화흑연 슬러리는 여과판에 여과포를 얹어서 가압시켜 탈수하는 형태의 필터 프레스(한국 필터 주식회사, 800 mm 필터 프레스)를 이용하여 세척하였다. 수득된 산화흑연은 35 kHz 내지 70 kHz의 초음파를 조사하여 12 시간 내지 24 시간 동안 건조 시킨 후, 1,000℃ 이상에서 열충격에 의해 박리 함으로써, 그래핀 구조물질을 수득하였다. 도 3은 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질인 rGO와 나노금속 중 하나인 Pt 담지체의 TEM 이미지로서, 전처리로서 에탄올에 1%로 분산시켜 그리드(grid)에 올린 후, 이미지 측정모드에서 촬영한 사진이다. 상기 TEM 이미지는 도 4와 같은 Tecnai ut20(FEI, 미국)을 사용하여 촬영하였다. 상기 도 3에 나타난 바와 같이, 검은색의 Pt 나노분말이 본 실시예에 따라 제조된 그래핀 구조물질과 고르게 담지된 형태를 보여주며, 이는 상기 그래핀 구조물질이 금속 나노분말과 용이하게 반응함을 나타냈다.
1 kg of graphite and an oxidizing agent (KClO 3 or NaClO 3 ) were added to a 40 L batch reactor at a ratio of 10 to 50 times of the above graphite and reacted for 12 to 36 hours to obtain graphite oxide slurry ≪ / RTI > Since the oxidation reaction is a weak exothermic reaction, it is considered that the risk of explosion is lower than other known oxidation methods such as Hummers method, potassium permanganate (KMnO 4 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) reaction. The oxidized graphite slurry according to the present example in which the reaction was terminated in the batch reactor was washed with a filter press (Korea Filter Co., Ltd., 800 mm filter press) in which a filter cloth was placed on a filter plate and dehydrated by pressing. The obtained graphite oxide was irradiated with ultrasonic waves of 35 kHz to 70 kHz, dried for 12 to 24 hours, and peeled off by thermal shock at 1,000 占 폚 or higher to obtain a graphene structure material. FIG. 3 is a TEM image of rGO, which is one of graphene structural materials according to the present embodiment, and a Pt carrier, which is one of the nano metals. As a pretreatment, it is dispersed as 1% in ethanol and placed on a grid, It's a picture. The TEM image was photographed using Tecnai ut20 (FEI, USA) as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the black Pt nanopowder is uniformly supported with the graphene structure material prepared according to the present embodiment, which easily reacts with the metal nanopowder. Respectively.
[[ 실험예Experimental Example ]]
본 실시예에 따라 제조된 상기 그래핀 구조물질은 도 5에 도시된 바와 같이, 낮은 결함을 나타냈다. 상기 도 5는 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질의 라만 스펙트럼을 나타낸 것으로서, DXR-Raman microscope(Thermo 사) 장치를 사용하여 슬라이드 글라스 유리 기재에 스프레이를 이용하여 약 0.1 ㎛ 두께 정도로 도포하여 라만 스펙트럼을 측정하였다.The graphene structure material produced according to this example showed low defects, as shown in Fig. FIG. 5 shows a Raman spectrum of the graphene structure material according to the present embodiment. The Raman spectrum of the graphene structure material according to the present embodiment is applied to a slide glass glass substrate using a DXR-Raman microscope (Thermo) Were measured.
하기 표 1은 라만 분광법을 이용하여 물질의 결함 정도를 나타내는 D/G 비율을 측정한 것으로서, 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질 및 종래의 Hummers 법에 따라 제조된 그래핀 구조물을 비교한 것이다. 상기 D/G 비율이 높을 경우, 그래핀 고유의 결합인 sp2 결합이 깨지면서 산화기들이 형성되거나 또는 가장자리 부위의 결함이 많이 나타났다.Table 1 below shows D / G ratios indicating the degree of defects of materials using Raman spectroscopy, and compares the graphene structure material according to this embodiment and the graphene structure manufactured according to the conventional Hummers method. When the D / G ratio is high, oxidative groups are formed, or defects at the edge portions appear more frequently as the sp 2 bond, which is a graphene bond, is broken.
하기 표 2는, 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질의 전기 전도도를 측정한 것으로서, 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질 및 종래의 Hummers 법에 따라 제조된 그래핀 구조물을 비교한 것이다. 압력을 이용하여 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질 및 종래의 Hummers 법에 따라 제조된 그래핀 구조물질을 압축하고 팔렛(pallet)을 제작하여 4-prove 저항측정기로 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질의 전기 전도도를 측정하였다. 상기 그래핀 구조물질의 전기 전도도는 상기 그래핀 구조물질의 결함이 적을수록 우수해짐을 알 수 있었다.Table 2 below is a measurement of the electrical conductivity of the graphene structure material according to the present embodiment and compares the graphene structure material according to this embodiment and the graphene structure manufactured according to the conventional Hummers method. Using the pressure, the graphene structure material according to this embodiment and the graphene structure material prepared according to the conventional Hummers method were compressed and a pallet was produced. The graphene structure according to this example was measured with a 4-prove resistance meter The electrical conductivity of the material was measured. The electrical conductivity of the graphene structure material was found to be better as the defects of the graphene structure material were smaller.
본 실시예에 따른 그래핀 구조물질의 비표면적을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3에서 혼합산은 각각 98%의 황산과 98%의 질산을 혼합하여 제조하였으며, 90℃에서 30 분간 열처리한 후, 300℃에서 6시간 동안 열처리함으로써 상기 산화흑연의 전처리(degassing)를 수행하였다. 비표면적은 Micromeritics ASAP 2420을 이용하여 측정하였다.The specific surface area of the graphene structure material according to this example was measured and shown in Table 3 below. In the following Table 3, the mixed acid was prepared by mixing 98% sulfuric acid and 98% nitric acid, respectively, followed by heat treatment at 90 ° C for 30 minutes and then heat treatment at 300 ° C for 6 hours to degas the graphite oxide . The specific surface area was measured using Micromeritics ASAP 2420.
상기 표 4는 산의 종류에 따른 탄소/산소 비율을 측정하여 나타낸 결과로서, 상기 탄소/산소 비는(탄소중량/탄소분자량)/(산소중량/산소분자량)의 비를 의미하는 것이며, 상기 분석 결과 중 탄소는 Thermo Scientific Flash EA-2000 Organic Elemental Analyzer에 의해 수득하였고, 산소는 Thermo Finnigan Flash EA-1112 Elemental Analyzer에 의해 수득하였다. 상기 탄소/산소 비율이 30%대로 적절하게 형성되면, 박리 효율이 우수하여 단층의 구조 형성이 용이할 수 있으며, 이는 층간에 작용하는 반데르발스 힘(van der waals force)에 기인하는 것으로 사료되었다.The carbon / oxygen ratio means a ratio of (carbon weight / carbon molecular weight) / (oxygen weight / molecular weight of oxygen) to the carbon / oxygen ratio according to the type of acid, Among the results, the carbon was obtained by a Thermo Scientific Flash EA-2000 Organic Elemental Analyzer, and the oxygen was obtained by a Thermo Finnigan Flash EA-1112 Elemental Analyzer. If the carbon / oxygen ratio is appropriately set to 30%, it is possible to form a single layer structure easily because of the excellent peeling efficiency, which is attributed to the van der Waals force acting between the layers .
상기 표 5는 98% 질산을 이용하여 그래핀 구조물질을 제조하는 과정에서 산화 온도를 다양화하여 제조된 그래핀 구조물질의 산화 온도에 따른 비표면적 실험 결과로서, 20℃에서 가장 우수한 비표면적을 나타냄을 알 수 있었다.Table 5 shows the specific surface area of the graphene structure material prepared by varying the oxidation temperature in the process of preparing the graphene structure material using 98% nitric acid, Respectively.
상기 표 6은 98% 질산을 이용하여 그래핀 구조물질을 제조하는 과정에서 산화 온도를 다양화하여 제조된 그래핀 구조물질의 산화 온도에 따른 탄소/산소 비율을 측정하여 나타낸 결과로서, 30℃에서 가장 높은 탄소/산소 비율을 나타냄을 알 수 있었다.Table 6 shows the carbon / oxygen ratio of the graphene structure material prepared by varying the oxidation temperature in the process of preparing the graphene structure material using 98% nitric acid. The carbon / oxygen ratio was measured at 30 ° C And the highest carbon / oxygen ratio.
상기 표 7은 그래핀 구조물질을 제조하는 과정에서 질산의 농도를 각각 50%, 63%, 67%, 72%, 및 98%로 다양화하여 제조된 그래핀 구조물질의 질산의 농도에 따른 비표면적 실험 결과이다. 상기 질산의 농도는 시판되는 농질산의 기준에 의한 것이며, 상기 50% 질산은 임의로 제작하여 사용하였으며, 98%의 농도를 가지는 질산을 이용하였을 때, 제조된 그래핀 구조물질의 비표면적의 크기가 월등하게 커지는 것을 알 수 있었다.Table 7 shows the ratio of the concentration of nitric acid to the concentration of nitric acid in the graphene structure material prepared by varying the concentration of nitric acid to 50%, 63%, 67%, 72%, and 98% Surface area test results. The concentration of nitric acid is based on commercially available agricultural chemicals, and 50% nitric acid was arbitrarily prepared and used. When nitric acid having a concentration of 98% was used, the specific surface area of the produced graphene structural material was superior I could see that it was getting bigger.
상기 표 8은 그래핀 구조물질을 제조하는 과정에서 질산의 농도를 각각 50%, 63%, 67%, 72%, 및 98%로 다양화하여 제조된 그래핀 구조물질의 질산의 농도에 따른 탄소/산소 비율을 측정하여 나타낸 결과로서, 상기 표 7과 마찬가지로 98%의 농도를 가지는 질산에서 가장 높은 탄소/산소 비율을 나타내는 것을 알 수 있었다.Table 8 shows that the concentration of nitric acid in the graphene structure material was varied to 50%, 63%, 67%, 72%, and 98%, respectively, / Oxygen ratio, the highest carbon / oxygen ratio was obtained in nitric acid having a concentration of 98% in the same manner as in Table 7 above.
본 실시예에 따라, 단시간 동안 비표면적이 큰 산화흑연 및 그래핀 구조물질을 대량으로 제조할 수 있었다. 상기 그래핀의 품질에서 탄소/산소 비를 통해 상기 그래핀의 전반적인 성능을 간접적으로 평가할 수 있으며, 상기 탄소/산소 비가 높을수록 우수한 그래핀으로 판단할 수 있다. 상기 표 7 및 표 8에서의 실험 결과, 98% 질산에서 상기 탄소/산소 비 및 비표면적이 우수하게 나타나는 것은, 전체적으로 균일하게 산화된 산화흑연을 환원하여 본 실시예에 따른 그래핀 구조물질을 제조하였을 때, 보다 우수한 박리가 이루어졌기 때문인 것으로 사료되었다.
According to this embodiment, a large amount of graphite oxide and graphene structural materials having a large specific surface area can be produced in a short time. The overall performance of the graphene can be indirectly evaluated through the carbon / oxygen ratio in the quality of the graphene. The higher the carbon / oxygen ratio, the better the graphene. As a result of the tests shown in Tables 7 and 8, the excellent carbon / oxygen ratio and specific surface area at 98% nitric acid is due to the reduction of uniformly oxidized graphite oxide, , It was considered that the better exfoliation was achieved.
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 수 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 construed as being included within the scope of the present invention.
Claims (12)
상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성하고;
상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득하는 것; 및,
상기 산화흑연에 35 kHz 내지 70 kHz의 초음파를 조사하는 것
을 포함하고,
상기 초음파 조사에 의해 상기 산화흑연의 결정 크기가 조절되는 것이며,
상기 질산은 98 중량%의 농도를 가지는 것인,
산화흑연의 제조 방법.
Forming a graphite slurry comprising graphite and nitric acid;
Oxidizing the graphite by injecting an oxidizing agent into the graphite slurry to form an oxidized graphite slurry;
Washing said oxidized graphite slurry to obtain graphite oxide; And
And irradiating the oxidized graphite with an ultrasonic wave of 35 kHz to 70 kHz
/ RTI >
The crystal size of the graphite oxide is controlled by the ultrasonic irradiation,
Wherein said nitric acid has a concentration of 98% by weight.
A method for producing graphite oxide.
상기 흑연 슬러리는 흑연 1 중량부에 대하여 10 중량부 내지 100 중량부의 질산을 포함하는 것인, 산화흑연의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the graphite slurry contains 10 parts by weight to 100 parts by weight of nitric acid per 1 part by weight of graphite.
상기 산화제는 알칼리 금속 염을 포함하는 것인, 산화흑연의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidizing agent comprises an alkali metal salt.
상기 알칼리 금속 염은 염소산칼륨, 염소산나트륨, 과망간산칼륨, 질산나트륨, 차아염소산리튬, 과염소산리튬, 망간산리튬, 질산리튬, 질산세슘, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 산화흑연의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the alkali metal salt is selected from the group consisting of potassium chlorate, sodium chlorate, potassium permanganate, sodium nitrate, lithium hypochlorite, lithium perchlorate, lithium manganese, lithium nitrate, cesium nitrate, , A method for producing graphite oxide.
상기 산화제는 상기 흑연슬러리 1 중량부에 대하여 1 중량부 내지 50 중량부를 주입하는 것을 포함하는 것인, 산화흑연의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidizing agent comprises 1 part by weight to 50 parts by weight of the oxidizing agent per 1 part by weight of the graphite slurry.
상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 상기 산화흑연을 수득하는 것은 필터 프레스, 원심 분리, 투석에 의해 수행되는 것인, 산화흑연의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidized graphite slurry is washed to obtain the oxidized graphite is performed by a filter press, centrifugal separation, dialysis.
상기 산화흑연을 수득한 후, 상기 산화흑연을 건조시키는 것을 추가 포함하는, 산화흑연의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising, after obtaining the oxidized graphite, drying the oxidized graphite.
상기 흑연 슬러리에 산화제를 주입하여 상기 흑연을 산화시켜 산화흑연 슬러리를 형성하고;
상기 산화흑연 슬러리를 세척하여 산화흑연을 수득하고;
상기 산화흑연에 35 kHz 내지 70 kHz의 초음파를 조사하여 상기 산화흑연의 크기를 조절하는 것; 및,
상기 산화흑연을 환원시켜 그래핀 구조물질을 수득하는 것
을 포함하며,
상기 질산은 98 중량%의 농도를 가지는 것인,
그래핀 구조물질의 제조 방법.
Forming a graphite slurry comprising graphite and nitric acid;
Oxidizing the graphite by injecting an oxidizing agent into the graphite slurry to form an oxidized graphite slurry;
Washing said oxidized graphite slurry to obtain oxidized graphite;
Adjusting the size of the graphite oxide by irradiating ultrasonic waves of 35 kHz to 70 kHz to the graphite oxide; And
The graphite oxide is reduced to obtain a graphene structure material
/ RTI >
Wherein said nitric acid has a concentration of 98% by weight.
A method for manufacturing a graphene structure material.
상기 산화흑연을 환원시키는 것은 화학적 환원법, 열충격 환원법, 또는 전기화학적 환원법에 의해 수행되는 것인, 그래핀 구조물질의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the reduction of the graphite oxide is performed by a chemical reduction method, a thermal shock reduction method, or an electrochemical reduction method.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140051878A KR101639609B1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Preparing method of graphite oxide, and graphene-structured material and preparing method thereof |
| PCT/KR2014/003818 WO2015167042A1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-30 | Method for manufacturing graphite oxide, and graphene structure material and method for preparing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140051878A KR101639609B1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Preparing method of graphite oxide, and graphene-structured material and preparing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150124821A KR20150124821A (en) | 2015-11-06 |
| KR101639609B1 true KR101639609B1 (en) | 2016-07-14 |
Family
ID=54358759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140051878A KR101639609B1 (en) | 2014-04-29 | 2014-04-29 | Preparing method of graphite oxide, and graphene-structured material and preparing method thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101639609B1 (en) |
| WO (1) | WO2015167042A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105713519B (en) * | 2016-03-01 | 2017-12-26 | 山东农业大学 | The method of the inorganic nano particle modified water-borne wood coating of two dimensional oxidation graphene hydridization zero dimension |
| KR101891586B1 (en) * | 2016-03-03 | 2018-08-28 | 주식회사 엘엠에스 | Manufacturing Method of Graphene |
| WO2021060692A1 (en) * | 2019-09-27 | 2021-04-01 | 한국전기연구원 | High heat-resistant graphene oxide, method for manufacturing conductive graphene fiber by using same, and conductive graphene fiber manufactured therefrom |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010535148A (en) * | 2007-08-01 | 2010-11-18 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | Highly efficient method for producing exfoliated graphene |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101327957B1 (en) * | 2011-09-21 | 2013-11-13 | 덕양산업 주식회사 | Method for reforming of graphene and method for manufacturing nanocomposite materials using the same |
| KR101348901B1 (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-08 | 인하대학교 산학협력단 | Preparation of reduced graphene oxide by liquid phase process and reduced graphene oxide prepared by the same method |
| KR101362349B1 (en) * | 2012-08-28 | 2014-02-13 | 이수형 | Manufacturing method of graphene sheet |
-
2014
- 2014-04-29 KR KR1020140051878A patent/KR101639609B1/en active IP Right Grant
- 2014-04-30 WO PCT/KR2014/003818 patent/WO2015167042A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010535148A (en) * | 2007-08-01 | 2010-11-18 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | Highly efficient method for producing exfoliated graphene |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015167042A1 (en) | 2015-11-05 |
| KR20150124821A (en) | 2015-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Oxidation stability of colloidal two-dimensional titanium carbides (MXenes) | |
| Halim et al. | Synthesis and characterization of 2D molybdenum carbide (MXene) | |
| Zhou et al. | Sb2O3 nanoparticles anchored on graphene sheets via alcohol dissolution–reprecipitation method for excellent lithium-storage properties | |
| Balaji et al. | Supercritical fluid processing of nitric acid treated nitrogen doped graphene with enhanced electrochemical supercapacitance | |
| WO2014021257A1 (en) | Method for producing composite film comprising graphene and carbon nanotubes | |
| KR101114414B1 (en) | Method for forming graphene nano sheet | |
| Lu et al. | Controlled electrochemical intercalation, exfoliation and in situ nitrogen doping of graphite in nitrate-based protic ionic liquids | |
| KR101888743B1 (en) | Composite including porous grapheme and carbonaceous material | |
| CN104889417B (en) | The method of electron beam irradiation synthesizing nano-silver/reduced graphene composite | |
| KR101500692B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing graphite oxide | |
| KR101381316B1 (en) | Boron doped reduced graphene oxide and method for preparation thereof | |
| KR101639609B1 (en) | Preparing method of graphite oxide, and graphene-structured material and preparing method thereof | |
| JP2005263607A (en) | Cnt surface modification method and cnt | |
| JP6950894B2 (en) | Silver / graphene oxide complex and its manufacturing method | |
| Pandey et al. | Eco-friendly, direct deposition of metal nanoparticles on graphite for electrochemical energy conversion and storage | |
| Kar et al. | Reduction of graphene oxide–a comprehensive electrochemical investigation in alkaline and acidic electrolytes | |
| KR20150119529A (en) | Method of manufacturing of large-area graphene oxide and the large-area graphene oxide thereby | |
| Saxena et al. | Thinking green with 2-D and 3-D MXenes: environment friendly synthesis and industrial scale applications and global impact | |
| TW201515994A (en) | Nano-graphene hollow particles and manufacturing method thereof | |
| JP2015146227A (en) | Method of producing conductive coating, conductive coating, conductive film and electrode for dye-sensitized solar cell | |
| US20230357020A1 (en) | Processes for the preparation of expanded graphite and exfoliated graphene oxide | |
| KR101348901B1 (en) | Preparation of reduced graphene oxide by liquid phase process and reduced graphene oxide prepared by the same method | |
| Shan et al. | Electrochemical preparation of hydroxylated boron nitride nanosheets for solid–state flexible supercapacitors using deep eutectic solvent and water mixture as electrolytes | |
| Tene et al. | Optical properties of graphene oxide | |
| KR101282741B1 (en) | Method of continuous mass manufacturing of nanoflake using electrochemical reaction with ultrasonic wave irradiation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190626 Year of fee payment: 4 |