KR101753126B1 - Manufacturing method of graphene/platinum-gold nano composite and graphene/platinum-gold 3D nano composite using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a) 그래핀 산화물 콜로이드액을 준비하는 단계; b) 백금-금 나노복합 콜로이드액을 준비하는 단계; c) 상기 a) 및 b) 단계의 콜로이드액을 혼합하여 혼합 콜로이드액을 제조하는 단계; d) 상기 혼합 콜로이드액을 에어로졸 액적 분무하는 단계; 및 e) 상기 분무된 액적을 가열로로 이송하여 열분해하고 그래핀-백금-금 나노복합체를 수득하는 단계;를 포함하는 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for preparing a graphene oxide colloid solution comprising: a) preparing a graphene oxide colloid solution; b) preparing a platinum-gold nanocomposite colloidal solution; c) mixing the colloidal solution of steps a) and b) to prepare a mixed colloidal solution; d) aerosol droplet spraying said mixed colloid solution; And e) transporting the sprayed droplets to a heating furnace and pyrolyzing the grains to obtain a graphene-platinum-gold nanocomposite, and a process for producing the graphene-platinum-gold nanocomposite.

Description

그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체{Manufacturing method of graphene/platinum-gold nano composite and graphene/platinum-gold 3D nano composite using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a graphene-platinum-gold nanocomposite and a graphene / platinum-gold 3D nanocomposite,

본 발명은 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체와 상기 나노복합체를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a graphene-platinum-gold nanocomposite and a graphene-platinum-gold three-dimensional nanocomposite prepared therefrom and a fuel cell including the nanocomposite.

종래 에너지 기술개발의 발전과 더불어, 새로운 형태의 친환경적이고 에너지 효율이 높은 에너지 전달매체에 대한 연구가 활발히 지속되었는바, 그 중 최근 각광받는 것이 바로 연료전지(Fuel Cell)이다.In addition to the development of conventional energy technologies, research on new types of environmentally friendly and energy-efficient energy transmission media has been actively pursued. Among them, fuel cell (fuel cell) has recently become popular.

연료전지는, 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치로써, 그 작동온도와 주연료의 형태에 따라 여러 종류로 나뉘는데, 저온에서 작동되는 고분자 전해질 연료전지와 직접 메탄올 연료전지는 특히, 전극촉매의 활성에 따라 그 성능이 좌우된다. 또한, 이러한 연료전지는 고효율 친환경에너지이고, 휴대폰과 노트북용 휴대용 전지부터 보일러 대체상품인 가정용과 산업용 및 발전용 등 산업 전반에 걸쳐 무한한 잠재시장을 확보하고 있다. 따라서 이러한 각광받는 특성 때문에, 세계 각국은 연료전지 시장을 선점하기 위해 치열한 기술경쟁을 벌이고 있는 바, 우리나라에서도 보다 더 발전된 기술개발이 시급한 실정이다.Fuel cells are devices that generate electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxidizer. Depending on the operating temperature and type of main fuel, the polymer electrolyte fuel cell and the direct methanol fuel cell operate at low temperatures. Particularly, the performance depends on the activity of the electrode catalyst. In addition, such fuel cells are highly efficient, environmentally friendly energy sources, and have unlimited potential markets for portable batteries for mobile phones and notebooks, as well as households, industrial and power generators, as substitutes for boilers. Therefore, due to the nature of the spotlight, countries around the world are fiercely competing to advance the fuel cell market, and it is urgent to develop more advanced technologies in Korea.

한편, 백금은 고분자 전해질 연료전지 및 직접 메탄올 연료전지가 개발된 이래 전극촉매로 사용되어 왔는데 활성은 높지만 비싸다는 단점이 있다. 따라서 카본에 백금을 고분산시켜 백금의 이용률을 높이고자 하는 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 이를 위한 전략 중 대표적으로 백금 나노물질을 고 표면적, 다공성 고체 담체에 부착시키는 방법이 많이 연구되고 있는 바, 종래에는 활성탄, 카본나노튜브(CNTs), 카본나노종이(carbon nanosheets) 및 실리카 겔이 촉매로서의 활용을 위한 백금 나노입자용 담체로 사용되었다. 이러한 담체의 열린 구조는 반응물의 확산과 흡착을 촉진시킬 수 있기 때문에 부가적인 촉매로서의 장점을 가질 수 있는 것이기에, 이제는 보다 더 효율적인 담체 물질의 개발이 필요한 실정이라 할 것이다.On the other hand, platinum has been used as an electrode catalyst since the development of a polymer electrolyte fuel cell and a direct methanol fuel cell. However, the activity is high but it is expensive. Therefore, studies for increasing utilization rate of platinum by highly dispersing platinum in carbon have been progressing steadily. As a strategy for this, a method of attaching a platinum nanomaterial to a high surface area and porous solid support has been extensively studied, Activated carbon, carbon nanotubes (CNTs), carbon nanosheets, and silica gel were used as carriers for platinum nanoparticles for use as catalysts. The open structure of such a support can be advantageous as an additional catalyst because it can promote the diffusion and adsorption of reactants, and it is now necessary to develop a more efficient carrier material.

또한 금은 입자 표면의 화학적 변형을 통해 다양한 자기조립 현상을 유도할 수 있는 물질로서, 그 입자의 크기나 형상에 따라 촉매, 화학 및 바이오센서, 광전소자, 광학소자, 반도체 나노회로 등과 같은 다양한 분야에서 이용되며, 최근 들어 그 응용분야 및 유용성이 날로 확대되는 추세에 있다. Also, it is a material that can induce various self-assembly phenomenon through chemical transformation of gold and silver particle surface. Depending on the size and shape of the particle, various fields such as catalyst, chemical and biosensor, photoelectric device, optical device, In recent years, the field of application and usefulness have been increasing.

한편, 그래핀(Gaphene, GR)은 육각형으로 배열된 단일 원자크기 두께의 sp2 껍질 탄소 원자들로 구성된 2차원 나노시트의 독특한 구조로 존재하는, 인류가 만들어 낸 최조의 ‘2차원 결정체’로써, 탄소 나노튜브나 탄소나노섬유와 같은 독특한 전기전도성과 구조적 특성 때문에 연료전지를 위한 전기촉매의 기질 물질로 사용될 수 있다. 또한, 그래핀은 흑연 시트의 직접적인 박리나 그래핀 산화물(GO) 나노시트의 화학적 환원에 의하여 제조될 수 있으며, GO로 부터 화학적으로 합성된 GR은 그 특성상 환원된 그래핀 산화물(rGO)로도 불린다. 이렇듯, 최근, GR 기반의 복합체 물질들은 그 물질의 전기 전도성, 화학적 특성 및 전기적 특성과 같은 향상된 물질 특성 때문에 전세계적으로 많은 관심을 받고 있으며, 많은 연구들이 GR 기반 복합체의 제조에 대해 보고되고 있다.Gaphene (GR), on the other hand, is the first 'two-dimensional crystal' created by mankind that exists as a unique structure of a two-dimensional nanosheet composed of hexagonal sp 2 shell carbon atoms of single atom-size thickness , Can be used as a substrate material for electrocatalysts for fuel cells due to their unique electrical conductivity and structural properties such as carbon nanotubes and carbon nanofibers. Also, graphene can be produced by direct peeling of graphite sheet or by chemical reduction of graphene oxide (GO) nanosheet, and GR that is chemically synthesized from GO is also referred to as reduced graphene oxide (rGO) by its nature . Thus, in recent years, GR-based composite materials have attracted worldwide attention due to their improved material properties such as electrical conductivity, chemical properties, and electrical properties, and many studies have been reported on the production of GR-based composites.

또한, GO(그래핀 산화물, graphene oxide)는, 열처리에 의해 환원되어 쉽게 탈산소될 수 있는 열적으로 불안정한 물질로, 이러한 GO의 열적 환원이 진행되는 동안 부분적으로 산화된 흑연 중 일부는, 환원된 그래핀 형태와 마찬가지로, 완전히 산화된 CO2 형태로 변화된다. 이러한 GO의 불안전한 열적 특성은, 고온의 기체 상태에서 어떠한 환원제도 없이 GO 나노시트 콜로이드 액적의 분무에 의해, GO 나노시트로 부터 GR 나노시트를 합성하는데 적용된다. 또한, GO 나노시트와 Pt 전구체 용액으로 이루어진 콜로이드 액적이 같은 열처리를 받는다면, Pt전구체와 GO는 열분해에 의해 동시에 환원될 수 있고, 그 후 GR 나노시트가 가득 든 Pt 나노입자들이 짧은 시간 내에 합성될 수 있을 것이다. 최근, 귀금속 및 전이 금속 산화물의 나노 입자로 된 GR 나노시트들이 금속 전구체 및 칼륨염을 포함하는 GO 필름을 사용하는 화염 처리에 의한 도미노 같은 산화 환원 반응을 통해 조제될 수 있다고 보고되었다.In addition, GO (graphene oxide) is a thermally unstable material that can be easily deoxidized by reduction by heat treatment. Some of the partially oxidized graphite during the progress of the thermal reduction of GO is reduced As in the case of graphene, it is converted into fully oxidized CO 2 form. The unstable thermal properties of GO are applied to the synthesis of GR nanosheets from GO nanosheets by spraying GO nanosheet colloidal droplets without any reducing agent in the hot gaseous state. In addition, if the colloidal droplets of the GO nanosheets and the Pt precursor solution are subjected to the same heat treatment, the Pt precursor and the GO can be simultaneously reduced by pyrolysis, and then the Pt nanoparticles filled with the GR nanosheets can be synthesized . Recently, it has been reported that GR nanosheets made of nanoparticles of noble metals and transition metal oxides can be prepared through a redox reaction such as a domino by a flame treatment using a GO film containing a metal precursor and a potassium salt.

그러나 종래의 그래핀에 관한 연구들은 주로 히드라진, 함침-환원 방법, 콜로이드 법, 폴리올 법에 의한 화학적 환원과 같은 다양한 액상 화학법을 사용하여 복합 재료를 합성하기 위해 실시되었고, 이또한, 긴 반응 시간과 단계들 외에 조제된 복합체들은 가끔 심한 적층이나 뭉침을 나타내고, 이러한 GR 나노시트들의 심한 적층 현상은 2차원 나노 물질의 초 고 표면적 장점의 손실을 초래하기도 하는 문제점이 있었다. However, conventional graphene researches have been conducted to synthesize composites using various liquid chemical methods such as hydrazine, impregnation-reduction method, colloid method, chemical reduction by polyol method, and so on. The complexes prepared in addition to the steps sometimes exhibit severe lamination or aggregation and the severe lamination phenomenon of the GR nanosheets has a problem in that the super-high surface area merit of the two-dimensional nanomaterial is lost.

또한 백금촉매 자체가 직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell)에 매우 효과적인 물질임에도 불구하고, 높은 생산비용 및 낮은 효율, 제한적인 백금 이용성 등에 문제점이 있어 이를 해결하기 위해 많은 시간과 비용을 들여 연구를 거듭하고 있는 실정이다.Although the platinum catalyst itself is a very effective material for a direct methanol fuel cell, there is a problem such as high production cost, low efficiency, limited platinum availability, etc. Therefore, It is a fact that repeatedly.

대한민국 공개특허 10-2013-0121799 (2013년 11월 06일)Korean Patent Publication No. 10-2013-0121799 (November 06, 2013)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존의 백금촉매가 가지는 낮은 효율 및 제한적인 백금 이용성 등을 개선한 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a graphene-platinum-gold nanocomposite in which a low efficiency and a limited platinum availability of a conventional platinum catalyst are improved.

본 발명의 다른 목적은 상기 그래핀-백금-금 나노복합체를 포함하는 직접 메탄올 연료전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a direct methanol fuel cell comprising the graphene-platinum-gold nanocomposite.

본 발명은 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a graphene-platinum-gold nanocomposite and a graphene-platinum-gold three-dimensional nanocomposite prepared therefrom.

본 발명의 일 양태는One aspect of the present invention is

a) 그래핀 산화물 콜로이드액을 준비하는 단계;a) preparing a graphene oxide colloidal solution;

b) 백금-금 나노복합 콜로이드액을 준비하는 단계;b) preparing a platinum-gold nanocomposite colloidal solution;

c) 상기 a) 및 b) 단계의 콜로이드액을 혼합하여 혼합 콜로이드액을 제조하는 단계;c) mixing the colloidal solution of steps a) and b) to prepare a mixed colloidal solution;

d) 상기 혼합 콜로이드액을 에어로졸 액적 분무하는 단계; 및d) aerosol droplet spraying said mixed colloid solution; And

e) 상기 분무된 액적을 가열로로 이송하여 열분해하고 그래핀-백금-금 나노복합체를 수득하는 단계;e) pyrolyzing the atomized droplets by transferring them to a heating furnace to obtain a graphene-platinum-gold nanocomposite;

를 포함하는 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법에 관한 것이다.Platinum-gold nanocomposite comprising the graphene-platinum-gold nanocomposite.

본 발명에서 상기 b) 단계 콜로이드액은 소듐 테트라클로로 플레티네이트(Na2PtCl4), 포타슘 테트라클로로 플레티네이트(K2PtCl4), 백금 클로라이드(PtCl2), 염화백금산(H2PtCl6) 사염화백금산(H2PtCl4) 및 사아민클로로백금(Pt(NH3)4Cl2)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 백금전구체, 사염화금산(HAuCl4), 삼염화금(AuCl3), 사염화금칼륨(KAuCl4), 수산화금(Au(OH)3), 산화금(Au2O3), 브롬화금(AuBr3) 및 황화금(Au2S3)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금전구체 및 테트라키스(히드록시메틸)포스포늄 염화물, 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데하이드(HCHO), 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 메탄올(CH3OH), 시트르산(C6H8O7) 및 시트르산나트륨(Na3C6H5O7)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 환원제를 포함할 수 있다.Wherein in the present invention step b) colloidal solution of sodium tetrachloro player TEA (Na 2 PtCl 4), potassium tetrachloro player TEA (K 2 PtCl 4), platinum chloride (PtCl 2), chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ) tetrachloride, chloroplatinic acid (H 2 PtCl 4) and four amine chloro platinum (Pt (NH 3) 4Cl 2 ) or more of either or both selected from the platinum precursor tetrachloride Keumsan (HAuCl 4), trichloroacetic gold (AuCl 3) tetrachloride gold potassium (KAuCl 4), hydroxide, gold (Au (OH) 3), oxide of gold (Au 2 O 3), bromide, gold (AuBr 3) and sulfide gold (Au 2 S 3) one or more cash is selected from the specific and tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride, sodium borohydride (NaBH 4), formaldehyde (HCHO), sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3), methanol (CH 3 OH), citrate (C 6 H 8 O 7 ) and sodium citrate (Na 3 C 6 H 5 O 7 ).

또한 상기 혼합 콜로이드액은 그래핀 산화물 콜로이드액 0.01 내지 10 중량% 및 백금-금 나노복합 콜로이드액 0.001 내지 1 중량%, 환원제 0.001 내지 1 중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.The mixed colloidal solution may contain 0.01 to 10% by weight of a graphene oxide colloidal solution and 0.001 to 1% by weight of a platinum-gold nanocomposite colloidal solution, 0.001 to 1% by weight of a reducing agent, and the balance solvent.

본 발명에서 상기 가열로의 온도는 150 내지 400℃일 수 있다.In the present invention, the temperature of the heating furnace may be 150 to 400 ° C.

본 발명의 다른 양태는 상기 방법으로 제조된 방법으로 제조된 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a graphene-platinum-gold three-dimensional nanocomposite prepared by a method produced by the above method.

본 발명의 또 다른 양태는 상기 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체를 포함하는 직접 메탄올 연료전지에 관한 것이다.Another aspect of the present invention is directed to a direct methanol fuel cell comprising the graphene-platinum-gold three-dimensional nanocomposite.

본 발명에 따른 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체 및 이의 제조방법은 기존의 금속 도핑한 그래핀의 단점인 심한 적층이나 뭉침 현상 없이 3차원 형태의 구겨진 종이 공 형태(crumpled paper ball)로 제조되어 그래핀의 장점인 초 고 표면적을 유지할 수 있다. The graphene-platinum-gold three-dimensional nanocomposite according to the present invention and its manufacturing method are manufactured by crumpled paper ball in three-dimensional form without severe lamination or aggregation which is a disadvantage of conventional metal doped graphene And it is possible to maintain super high surface area which is an advantage of graphene.

또한 백금과 금을 합금화하여 그래핀과 결합함으로써 백금의 단점인 높은 생산비용 및 낮은 효율, 제한적인 이용성 등을 개선할 수 있는 효과가 있다.Also, by combining platinum and gold with graphene, it is possible to improve the high production cost, low efficiency and limited usability, which are disadvantages of platinum.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체의 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체의 순환전류전압곡선을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체의 그래핀 산화물 함량 또는 백금-금 합금 나노입자의 함량비에 따른 순환전류전압곡선을 도시한 것이다.
FIG. 1 illustrates a method of manufacturing a graphene-platinum-gold nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
2 shows an XRD pattern of a graphene-platinum-gold nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a cyclic current-voltage curve of a graphene-platinum-gold nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a cyclic current-voltage curve according to the graphene oxide content or the content ratio of the platinum-gold alloy nanoparticles of the graphene-platinum-gold nanocomposite according to the embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면 및 구체예들을 참조하여 본 발명에 따른 헤테로 구조의 도핑 그래핀 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited thereto and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확하게 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In addition, the following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular forms as used in the specification and the appended claims are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법은The process for preparing a graphene-platinum-gold nanocomposite according to the present invention comprises

a) 그래핀 산화물 콜로이드액을 준비하는 단계;a) preparing a graphene oxide colloidal solution;

b) 백금-금 나노복합 콜로이드액을 준비하는 단계;b) preparing a platinum-gold nanocomposite colloidal solution;

c) 상기 a) 및 b) 단계의 콜로이드액을 혼합하여 혼합 콜로이드액을 제조하는 단계;c) mixing the colloidal solution of steps a) and b) to prepare a mixed colloidal solution;

d) 상기 혼합 콜로이드액을 에어로졸 액적 분무하는 단계; 및d) aerosol droplet spraying said mixed colloid solution; And

e) 상기 분무된 액적을 가열로로 이송하여 열분해하고 그래핀-백금-금 나노복합체를 수득하는 단계;e) The sprayed droplets are transferred to a heating furnace to pyrolyze the graphene-platinum-gold nanocomposite ;

의 단계를 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >

본 발명에서 상기 그래핀 산화물은 그래핀을 화학적 열처리에 의해 환원되어 쉽게 탈산소될 수 있는 열적으로 불안정한 물질로, 환원제를 첨가하여 환원 그래핀 산화물을 제조하거나, 화학적기상증착법(chemical vapor deposition, CVD), 화학적 표면처리 방법 등 제조방법에 한정하지 않는다. 상기 그래핀 산화물의 입자 형태는 형태에 제한되지 않으나 판상(sheet)을 가지는 것이 좋다.In the present invention, the graphene oxide is a thermally unstable material which can be easily deoxidized by reducing the graphene by a chemical heat treatment. The reducing graphene oxide may be prepared by adding a reducing agent, or may be formed by a chemical vapor deposition ), A chemical surface treatment method, and the like. The grain shape of the graphene oxide is not limited to the shape, but it is preferable to have a sheet.

상기 그래핀 산화물 콜로이드액은 그래핀 산화물과 용매를 포함하는 것으로, 상기 용매는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것이라면 종류에 한정하지 않으나, 바람직하게는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 에틸렌글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 헥산, 사이클로헥사논, 톨루엔, 클로로포름, 증류수, 디클로로벤젠, 디메틸벤젠, 트리메틸벤젠, 피리딘, 메틸나프탈렌, 니트로메탄, 아크릴로니트릴, 옥타데실아민, 아닐린 및 디메틸설폭사이드 중 하나 이상이 사용되는 것이 바람직하다.The graphene oxide colloid liquid includes graphene oxide and a solvent. The solvent is not limited to the kind used in the art, but acetone, methyl ethyl ketone, methyl alcohol, ethyl alcohol, iso Propyl alcohol, butyl alcohol, ethylene glycol, polyethylene glycol, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexane, cyclohexanone, toluene, It is preferable that at least one of dichlorobenzene, dimethylbenzene, trimethylbenzene, pyridine, methylnaphthalene, nitromethane, acrylonitrile, octadecylamine, aniline and dimethylsulfoxide is used.

또한 상기 그래핀 산화물 콜로이드액은 상기 그래핀 산화물의 용이한 분산을 위해 호모게나이저(homogenizer), 초음파기, 고압균질기 중 선택된 하나 이상을 사용하여 형성되는 것이 좋으며, 바람직하게는 초음파기를 사용하는 것이 수직, 수평 및 전방향으로의 전단응력이 가해져 중공입자 제조에 효과적이다. 이때 초음파기의 종류 및 조사 시간 등은 분산액의 수량, 농도 및 그래핀 중공입자의 제조조건에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.The graphene oxide colloid solution may be formed using at least one selected from a homogenizer, an ultrasonic machine, and a high-pressure homogenizer for easy dispersion of the graphene oxide. Preferably, an ultrasonic machine is used Vertical, horizontal and all directions of shear stress are applied, which is effective for hollow particle production. At this time, the kind of the ultrasonic machine and the irradiation time can be freely adjusted according to the quantity and concentration of the dispersion and the manufacturing conditions of the graphene hollow particles.

본 발명에서 상기 백금-금 나노복합 콜로이드액은 백금 전구체, 금 전구체 및 환원제를 포함할 수 있으며 또한 상기 물질들을 용해할 수 있는 용매를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the platinum-gold nanocomposite colloid liquid may further include a platinum precursor, a gold precursor, and a reducing agent, and may further include a solvent capable of dissolving the materials.

본 발명에서 상기 백금 전구체는 본 발명에서 한정하는 것은 아니나, 소듐 테트라클로로 플레티네이트(Na2PtCl4), 포타슘 테트라클로로 플레티네이트(K2PtCl4), 백금 클로라이드(PtCl2), 염화백금산(H2PtCl6) 사염화백금산(H2PtCl4) 및 사아민클로로백금(Pt(NH3)4Cl2)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 H2PtCl6를 사용하는 것이 수용액 상으로 액적 분무하기 용이하며, 쉽게 분산이 가능하여 좋다.In the present invention, the platinum precursor is not limited to the present invention but may be selected from the group consisting of sodium tetrachloroplatinate (Na 2 PtCl 4 ), potassium tetrachloroplatinate (K 2 PtCl 4 ), platinum chloride (PtCl 2 ) (H 2 PtCl 6) tetrachloride, chloroplatinic acid (H 2 PtCl 4) and four amine chloro platinum (Pt (NH 3) 4Cl 2 ) which may include one or two or more, and more preferably from H 2 PtCl 6 is selected from It is easy to spray droplets onto the aqueous solution and it is possible to disperse easily.

본 발명에서 상기 금 전구체는 백금 전구체와 마찬가지로 본 발명에서 한정하는 것은 아니나, 사염화금산(HAuCl4, Hydrogen tetrachloro aurate(III)), 삼염화금(AuCl3, Gold trichloride), 사염화금칼륨(KAuCl4, Potassium Tetrachloro aurate), 수산화금(Au(OH)3, Gold(III) hydroxide), 산화금(Au2O3, Gold oxide) 및 황화금(Au2S3, Gold sulfide), 브롬화금(AuBr3), 테트라클로로금(Ⅲ)산나트륨(NaAuCl4), 테트라클로로금산암모늄(NH4AuCl4), 테트라클로로금산리튬(LiAuCl4), 테트라브로모금산칼륨(KAuBr4) 및 테트라브로모금산나트륨(NaAuBr4)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 사염화금산을 사용하는 것이 백금 전구체와 동일하게 수용액 상으로 액적 분무하기 용이하며, 쉽게 분산이 가능하여 좋다.The gold precursor in the present invention include, but are not limited in the present invention as with the platinum precursor, tetrachloride Keumsan (HAuCl 4, Hydrogen tetrachloro aurate ( III)), trichloroacetic gold (AuCl 3, Gold trichloride), titanium tetrachloride potassium gold (KAuCl 4, (Au) 3 , Gold (III) hydroxide, Au 2 O 3 , Gold oxide) and gold sulfide (Au 2 S 3 , Gold sulfide), gold bromide (AuBr 3 ), tetrachloro-gold (ⅲ) sodium (NaAuCl4), tetrachloro Keumsan ammonium (NH 4 AuCl 4), tetrachloro Keumsan lithium (LiAuCl 4), tetrabromo-raising potassium (KAuBr 4), and tetrabromo-raising sodium ( NaAuBr 4 ). Preferably, the use of tetrachloromethane is preferred because it is easy to spray droplets onto the aqueous solution in the same manner as the platinum precursor, and can be easily dispersed.

본 발명에서 상기 백금-금 나노복합 콜로이드액은 상기 금속 전구체의 함량비를 한정하는 것은 아니나, 백금 전구체의 함량(WPt)이 금 전구체의 함량(WAu)보다 많은 것이 좋다. 더 상세하게는 WPt/WAu이 1.0 내지 5.0, 더 바람직하게는 1.0 내지 3.0인 것이 전기화학적인 물성이 향상되어 바람직하다.In the present invention, the platinum-gold nanocomposite colloid solution does not limit the content ratio of the metal precursor but it is preferable that the content (W Pt ) of the platinum precursor is larger than the content (W Au ) of the gold precursor. More specifically, W Pt / W Au is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, because electrochemical properties are improved.

본 발명에서 상기 백금 전구체 및 금 전구체의 함량은 본 발명에서 한정하는 것은 아니나, 전체 조성물 중 각각 0.01 내지 0.1 중량% 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the content of the platinum precursor and the gold precursor is not limited to the present invention, but is preferably 0.01 to 0.1 wt% of the entire composition.

본 발명에서 상기 환원제는 상기 금속 전구체를 환원할 수 있는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 유기물 또는 무기물이어도 무방하다. 본 발명에서 상기 환원제의 예를 들면, 테트라키스(히드록시메틸)포스포늄 염화물, 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데하이드(HCHO), 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 메탄올(CH3OH), 시트르산(C6H8O7) 및 시트르산나트륨(Na3C6H5O7)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 또한 상기 환원제는 전기활성 폴리머일 수 있다.In the present invention, the reducing agent is not limited to the kind as long as it can reduce the metal precursor, and may be an organic material or an inorganic material. Examples of the reducing agent in the present invention include tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride, sodium borohydride (NaBH 4 ), formaldehyde (HCHO), sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) (CH 3 OH), citric acid (C 6 H 8 O 7 ), and sodium citrate (Na 3 C 6 H 5 O 7 ). The reducing agent may be an electroactive polymer.

본 발명에서 상기 환원제는 본 발명에서 한정하는 것은 아니나, 0.001 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량% 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the reducing agent is not limited to the present invention, but it is preferably contained in an amount of 0.001 to 1% by weight, preferably 0.1 to 0.5% by weight.

본 발명에서 상기 용매는 상기 금 전구체 및 백금 전구체를 효과적으로 분산시킬 수 있는 물질이라면 종류에 한정하지 않으며, 바람직하게는 물, 에탄올, 이소프로판올, N,N-디메틸포름아미드 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.In the present invention, the solvent is not limited to any kind as far as it can effectively disperse the gold precursor and the platinum precursor, and is preferably selected from water, ethanol, isopropanol, N, N-dimethylformamide, Mixtures may be used.

다음으로 상기와 같이 제조된 그래핀 산화물 콜로이드액, 백금-금 나노복합 콜로이드액을 혼합하여 혼합 콜로이드액을 제조할 수 있다. 이때 상기 그래핀 산화물 콜로이드액과 마찬가지로 혼합 콜로이드액의 용이한 혼합 및 분산을 위해 호모게나이저(homogenizer), 초음파기, 고압균질기 중 선택된 하나 이상을 사용하여 형성되는 것이 좋으며, 바람직하게는 초음파기를 사용하는 것이 수직, 수평 및 전방향으로의 전단응력이 가해져 백금 및 금이 균일하게 분산된 그래핀-백금-금 나노복합체 제조에 효과적이다. 이때 초음파기의 종류 및 조사시간 등은 분산액의 수량, 농도 및 그래핀 나노복합체의 제조조건에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.Next, a mixed colloidal solution may be prepared by mixing the graphene oxide colloid solution and the platinum-gold nanocomposite colloid solution prepared as described above. At this time, as in the case of the graphene oxide colloid solution, it is preferable to use at least one selected from a homogenizer, an ultrasonic machine and a high-pressure homogenizer for easy mixing and dispersion of the mixed colloid solution, and preferably using an ultrasonic machine Platelet-gold nanocomposite in which platinum and gold are uniformly dispersed by applying shear stress in the vertical, horizontal and all directions. At this time, the kind of the ultrasonic wave and the irradiation time can be freely adjusted according to the quantity of the dispersion, the concentration, and the manufacturing conditions of the graphene nanocomposite.

상기 혼합 콜로이드액은 그래핀 산화물 콜로이드액 0.01 내지 10 중량% 및 백금-금 나노복합 콜로이드액 0.001 내지 1 중량%, 환원제 0.001 내지 1 중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 전체 혼합 콜로이드액 중 그래핀 산화물 콜로이드액을 0.1 내지 1 중량%, 백금-금 나노복합 콜로이드액을 0.01 내지 0.1 중량%로 조절하는 것이 메탄올 산화반응 시 전기화학적 표면적의 증가로 인한 촉매활성 증가가 있어 좋다.The mixed colloidal solution may contain 0.01 to 10% by weight of a graphene oxide colloidal solution and 0.001 to 1% by weight of a platinum-gold nanocomposite colloid solution, 0.001 to 1% by weight of a reducing agent and a residual solvent, The adjustment of the graphene oxide colloid solution in the mixed colloidal solution to 0.1 to 1 wt% and the platinum-gold nanocomposite colloid solution to 0.01 to 0.1 wt% may increase the catalytic activity due to the increase in the electrochemical surface area during the methanol oxidation reaction .

다음으로, 상기 혼합 콜로이드액을 에어로졸 액적 분무한다. 상기 단계에서 분무방법 및 분무장치는 한정하고 있지 않으며 바람직하게는 초음파 분무기를 통해 분무하는 것이 좋다. 특히 초음파 분무기를 이용하는 경우 매우 빠르고 연속적으로 나노복합체를 생산하기에 매우 유리하며, 공정시간도 수초로 매우 짧으며, 어떠한 후열처리 또는 환원제 등의 화학적 처리가 필요하지 않은 장점이 있다.Next, the mixed colloidal liquid is sprayed by aerosol droplets. In this step, the spraying method and the spraying device are not limited, and preferably sprayed through an ultrasonic atomizer. Particularly, when an ultrasonic atomizer is used, it is very advantageous to produce nanocomposites very rapidly and continuously, and the process time is very short as a few seconds, and there is no need of any post-heat treatment or chemical treatment such as a reducing agent.

상기 액적 분무 시 초음파 분무기는 1 내지 2 ㎒의 진동수에서 분무하는 것이 열분해 과정에서 자기조립 공정이 용이하게 발생할 수 있어 바람직하다. It is preferable that the ultrasonic atomizer during the droplet spraying is sprayed at a frequency of 1 to 2 MHz because the self-assembly process can easily occur in the pyrolysis process.

분무된 액적은 상기 e) 단계와 같이 가열로로 이송하고 이를 열분해하여 그래핀-백금-금 나노복합체를 제조할 수 있다. 이때 운반가스로는 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등의 불활성기체를 사용하는 것이 좋다. 이때 운반가스는 0.1 내지 5 ℓ/min로 공급하는 것이 원활한 모세관 압축현상에 의한 자기조립 공정이 진행되어 좋다. The sprayed droplets are transferred to a heating furnace and pyrolyzed in the same manner as in the step (e), thereby preparing a graphene-platinum-gold nanocomposite. At this time, an inert gas such as neon (Ne) or argon (Ar) is preferably used as the carrier gas. At this time, it is preferable that the carrier gas is supplied at a rate of 0.1 to 5 L / min.

상기 관상형 가열로는 당업계에서 통상적으로 사용하는 것을 이용할 수 있으며, 형태 등에 한정되지 않는다. 바람직한 형태로, 상기 관상형 가열로의 길이는 20 내지 50㎝인 것이 좋으며, 가열구역(heating zone)의 직경은 10 내지 50㎜인 것이 좋다. 또한 상기 가열로의 온도는 400 내지 1,000℃를 유지하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 600 내지 900℃를 유지하는 것이 좋다. 상기 온도가 400℃ 미만인 경우 생성되는 나노복합체 내부에 담지 되는 금속의 결정성이 떨어지게 되며, 온도가 1000℃ 초과하는 경우 열분해 시 불필요한 열에너지 소모가 커지게 된다. The tubular heating furnace may be a furnace commonly used in the art, and is not limited to the form and the like. In a preferred form, the length of the tubular heating furnace is preferably 20 to 50 cm, and the heating zone may have a diameter of 10 to 50 mm. The temperature of the heating furnace is preferably maintained at 400 to 1,000 ° C, more preferably 600 to 900 ° C. When the temperature is lower than 400 ° C., the crystallinity of the metal supported inside the nanocomposite is lowered. When the temperature is higher than 1000 ° C., unnecessary thermal energy consumption is increased during thermal decomposition.

본 발명에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체는 상기 열분해를 통해 상기 액적의 관상형 가열로 통과 시, 상기 그래핀 산화물의 결합으로 나노복합체가 형성되게 된다. When the graphene-platinum-gold nanocomposite according to the present invention passes through the pyrolysis-type tubular heating furnace of the droplet, the nanocomposite is formed by the binding of the graphene oxide.

본 발명에서 사용되는 용어 “자기조립”(self-assembly)은 특정한 물질 또는 촉매 등의 도움 없이 기본이 되는 분자로부터의 복합 구조의 자발적인 형성을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 그래핀 옥사이드로부터 그래핀 나노복합체의 형성과정을 뜻한다.The term " self-assembly " used in the present invention means the spontaneous formation of a composite structure from a basic molecule without the aid of a specific substance or catalyst. In the present invention, graphene oxide It means the formation process of the complex.

이를 상세히 설명하면 운반가스에 의해 관상형 가열로로 이송된 에어로졸 액적은 가열로 내 히팅 존(heating zone)을 통과할 때 그래핀 산화물의 자기조립 현상이 일어난다. 먼저 에어로졸 액적 내에 존재하는 용매가 증발하면 그래핀 산화물 입자가 모세관몰딩(capillary molding) 현상에 의해 서로 모이게 된다. 이를 구겨짐(crumpling)이라 부르기도 한다. 이와 동시에 함께 혼합된 금속전구체가 금속 나노입자로 건조되면, 그래핀 산화물이 고온에 의해 열적으로 환원되어 그래핀 나노복합체로 변할 수 있다. 이때 환원시간은 20 내지 60분일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.More specifically, when the aerosol droplets transferred to the tubular furnace by the carrier gas pass through the heating zone in the heating furnace, self-assembly of the graphene oxide occurs. First, when the solvent present in the aerosol droplet evaporates, graphene oxide particles are gathered together by capillary molding. This is also called crumpling. At the same time, when the mixed metal precursors are dried with the metal nanoparticles, the graphene oxide can be thermally reduced by the high temperature to become a graphene nanocomposite. The reduction time may be 20 to 60 minutes, but is not limited thereto.

상기 분산액의 제조 시 콜로이드 용액이 포함되면, 자기조립 현상에 따라 에어로졸 액적 내에 존재하는 용매가 증발 시 그래핀 산화물 입자가 모세관몰딩(capillary molding) 현상에 의해 고분자 입자 표면을 감싸게 된다. 이와 동시에 형판(template) 역할을 하는 고분자 입자가 열화되어 제거되고, 그래핀 산화물이 고온에 의해 열적으로 환원되어 그래핀 중공입자로 변할 수 있다. 이때 환원시간은 20 내지 60분일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.When the colloidal solution is included in the preparation of the dispersion, graphene oxide particles are wrapped around the surface of the polymer particles by capillary molding when the solvent in the aerosol droplet evaporates due to the self-assembly phenomenon. At the same time, the polymer particles serving as a template are deteriorated and removed, and the graphene oxide can be thermally reduced by high temperature to become graphene hollow particles. The reduction time may be 20 to 60 minutes, but is not limited thereto.

가열로를 통과한 운송기체 및 그래핀 나노복합체는 열분해된 나노복합체만을 포집한다. 상기 포집은 당업계에서 통상적으로 이용하는 필터 등의 장치 또는 물을 이용한 포집방법 등 장치 및 방법에 한정하지 않는다. 필터를 이용하는 경우 생성되는 나노복합체의 평균직경을 고려하여 mesh의 크기를 조절하여 설치하는 것이 바람직하며, 재질에 한정하지 않으나, 바람직하게는 테프론 여과막을 사용하는 것이 좋다.The transport gas and graphene nanocomposite passing through the furnace collect only pyrolyzed nanocomposites. The collection is not limited to apparatuses and methods such as filters commonly used in the art or collection methods using water. In the case of using a filter, it is preferable to adjust the size of the mesh in consideration of the average diameter of the nanocomposite to be produced, and it is preferable to use a Teflon filter membrane although it is not limited to the material.

상기 과정을 통해 제조된 나노복합체는 평균직경 0.5 내지 2 ㎛, 표면적 100 내지 200 ㎡/g, 나노복합체 내부에 담지된 금속 나노입자의 평균직경은 0.01 내지 10㎚일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 평균직경이 0.5 ㎛ 미만인 경우, 담지할 수 있는 금속의 양이 적어져 본 발명에서 원하는 정도의 촉매특성을 갖기 어려우며, 평균직경이 2 ㎛ 초과하는 경우, 백금전지 전극 등 상기 금속 담지 나노복합체를 이용한 2차적인 가공품 제조 시 공정 상에 어려움을 겪을 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정하는 것은 아니며, 열분해 시간, 온도, 그래핀 옥사이드 단층(single layer)의 적층 수에 따라 상기 평균직경 등을 자유롭게 조절할 수 있다.The nanocomposite prepared through the above process may have an average diameter of 0.5 to 2 탆, a surface area of 100 to 200 m 2 / g, and an average diameter of the metal nanoparticles carried in the nanocomposite may be 0.01 to 10 nm, but is not limited thereto. When the average diameter is less than 0.5 탆, the amount of metal that can be supported is small, so that it is difficult to have desired catalytic properties in the present invention. When the average diameter exceeds 2 탆, the metal supported nanocomposite It can be difficult to process the secondary workpiece. However, the present invention is not limited thereto, and the average diameter and the like can be freely adjusted according to the pyrolysis time, the temperature, and the number of laminated layers of a single layer of graphene oxide.

본 발명에 따라 제조된 그래핀-백금-금 나노복합체는 이를 포함하는 직접 메탄올 연료전지의 촉매로 활용될 수 있다. The graphene-platinum-gold nanocomposite prepared according to the present invention can be utilized as a catalyst of a direct methanol fuel cell including the graphene-platinum-gold nanocomposite.

본 발명에서 사용되는 용어 “연료전지(Fuel Cell)”란 보통 전지와는 달리 전지의 교환이나 충전이 불필요하고 대신, 수소나 메탄올 등의 연료를 공급하여 전기화학반응을 통해 화학에너지를 전기에너지를 변환시켜주는 장치이다. 연료전지의 장점은 고효율(에너지 변환 효율 약 60%), 무공해 에너지원으로서 다양한 연료의 사용이 가능하며, 적은 입지면적 및 짧은 건설기간 등의 장점으로 휴대기기 등의 이동용 전원, 자동차 등의 수송용 전원, 가정용 및 전력사업용으로 이용 가능한 분산형 발전에 이르기까지 다양한 응용분야가 가능한데, 특히 차세대 운송장치인 연료전지 자동차의 운용이 다양하게 실용화될 경우, 그 잠재 시장규모는 매우 클 것으로 예상된다. 특히, 수소연료 양성자 교환막(proton exchange membrane, PEM) 연료전지의 경우보다 큰 파워(power)를 필요로 하는 자동차용 및 운송용 등의 에너지원으로 주목받고 있다.As used herein, the term " fuel cell " refers to a fuel cell that does not require replacement or charging of a battery, but instead supplies fuel, such as hydrogen or methanol, Conversion. The advantages of fuel cells are high efficiency (about 60% of energy conversion efficiency), availability of various fuels as a pollution-free energy source, advantages of small area and short construction period, It is expected that the potential market size will be very large if the operation of fuel cell vehicle, which is the next generation transportation device, is put into practical use in a wide variety of applications, ranging from power generation to distributed power generation for household and electric power business. In particular, proton exchange membrane (PEM) fuel cells are attracting attention as energy sources for automobiles and transportation that require greater power.

본 발명에 따른 그래핀-백금-금 나노복합체는 내부에 백금-금 합금 나노입자가 혼재된 형태로 존재함으로써, 표면적, 특히 전기화학적 표면적을 비약적으로 높일 수 있으며, 이를 통해 더욱 안정한 형태의 나노복합체를 얻을 수 있고, 또한 활성화 영역이 대량 형성되어 메탄올 산화 반응에서의 촉매 활성이 증가되는 효과가 있다.The graphene-platinum-gold nanocomposite according to the present invention exists in a form in which platinum-gold alloy nanoparticles are mixed in the inside, so that the surface area, especially the electrochemical surface area, can be dramatically increased, And an active region is formed in a large amount to increase catalytic activity in the methanol oxidation reaction.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 일예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples and comparative examples are only for illustrating the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following examples and comparative examples.

하기 실시예 및 비교예에 사용된 재료, 실험에 사용하였던 장비 및 물성측정은 다음과 같다.The materials used in the following examples and comparative examples, and the equipment and physical properties used in the experiments are as follows.

(그래핀 산화물)(Graphene oxide)

그래파이트 파우더(99.9% 순도 Alfa Aesar, USA)을 Hummer's method에 따라 NaNO3, H2SO4 및 KMnO4를 이용하여 혼합 및 여과하고 그 후 충분히 세척하고 건조하여 합성하였다. 제조된 그래핀 산화물은 판상형태 이었으며 평균입경은 500 ㎚ 이었다.Graphite powders (99.9% purity Alfa Aesar, USA) were mixed and filtered using NaNO 3 , H 2 SO 4 and KMnO 4 according to the Hummer's method and then washed and dried thoroughly before synthesis. The prepared graphene oxide was in the form of a plate and had an average particle diameter of 500 nm.

(전기화학적 물성)(Electrochemical properties)

각각 2차원 및 3차원 형태의 그래핀-백금-금 전극을 사용하여 실온에서 실시하였고, 그래핀-백금-금 복합체는 각각 작업전극과 함께 전기화학적 장치(VSP, Bio-Logics, USA)를 이용하여 측정하였다. 상기 그래핀-백금-금 복합체는 낮은 저항성 탈이온 증류수(DI water, ~18 MΩ), 에탄올 및 나피온(Sigma Aldrich, 5%)을 통해 콜로이달 형태로 분산하였다. 그리고 제조된 콜로이달 용액 10㎛을 유리상 탄소 전극(glassy carbon electrode, 두께 3㎜) 표면에 떨어뜨린 후, 상온에 방치하였다. 상기 전기화학적 장치는 작업전극(working electrode)으로 그래핀-백금-금 복합체가 코팅된 유리상 탄소 전극, 은-염화은 재질의 비교전극(reference electrode) 및 백금 포일로 이루어진 상대전극(counter electrode)을 포함하였다. Platinum-gold complexes were prepared using electrochemical devices (VSP, Bio-Logics, USA) together with working electrodes, respectively, using a two-dimensional and three-dimensional graphene- Respectively. The graphene-platinum-gold complex was dispersed colloidally through low resistance deionized distilled water (DI water, ~ 18 MΩ), ethanol and Nafion (Sigma Aldrich, 5%). Then, the prepared colloidal solution (10 mu m) was dropped on a glassy carbon electrode (thickness: 3 mm) and left at room temperature. The electrochemical device includes a glass-like carbon electrode coated with a graphene-platinum-gold complex as a working electrode, a reference electrode made of silver-silver chloride and a counter electrode made of a platinum foil Respectively.

또한, 메탄올-전기 산화의 순환 전압전류곡선(CV, Cyclic voltammogram) 측정은, 0에서 1.0 V의 전위범위(vs. SCE), 50 mVs- 1 의 스캔속도 범위의, 0.05 M H2SO4 과 1 M CH3OH 의 혼합용액에서 실행하였고, 순환 전압전류법 실험 이전에, 전해질에 용해된 산소를 제거하기 위하여 순수한 질소 가스를 15분 동안 주입하였다. In addition, methanol-cycle voltage-current curve of the electro-oxidation (CV, Cyclic voltammogram) measurements, the potential range of 1.0 V from 0 (vs. SCE), 50 mVs-scan speed of the range of 1, 0.05 MH 2 SO 4 with 1 M CH 3 OH, and pure nitrogen gas was injected for 15 minutes to remove the oxygen dissolved in the electrolyte before the cyclic voltammetry experiment.

(복합체 특성)(Composite properties)

실시예 및 비교예를 통해 제조된 그래핀-백금-금 복합체를 투과전자현미경(TEM, CM12, Phillips USA)과 주사전자현미경(FE-SEM, Sirion, FEI, USA)을 통하여 관측하였다. 또한 그래핀-백금-금 복합체의 전기적 혼합, 결합 에너지는 에너지 분산 X-RAY 분광기(EDS; JSM-6380LA, JEOL, Japan) 및 x-ray 광전자 분광기(XPS; ESCA LAB 250 Thremo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 측정하였다. The graphene-platinum-gold complexes prepared through Examples and Comparative Examples were observed through a transmission electron microscope (TEM, CM12, Phillips USA) and a scanning electron microscope (FE-SEM, Sirion, FEI, USA). The electrical mixing and binding energy of the graphene-platinum-gold composite was measured by using an energy dispersive X-ray spectroscope (EDS: JSM-6380LA, JEOL, Japan) and an x-ray photoelectron spectroscope (XPS: ESCA LAB 250 Thremo Fisher Scientific, USA) .

또한, 그 비표면적을 N2 흡착-탈착 등온선 분석(BET; Tristar 3000, Micromeritics, USA)을 통하여 파악하였고, 데이터 수집은 Quadrasorb Quantachrome 장비를 사용한, 고정부피 측정법(static volume method)을 이용하여 행하였다. The specific surface area was determined by N 2 adsorption-desorption isotherm (BET; Tristar 3000, Micromeritics, USA) and data collection was performed using a static volume method using a Quadrasorb Quantachrome instrument .

또한, 제조된 입자의 결정화도는 실온에서 X선 회절분석기(XRD, Rigaku, RTP 300 RC, Japan)를 이용하여 분석하였으며, 열중량분석기(thermo gravimetric analysis, DTG-60H, Shimadzu, Japan)를 이용하여 25에서 1,000℃까지 5℃/분의 속도로 가열하여 복합체 내의 금속 중량변화를 측정하였다. The crystallinity of the prepared particles was analyzed by using an X-ray diffractometer (XRD, Rigaku, RTP 300 RC, Japan) at room temperature and thermogravimetric analysis (DTG-60H, Shimadzu, Japan) 25 to 1000 < 0 > C at a rate of 5 [deg.] C / min to measure the change in metal weight in the composite.

(실시예 1)(Example 1)

상기와 같이 제조된 그래핀 산화물(graphene oxide, GO)에 금속 전구체 용액으로 H2PtCl66H2O 및 HAuCl43H2O를 준비하였으며, 여기에 환원제로 NaBH4를 혼합하였다. 이때 상기 환원제는 전체 콜로이드 혼합액에 0.25 wt% 혼합하였으며, 백금과 금의 혼합비(Pt/Au weight ratio)는 각각 3.0, 1.0, 0.33(1/3), 그래핀 산화물은 0.5 wt% 혼합하였다. 또한 상기 백금과 금의 첨가량은 그래핀 산화물의 1/10 중량비(0.05 wt%)로 유지하였다.H 2 PtCl 6 6H 2 O and HAuCl 4 3H 2 O were prepared as a metal precursor solution in graphene oxide (GO) prepared as described above, and NaBH 4 was mixed with a reducing agent. At this time, the reducing agent was mixed with 0.25 wt% of the whole colloid mixture, and the Pt / Au weight ratio was 3.0, 1.0, 0.33 (1/3) and the graphene oxide was 0.5 wt%. The addition amount of platinum and gold was maintained at 1/10 weight ratio (0.05 wt%) of graphene oxide.

상기 콜로이드 혼합액을 갈색에서 검은색으로 변할 때까지 실온에서 1시간동안 교반한 후, 콜로이드 혼합액을 1.7 MHz의 주파수 범위에서 운전되는 초음파 분무기의 진동기를 통해 분무하였고, 전구체 용액으로부터 분무된 액적들을 공급 속도 1.0 ℓ/분의 아르곤 기체를 이용하여 가열온도 200℃, 가열구역의 직경이 30㎝인 전기 관형로로 이송하여 3차원 형태의 그래핀-백금-금 나노복합체를 제조하였다. 제조된 나노복합체는 진공 상태에서 테프론 여과막을 이용하여 포집하였다. 제조된 나노복합체의 표면적 및 전류밀도비(If/Ib)를 측정하여 표 1 및 2에 기재하였다.After the colloid mixture was stirred at room temperature for 1 hour until it turned brown to black, the colloid mixture was sprayed through a vibrator of an ultrasonic atomizer operating in the frequency range of 1.7 MHz and the droplets sprayed from the precursor solution were fed at a feed rate The graphene-platinum-gold nanocomposite of the three-dimensional shape was prepared by transferring it into an electric tubular furnace having a heating zone of 30 cm in diameter at a heating temperature of 200 ° C using 1.0 L / min of argon gas. The prepared nanocomposites were collected by using a Teflon filter membrane under vacuum condition. The surface area and current density ratio (I f / I b ) of the prepared nanocomposites were measured and described in Tables 1 and 2.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 1과 동일한 콜로이드 혼합액을 이용하되, 상온에서 이를 건조하여 필름 형태의 2차원 그래핀-백금-금 나노복합체를 제조하였다. 제조된 나노복합체의 표면적 및 전류밀도비를 측정하여 표 1에 기재하였다.A two-dimensional graphene-platinum-gold nanocomposite in the form of a film was prepared by using the same colloid mixture as in Example 1 and drying it at room temperature. The surface area and current density ratio of the prepared nanocomposites were measured and are shown in Table 1.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

상기 실시예 1의 콜로이드 혼합액에서 금속 전구체 용액으로 H2PtCl66H2O 만을 포함한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건으로 그래핀-백금 나노복합체를 제조하였다. 제조된 나노복합체의 표면적 및 전류밀도를 측정하여 표 1에 기재하였다.The graphene-platinum nanocomposite was prepared under the same conditions as in Example 1, except that only the H 2 PtCl 6 6H 2 O was used as the metal precursor solution in the colloid mixture of Example 1. The surface area and the current density of the prepared nanocomposite were measured and reported in Table 1.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

콜로이드 혼합액의 조성은 비교예 2와 동일하게 하되, 비교예 1과 같이 상온에서 건조하여 필름 형태의 2차원 그래핀-백금 나노복합체를 제조하였다. 제조된 나노복합체의 표면적 및 전류밀도비를 측정하여 표 1에 기재하였다.The composition of the colloid mixture was the same as that of Comparative Example 2, and dried at room temperature as in Comparative Example 1 to prepare a film-like two-dimensional graphene-platinum nanocomposite. The surface area and current density ratio of the prepared nanocomposites were measured and are shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

Figure 112015084426611-pat00001
Figure 112015084426611-pat00001

[표 2][Table 2]

Figure 112015084426611-pat00002
Figure 112015084426611-pat00002

그래핀-백금-금 나노복합체의 XRD 패턴을 도시한 도 2를 보면, a, b에서 백금-금 합금 나노입자의 피크((111), (200), (220))가 각각 38.94°, 45.34°, 66.21°에서 관측되는 것을 확인할 수 있었다. 특히 (111) 피크의 위치인 38.94°는 일반적인 백금의 피크 위치(39.76°)과 금의 피크 위치(38.18°)임을 알 수 있다.2 showing the XRD pattern of the graphene-platinum-gold nanocomposite, peaks ((111), (200), (220)) of platinum-gold alloy nanoparticles in a and b were 38.94 °, 45.34 ° and 66.21 °, respectively. In particular, it can be seen that the position of 38.94 °, which is the position of the (111) peak, is the peak position (39.76 °) of general platinum and the peak position (38.18 °) of gold.

도 2의 b는 백금-금의 혼합비에 따른 3차원 구조의 그래핀-백금-금 나노복합체의 XRD 패턴을 도시한 것으로, 백금보다 금의 함량이 더 많은 경우, 다른 예들에 비해 상대적으로 좁은 패턴 두께를 보이고 있다. 이는 그래핀-백금-금 나노복합체에서 금의 함량이 증가할수록 전체 나노복합체의 결정화도가 증가하기 때문이다. FIG. 2 (b) shows an XRD pattern of a three-dimensional graphene-platinum-gold nanocomposite according to a mixing ratio of platinum-gold. When gold content is higher than platinum, a relatively narrow pattern Thick. This is because the crystallinity of the entire nanocomposite increases as the content of gold in the graphene-platinum-gold nanocomposite increases.

도 2의 c는 백금-금의 혼합비에 따른 2차원 구조의 그래핀-백금-금 나노복합체의 XRD 패턴을 도시한 것으로, 도 2의 b와 유사한 패턴 양상을 보이나, 피크의 강도는 백금-금의 혼합비가 1 : 3(1/3)인 경우를 제외하고 3차원 구조에 비해 약한 것을 알 수 있다. 이는 열역학적으로 백금과 금이 형성하는 혼합 형태의 입자가 혼합비에 따라 서로 상이하기 때문이다. 이를 종합하면, 본 발명에 따른 제조방법을 통해 다양한 백금-금 혼합비에 따라 그래핀-백금-금 나노복합체가 효과적으로 형성됨을 확인할 수 있었다.FIG. 2C shows an XRD pattern of a graphene-platinum-gold nanocomposite having a two-dimensional structure according to a mixing ratio of platinum to gold. FIG. 2C shows a pattern similar to that of FIG. Dimensional structure, except that the mixing ratio is 1: 3 (1/3). This is because thermodynamically mixed particles of platinum and gold are different depending on the mixing ratio. It was confirmed that the graphene-platinum-gold nanocomposite was effectively formed according to various platinum-gold mixing ratios through the manufacturing method according to the present invention.

도 2의 d는 백금-금의 혼합비에 따른 3차원 구조의 그래핀-백금-금 나노복합체의 화학적 결합에너지를 도시한 것으로, 결합에너지는 70.78 eV(Pt 4f7/2) 및 74.11 eV(Pt 4f5/2)의 두 개의 피크에서 관측되었다. 이에 반해 비교예의 그래핀-백금 나노복합체의 결합에너지는 71.16 eV(Pt 4f7/2) 및 74.41 eV(Pt 4f5/2)에서 관측되어 실시예의 나노복합체가 비교예의 나노복합체에 비해 더 낮은 결합에너지를 가짐을 알 수 있다. 이는 나노복합체에 포함되어 있는 금속 원자의 상호 전자이동으로 인해 각 금속원자가 서로 전자 비편재화(electron delocalization) 및 부분 이온화(partial ionization)가 일어나 추가적인 결합에너지 감소효과가 발생하고 결과적으로 더욱 안정한 형태의 나노복합체가 형성되는 것을 의미한다. FIG. 2d shows the chemical bonding energy of the three-dimensional structure of the graphene-platinum-gold nanocomposite according to the mixing ratio of platinum-gold. The binding energy is 70.78 eV (Pt 4f 7/2 ) and 74.11 eV (Pt 4f 5/2 ). ≪ / RTI > In contrast, the binding energy of the graphene-platinum nanocomposite of the comparative example was observed at 71.16 eV (Pt 4f 7/2 ) and 74.41 eV (Pt 4f 5/2 ), indicating that the nanocomposite of the example had lower binding It can be seen that it has energy. This is because the mutual electron transfer of the metal atoms contained in the nanocomposite causes electron delocalization and partial ionization of each metal atom, resulting in additional binding energy reduction effect, resulting in a more stable nano- Complex < / RTI > is formed.

표 1 내지 2를 보면, 실시예의 나노복합체가 비교예에 비해 월등히 우수한 표면적을 가지고 있으며, 특히 전기화학적 표면적 측면에서 다른 비교예보다 최대 8배 이상 높은 표면적을 기록하였다. 이는 나노복합체 내에 백금-금 합금 나노입자들이 혼합된 형태로 존재함에 따라 나노미터 수준으로 제한된 활성화 영역을 대량 형성하고, 이들 영역이 촉매 활성의 증가에 큰 기여를 한다는 것을 확인할 수 있다. 또한 이러한 구조에서 나노복합체와 전극 표면 사이에서 더 많은 상호작용 기회를 제공한다는 것을 의미한다.As shown in Tables 1 and 2, the nanocomposite of the examples had much higher surface area than the comparative example, and the surface area of the nanocomposite was at least 8 times higher than the other comparative examples in terms of electrochemical surface area. This is because the platinum-gold alloy nanoparticles are mixed in the nanocomposite to form a large amount of activation region limited to the nanometer level, and these regions make a great contribution to the increase of the catalytic activity. It also means that this structure provides more interaction opportunities between the nanocomposite and the electrode surface.

표 2는 그래핀 옥사이드의 함량이 0.5 wt%일 때 금속 함량에 따른 표면적을 기재한 것으로, 백금의 함량과 전기화학적 표면적이 비례한다는 것을 알 수 있다. 이는 도 2의 설명과 같이 그래핀-백금-금 나노복합체에서 금의 함량이 증가할수록 전체 나노복합체의 결정화도가 증가하여 상대적으로 나노복합체의 노출면적이 감소하기 때문이다. Table 2 shows the surface area according to the metal content when the content of graphene oxide is 0.5 wt%. It can be seen that the content of platinum is proportional to the electrochemical surface area. As shown in FIG. 2, as the content of gold in the graphene-platinum-gold nanocomposite increases, the crystallinity of the entire nanocomposite increases and the exposed area of the nanocomposite decreases relatively.

(실시예 2)(Example 2)

순환전압전류곡선(cyclic voltammogram)에 따른 전기화학적 표면적(electrochemical surface area, ECSA)를 측정하기 위해 상기와 같은 전극 및 전해액을 준비하였으며, 여기에 작업전극에 사용되는 나노복합체로 실시예 1의 그래핀-백금-금 나노복합체를 사용하였다. 전압 및 전류밀도에 따른 순환전압전류곡선을 도 3에 표시하였다.In order to measure the electrochemical surface area (ECSA) according to the cyclic voltammogram, the above-mentioned electrode and electrolytic solution were prepared. The nanocomposite used for the working electrode was prepared from the graphene of Example 1 - platinum - gold nanocomposites were used. A cyclic voltage-current curve according to voltage and current density is shown in Fig.

(비교예 4 내지 7)(Comparative Examples 4 to 7)

실시예 2와 동일한 전극 및 전해액을 준비하되, 작업전극에 사용되는 나노복합체로 일반 유리상 탄소전극(bare GCE, 비교예 4), 삼차원 구조체의 그래핀(3D-GR, 비교예 5), 일반 백금-카본블랙(commercial Pt-carbon black, 비교예 6), 삼차원 구조체의 그래핀-백금 나노구조체(3D-GR/Pt, 비교예 7)을 각각 준비하였으며, 비교예 7의 그래핀-백금 나노구조체는 비교예 2의 나노구조체와 동일한 조건으로 제조하였다. 전압 및 전류밀도에 따른 순환전압전류곡선을 도 3에 도시하였다.(Bare GCE, Comparative Example 4), a graphene of a three-dimensional structure (3D-GR, Comparative Example 5), and a common platinum (Co) electrode were used as the nanocomposite used for the working electrode. Platinum nanostructure (3D-GR / Pt, Comparative Example 7) of a three-dimensional structure was prepared, and the graphene-platinum nanostructure of Comparative Example 7 Was prepared under the same conditions as the nanostructure of Comparative Example 2. A cyclic voltage-current curve according to voltage and current density is shown in Fig.

도 3과 같이 실시예의 나노복합체는 더 넓은 전기화학적 표면적을 가지고 있으며, 상기와 같이 나노복합체 내에 백금-금 합금 나노입자들이 혼합된 형태로 존재함에 따라 나노미터 수준으로 제한된 활성화 영역을 대량 형성하고, 이들 영역이 촉매 활성의 증가에 큰 기여를 한다는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, the nanocomposite according to the embodiment has a wider electrochemical surface area. As the platinum-gold alloy nanoparticles are mixed in the nanocomposite as described above, a large amount of activation region limited to the nanometer level is formed, It can be confirmed that these regions make a large contribution to the increase of catalytic activity.

도 4는 백금-금의 혼합비가 3.0일 때의 그래핀 산화물 함량에 따른 순환전압전류곡선(a) 및 그래핀 산화물 함량이 0.5 wt%일 때의 백금-금 혼합비에 따른 순환전압전류곡선(b)을 도시한 것으로, 도 4의 a와 같이 그래핀의 함량이 줄어들수록 전압 및 전류밀도가 증가함을 알 수 있다. 이와는 대조적으로 일반 백금-카본블랙을 사용한 비교예 6이나, 3차원 형태의 그래핀-백금 구조체를 사용한 비교예 7은 실시예와 비교하여 매우 낮은 전압 및 전류밀도를 기록함을 알 수 있다.4 shows the cyclic voltammetric curve (a) according to the graphene oxide content when the platinum-gold mixing ratio is 3.0 and the cyclic voltammetric curve (b) according to the platinum-gold mixing ratio when the graphene oxide content is 0.5 wt% ). As shown in FIG. 4 (a), it can be seen that the voltage and current density increase as the graphene content decreases. In contrast, it can be seen that Comparative Example 6 using ordinary platinum-carbon black or Comparative Example 7 using a three-dimensional graphene-platinum structure recorded extremely low voltage and current density as compared with the embodiment.

도 4의 b를 보면, 백금과 금의 함량비가 1인 경우 또는 0.33(1/3)인 경우는 비교예와 거의 동일한 전압 및 전류밀도를 기록하였으며, 백금과 금의 함량비가 3인 경우 가장 우수한 전기화학적 물성을 나타내고 있음을 확인하였다. 이는 3차원 구조의 그래핀 나노구조체 내에서 서로 혼재되어 계면흡착력의 변화를 유도하여 결과적으로 전기적인 밴드 구조를 변화시킨 것으로 보인다. 그러나 백금의 함량이 감소할수록 이러한 전기화학적 물성이 감소하게 되는데, 이는 메탄올 산화반응에서 백금이 가지는 촉매 활성의 감소를 가져오기 때문이다.Referring to FIG. 4 (b), when the content ratio of platinum and gold was 1 or 0.33 (1/3), the voltage and current density were almost the same as those of the comparative example. When the content ratio of platinum and gold was 3, And it was confirmed that it showed electrochemical properties. It is believed that they are mixed in the three-dimensional graphene nanostructure to induce a change in the interface adsorption force, resulting in a change in the electrical band structure. However, as the content of platinum decreases, the electrochemical properties of the catalyst decrease. This is because the catalytic activity of platinum is reduced in the methanol oxidation reaction.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (6)

a) 그래핀 산화물 콜로이드액을 준비하는 단계;
b) 백금-금 나노복합 콜로이드액을 준비하는 단계;
c) 상기 a) 및 b) 단계의 콜로이드액을 혼합하여 혼합 콜로이드액을 제조하는 단계;
d) 상기 혼합 콜로이드액을 에어로졸 액적 분무하는 단계; 및
e) 상기 분무된 액적을 가열로로 이송하여 열분해하고 그래핀-백금-금 나노복합체를 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 b) 단계 콜로이드액은 백금 전구체 및 금 전구체를 포함하고, 백금 전구체의 함량은 금 전구체의 함량 대비 같거나 큰 것인, 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법.
a) preparing a graphene oxide colloidal solution;
b) preparing a platinum-gold nanocomposite colloidal solution;
c) mixing the colloidal solution of steps a) and b) to prepare a mixed colloidal solution;
d) aerosol droplet spraying said mixed colloid solution; And
e) pyrolyzing the atomized droplets by transferring them to a heating furnace to obtain a graphene-platinum-gold nanocomposite,
Wherein the colloidal liquid in step b) comprises a platinum precursor and a gold precursor, and the content of the platinum precursor is equal to or greater than the content of the gold precursor.
제 1항에 있어서,
상기 b) 단계 콜로이드액은
소듐 테트라클로로 플레티네이트(Na2PtCl4), 포타슘 테트라클로로 플레티네이트(K2PtCl4), 백금 클로라이드(PtCl2), 염화백금산(H2PtCl6) 사염화백금산(H2PtCl4) 및 사아민클로로백금(Pt(NH3)4Cl2)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 백금전구체,
사염화금산(HAuCl4), 삼염화금(AuCl3), 사염화금칼륨(KAuCl4), 수산화금(Au(OH)3), 산화금(Au2O3), 브롬화금(AuBr3) 및 황화금(Au2S3)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금전구체 및
테트라키스(히드록시메틸)포스포늄 염화물, 수소화붕소나트륨(NaBH4), 포름알데하이드(HCHO), 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 메탄올(CH3OH), 시트르산(C6H8O7) 및 시트르산나트륨(Na3C6H5O7)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 환원제를 포함하는 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The colloid liquid of step b)
(Na 2 PtCl 4 ), potassium tetrachloroplatinate (K 2 PtCl 4 ), platinum chloride (PtCl 2 ), chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ), tetrachloroplatinic acid (H 2 PtCl 4 ) and (Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 ), and at least one of the platinum precursor,
(HAuCl 4 ), gold trichloride (AuCl 3 ), potassium tetrachloride (KAuCl 4 ), gold hydroxide (Au (OH) 3 ), gold oxide (Au 2 O 3 ), gold (AuBr 3 ) (Au 2 S 3 ), and / or one or more
Tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium chloride, sodium borohydride (NaBH 4), formaldehyde (HCHO), sodium hydroxide (NaOH), sodium carbonate (Na 2 CO 3), methanol (CH 3 OH), Citric acid (C 6 H 8 O 7 ) and sodium citrate (Na 3 C 6 H 5 O 7 ). The method for producing the graphene-platinum-gold nanocomposite according to claim 1,
제 1항에 있어서,
상기 b) 단계 콜로이드액은 Wpt/Wau(백금 전구체/금 전구체 함량비)가 1.0 내지 3.0이고,
상기 혼합 콜로이드액은 전체 100 중량% 중 그래핀 산화물 콜로이드액 0.1 내지 1 중량% 및 백금-금 나노복합 콜로이드액 0.01 내지 0.1 중량%, 환원제 0.001 내지 1 중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 것인 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The colloidal solution of step b) has a W pt / W au (platinum precursor / gold precursor content ratio) of 1.0 to 3.0,
Wherein the mixed colloidal liquid comprises 0.1 to 1% by weight of the graphene oxide colloidal solution and 0.01 to 0.1% by weight of the platinum-gold nanocomposite colloidal solution, 0.001 to 1% by weight of the reducing agent and the balance of the solvent. A method for producing a fin-platinum-gold nanocomposite.
제 1항에 있어서,
상기 가열로의 온도는 150 내지 400℃인 그래핀-백금-금 나노복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the temperature of the heating furnace is 150 to 400 ° C.
제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항의 방법으로 제조되어,
구겨진 종이 공 형태이고,
백금-금 나노입자가 복합체 내부에 담지된, 그래핀-백금-금 3차원 나노복합체.
A process for the preparation of a compound according to any one of claims 1 to 4,
A crumpled paper ball is in the form,
Platinum-gold three-dimensional nanocomposite in which platinum-gold nanoparticles are supported inside the composite.
제 5항의 나노복합체를 포함하는 직접 메탄올 연료전지.A direct methanol fuel cell comprising the nanocomposite of claim 5.
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