KR101838637B1 - Thin film of nanoparticle-graphene oxide composite and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그래핀 산화물 박막 표면에 나노입자가 흡착된 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 양전하 또는 음전하 중 어느 하나의 전하를 띠는 그래핀 산화물의 분산액을 제조하는 단계, 상기 어느 하나의 전하와 다른 하나의 전하를 띠는 나노입자의 분산액을 제조하는 단계, 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 상기 나노입자의 분산액을 도포하는 단계 및 Langmuir-Blodgett 법 및 Langmuir-Schaefer 법 중 어느 하나를 이용하여, 상기 나노입자의 분산액이 도포된 상기 그래핀 산화물의 분산액으로부터 나노입자-그래핀 산화물복합체 박막을 제조하는 단계를 포함하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 한 단계로 나노입자가 표면에 흡착된 그래핀 산화물 박막을 제조할 수 있다.The present invention relates to a nanoparticle-graphene oxide composite thin film on which nanoparticles are adsorbed on the surface of a graphene oxide thin film and a method for producing the same. The present invention relates to a method for preparing a graphene oxide dispersion, comprising the steps of: preparing a dispersion of graphene oxide having either a positive charge or a negative charge, producing a dispersion of nanoparticles having a charge different from any one of the charges, Applying a dispersion of the nanoparticles to the surface of the dispersion of nanoparticles and applying the dispersion of nanoparticles to the surface of the dispersion of nanoparticles using either the Langmuir-Blodgett method or the Langmuir-Schaefer method, Oxide composite thin film comprising the steps of: preparing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film comprising the steps of: According to the present invention, it is possible to produce a graphene oxide thin film in which nanoparticles are adsorbed on the surface in one step.
Description
본 발명은 그래핀 산화물 박막 표면에 나노입자가 흡착된 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanoparticle-graphene oxide composite thin film on which nanoparticles are adsorbed on the surface of a graphene oxide thin film and a method for producing the same.
종래 나노 튜브를 이용하여 나노 튜브 어레이를 형성할 수 있는 주지된 방법으로 랭뮤어-브로짓(Langmuir-Blodgett: LB)법이 사용되어 왔다. 랭뮤어-브로짓법은 랭뮤어 수조(trough)에 분산된 나노 튜브에 압력 배리어(pressure barrier)를 이용하여 압력을 가한 다음, 한쪽 방향으로 어레이된 나노 튜브 어레이를 기판 상에 흡착시키는 방법이다. 상기 랭뮤어-브로짓법은 나노 튜브를 비교적 쉽게 어레이화할 수 있다라는 장점이 있다.The Langmuir-Blodgett (LB) method has been used as a known method for forming nanotube arrays using conventional nanotubes. The Langmuir-Brotz method is a method of applying pressure to a nanotube dispersed in a Langmuir trough using a pressure barrier, and then adsorbing an array of aligned nanotubes on the substrate. The Langmuir-Brotz method has the advantage that the nanotubes can be relatively easily arrayed.
한편, 그래핀 산화물 복합체는 actuators, solar cells, field-emission devices, field-effect transistors, supercapacitors, batteries와 같은 여러 응용분야에 이용된다. 이러한 그래핀 산화물 복합체는 그래핀 산화물 표면 위의 나노입자 밀도 조절이 어렵고, 나노입자의 정렬이 어렵다. 또한, 박막 제작이 어렵고, 이종의 나노입자를 산화그래핀의 양면에 흡착시키는 것이 불가능하였다.On the other hand, graphene oxide composites are used in many applications such as actuators, solar cells, field-emission devices, field-effect transistors, supercapacitors, and batteries. These graphene oxide composites are difficult to control the density of nanoparticles on the surface of graphene oxide and are difficult to align nanoparticles. Further, it was difficult to form a thin film, and it was impossible to adsorb different kinds of nanoparticles on both sides of the oxidized graphene.
본 발명의 목적은 박막 제조방법 중 하나인 랭뮤어 기법을 이용하여 그래핀 산화물 표면 위에 나노입자를 정렬시키고, 밀도를 조절할 수 있도록 하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film which enables to arrange nanoparticles on the surface of graphene oxide and control the density using Langmuir technique, which is one of thin film manufacturing methods.
또한, 본 발명은 그래핀 박막과 그래핀 박막 위의 나노입자 층을 동시에 형성시키는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a method for producing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film which simultaneously forms a graphene thin film and a nanoparticle layer on a graphene thin film.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 양전하 또는 음전하 중 어느 하나의 전하를 띠는 그래핀 산화물의 분산액을 제조하는 단계, 상기 어느 하나의 전하와 다른 하나의 전하를 띠는 나노입자의 분산액을 제조하는 단계, 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 상기 나노입자의 분산액을 도포하는 단계 및 Langmuir-Blodgett 법 및 Langmuir-Schaefer 법 중 어느 하나를 이용하여, 상기 나노입자의 분산액이 도포된 상기 그래핀 산화물의 분산액으로부터 나노입자-그래핀 산화물복합체 박막을 제조하는 단계를 포함하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including the steps of: preparing a dispersion of graphene oxide having one of a positive charge and a negative charge, Preparing a dispersion of the nanoparticles having the graphen oxide nanoparticles on the surface of the dispersion of graphene oxide, applying the dispersion of the nanoparticles to the surface of the dispersion of graphene oxide, and using the Langmuir-Blodgett method and the Langmuir-Schaefer method, Graphene oxide composite thin film comprising the step of preparing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film from the dispersion of the graphen oxide to which the dispersion is applied.
일 실시 예에 있어서, 상기 나노입자는 탄소 나노튜브인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the nanoparticles are carbon nanotubes.
일 실시 예에 있어서, 상기 나노입자는 양친매성 물질과 결합하여 상기 다른 하나의 전하를 띠는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the nanoparticles combine with the amphipathic material to charge the other charge.
일 실시 예에 있어서, 상기 양친매성 물질은 cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the amphipathic substance is cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate.
일 실시 예에 있어서, 상기 그래핀 산화물의 분산액에서 상기 그래핀 산화물은 80ppm 내지 120ppm으로 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the graphene oxide is dispersed in the dispersion of graphene oxide at 80 ppm to 120 ppm.
일 실시 예에 있어서, 상기 나노입자 분산액에서 상기 나노입자의 농도는 0.8mg/ml 내지 1.2mg/ml인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the concentration of the nanoparticles in the nanoparticle dispersion is 0.8 mg / ml to 1.2 mg / ml.
또한, 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막을 제공한다.In addition, the present invention provides a nanoparticle-graphene oxide composite thin film produced by the above-described production method.
본 발명에 따르면, 한 단계로 나노입자가 표면에 흡착된 그래핀 산화물 박막을 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce a graphene oxide thin film in which nanoparticles are adsorbed on the surface in one step.
또한, 본 발명에 따르면, 랭뮤어 기법을 이용하여 표면에 나노입자가 정렬된 그래핀 산화물 박말을 제조할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to produce graphene oxide flats whose nanoparticles are aligned on the surface using the Langmuir technique.
또한, 본 발명에 따르면, 그래핀 박막의 한쪽 면에만 나노입자를 흡착시킬 수 있다.Further, according to the present invention, nanoparticles can be adsorbed on only one side of the graphene thin film.
또한, 본 발명에 따르면, 그래핀 박막 위에 형성되는 나노입자의 밀도를 조절할 수 있다. Also, according to the present invention, the density of the nanoparticles formed on the graphene thin film can be controlled.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 나타내는 개념도이다.
도 3은 압력 배리어 간 거리에 따른 표면 압력을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 f-CNT로 이루어진 박막을 확대하여 촬영한 사진이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합체 박막을 확대하여 촬영한 사진이다.
도 4c는 CTVB-그래핀 산화물 복합체 박막을 확대하여 촬영한 사진이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합체 박막, f-CNT로 이루어진 박막 및 그래핀 산화물 박막 각각에 대한 Raman spectra이다.
도 6은 서로 다른 층으로 이루어진 나노입자-그래핀 산화물 박막에 대한 Raman spectra이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the surface pressure along the distance between pressure barriers.
4A is an enlarged photograph of a thin film made of f-CNT.
4B is an enlarged photograph of the composite thin film according to an embodiment of the present invention.
4C is an enlarged photograph of the CTVB-graphene oxide composite thin film.
5a and 5b are Raman spectra for a composite thin film, a thin film made of f-CNT, and a graphene oxide thin film, respectively, according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a Raman spectra for a nanoparticle-graphene oxide thin film of different layers.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be obscured. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
이하에서는, 본 발명에 따른 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for preparing the nanoparticle-graphene oxide composite thin film according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법을 나타내는 개념도이다. FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film according to an embodiment of the present invention. FIG.
먼저, 본 발명에 따른 제조방법에서는 양전하 또는 음전하 중 어느 하나의 전하를 띠는 그래핀 산화물의 분산액을 제조하는 단계(S110)가 진행된다. First, in the manufacturing method according to the present invention, a step (S110) of producing a dispersion of graphene oxide having a charge of either a positive charge or a negative charge is performed.
그래핀을 제조하는 방법은 물리적 박리법, 화학적 박리법, 에피택셜 성장법, 화학기상증착법이 있다. 이 중 화학적 박리법은 독립된 하나의 그래핀 조각을 만들기 위하여, 그래핀 표면에 기능기(카르복실기, 히드록실기, 에폭시기, 카르보닐기)를 붙여서 물에 잘 분산되도록 만드는 방법이다.Methods for producing graphene include physical exfoliation, chemical exfoliation, epitaxial growth, and chemical vapor deposition. The chemical stripping method is a method in which functional groups (carboxyl group, hydroxyl group, epoxy group, carbonyl group) are attached to the surface of graphene to make a piece of graphene that is independent and well dispersed in water.
상기 그래핀 제조법들 중 화학적 박리법으로 제조된 그래핀 산화물은 그래핀에 결합된 기능기로 인하여, 전하를 띤다. 예를 들어, 도 2와 같이, 화학적 박리법으로 제조된 그래핀 산화물(200)은 카복실기를 포함할 수 있다. 이로 인하여, 상기 그래핀 산화물(200)은 음전하를 띤다.Among the above graphene fabrication methods, the graphene oxide produced by the chemical stripping method is charged due to the functional group bonded to graphene. For example, as shown in FIG. 2, the
한편, 상기 어느 하나의 전하를 띠는 그래핀 산화물은 증류수에 분산될 수 있으며, 80ppm 내지 120ppm으로 분산될 수 있다. On the other hand, the graphene oxide having any one of the above charges can be dispersed in distilled water, and can be dispersed in 80 ppm to 120 ppm.
다음으로, 본 발명에 따른 제조방법에서는 상기 어느 하나의 전하와는 다른 하나의 전하를 띄는 나노입자의 분산액을 제조하는 단계(S120)가 진행된다. Next, in the manufacturing method according to the present invention, a step S120 of manufacturing a dispersion of nanoparticles having one charge different from any one of the charges is performed.
상기 나노입자는 상기 그래핀 산화물과는 다른 전하를 띠어야 한다. 예를 들어, 상기 그래핀 산화물에 결합된 카복실기로 인하여, 상기 그래핀 산화물이 음전하를 띠는 경우, 상기 나노입자는 양전하를 띠어야 한다. The nanoparticles must have a different charge than the graphene oxide. For example, if the graphene oxide is negatively charged due to the carboxyl groups bonded to the graphene oxide, the nanoparticles must be positively charged.
상기 나노입자가 상기 그래핀 산화물과 다른 전하를 띠는 경우, 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 상기 나노입자를 뿌리면, 두 입자 사이의 정전기적 인력에 의하여, 그래핀 산화물 입자가 분산액의 표면으로 모여들어, 상기 나노입자와 결합하며, 분산액 표면으로 모여든 다수의 그래핀 산화물 입자들이 그래핀 박막을 형성한다. 즉, 본 발명에 따르면, 그래핀 박막이 형성됨과 동시에 형성된 그래핀 박막 표면에 나노입자들이 흡착된다.When the nanoparticles are charged with a charge different from the graphene oxide, when the nanoparticles are sprayed on the surface of the dispersion of graphene oxide, graphene oxide particles gather on the surface of the dispersion by electrostatic attraction between the two particles For example, a plurality of graphene oxide particles combined with the nanoparticles and gathered on the surface of the dispersion forms a graphene thin film. That is, according to the present invention, nanoparticles are adsorbed on the surface of the graphene thin film formed at the same time as the graphene thin film is formed.
여기서, 상기 나노입자는 탄소 나노튜브일 수 있다. 상기 탄소 나노튜브는 전하를 띠지 않을 수 있다. 이러한 경우, 상기 탄소 나노튜브 표면에 양친매성 물질이 결합될 수 있다.Here, the nanoparticles may be carbon nanotubes. The carbon nanotubes may not be charged. In this case, the amphipathic substance may be bonded to the surface of the carbon nanotube.
여기서, 양친매성 물질은 하나의 분자에 소수성기와 친수성기가 모두 포함된 분자이다. 양친매성 물질은 소수성 분자의 표면이 전하를 띠도록 할 수 있다.Here, the amphipathic substance is a molecule in which both a hydrophobic group and a hydrophilic group are contained in one molecule. The amphipathic substance can cause the surface of the hydrophobic molecule to be charged.
예를 들어, 도 2에 도시된 상기 나노입자(100)의 단면을 보면, 상기 나노입자(100)는 탄소 나노튜브(110) 표면에 양친매성 물질인 cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate(CTVB) 분자들(120)이 결합된 형태일 수 있다.2, the
구체적으로, 복수의 양친매성 분자들은 탄소 나노튜브 표면을 에워쌀 수 있다. 이때, 양친매성 분자의 소수성 기는 탄소 나노튜브 쪽을 향하고, 친수성 기는 탄소 나노튜브 반대편을 향하게 된다. 이러한 방식으로, 양친매성 분자들이 탄소 나노튜브를 에워싸는 경우, 탄소 나노튜브의 표면은 전하를 띠게 된다. Specifically, a plurality of amphipathic molecules may surround the surface of the carbon nanotubes. At this time, the hydrophobic group of the amphipathic molecule faces the carbon nanotube, and the hydrophilic group faces the opposite side of the carbon nanotube. In this way, when the amphipathic molecules surround the carbon nanotube, the surface of the carbon nanotube becomes charged.
탄소 나노튜브 표면 전하의 종류는 탄소 나노튜브를 에워싸는 양친매성 물질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 탄소 나노튜브 표면에 cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate(CTVB)가 결합되는 경우, 탄소 나노튜브는 양전하를 띠게 된다. 이때, 그래핀 산화물은 음전하를 띠어야 한다.The type of surface charge of the carbon nanotubes may vary depending on the amphipathic material surrounding the carbon nanotubes. For example, when cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate (CTVB) is bonded to the surface of a carbon nanotube, the carbon nanotube becomes positively charged. At this time, graphene oxide should be negatively charged.
한편, 상기 나노입자는 메탄올에 분산될 수 있으며, 상기 나노입자 분산액의 농도는 0.8mg/ml 내지 1.2mg/ml일 수 있다.Meanwhile, the nanoparticles may be dispersed in methanol, and the concentration of the nanoparticle dispersion may be 0.8 mg / ml to 1.2 mg / ml.
다음으로, 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 상기 나노입자의 분산액을 도포하는 단계(S130)가 진행된다.Next, a step (S130) of applying the dispersion of nanoparticles onto the surface of the dispersion of graphene oxide proceeds.
도 2와 같이, 상기 그래핀 산화물의 분산액을 랭뮤어 트루프(Langmuir Trough)(300)에 채운 후, 상기 나노입자 분산액을 도포한다. 이에 따라, 상기 나노입자(100)는 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 위치하게 된다. 이때, 상기 그래핀 산화물과 나노입자 간의 정전기적 인력에 의하여, 그래핀 산화물 입자들이 표면으로 모여 그래핀 산화물 박막을 이루게 된다. As shown in FIG. 2, the dispersion of the graphene oxide is filled in a Langmuir Trough 300, and then the nanoparticle dispersion is applied. Accordingly, the
한편, 상기 나노입자 분산액을 도포한 후, 나노입자가 분산액 표면에 충분히 분산될 수 있도록 소정 시간 대기할 수 있다.On the other hand, after the nanoparticle dispersion is applied, the nanoparticles can be kept waiting for a predetermined time so that the nanoparticles can be sufficiently dispersed on the surface of the dispersion.
마지막으로, Langmuir-Blodgett 법 및 Langmuir-Schaefer 법 중 어느 하나를 이용하여, 상기 나노입자의 분산액이 도포된 상기 그래핀 산화물의 분산액으로부터 나노입자-그래핀 산화물복합체 박막을 제조하는 단계(S140)가 진행된다.Finally, a step (S140) of preparing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film from the dispersion of the graphene oxide coated with the dispersion of nanoparticles using any one of Langmuir-Blodgett method and Langmuir-Schaefer method It proceeds.
구체적으로, Langmuir-Blodgett 법은 액체 표면과 수직하게 기판을 침지시켜, 기판 양면에 액체 표면에 존재하는 나노입자들이 흡착되도록 하는 박막 제조기법이다. Specifically, the Langmuir-Blodgett method is a thin film manufacturing technique for immersing a substrate perpendicular to a liquid surface to adsorb nanoparticles present on the liquid surface on both sides of the substrate.
이와 달리, Langmuir-Schaefer 법은 액체 표면과 수평하게 기판을 침지시켜, 기판의 양면 중 어느 한 면에 나노입자들을 흡착시키는 박막 제조기법이다. On the other hand, Langmuir-Schaefer method is a thin film manufacturing technique in which a substrate is immersed horizontally on a liquid surface to adsorb nanoparticles on either side of the substrate.
상술한 바와 같이, 박막 제조 시, 박막의 용도에 따라, Langmuir-Blodgett 법 및 Langmuir-Schaefer 법 중 어느 하나를 선택적으로 활용하여, 박막을 제조할 수 있다. As described above, a thin film can be produced by selectively using one of the Langmuir-Blodgett method and the Langmuir-Schaefer method depending on the use of the thin film in the manufacture of the thin film.
한편, Langmuir-Blodgett 법 및 Langmuir-Schaefer 법 모두 공통적으로 압력 배리어(pressure barrier)(400)가 활용된다. 구체적으로, 도 2와 같이, 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 상기 나노입자의 분산액을 도포한 뒤, 분산액 표면에 위치하는 두 개의 압력 배리어(400) 사이의 거리를 소정 속도로 좁혀줄 수 있다. On the other hand, a
이때, 분산액 표면에 분포된 나노입자들의 밀도 및 그래핀 산화물의 증가한다. 또한, 나노입자가 튜브 형태인 경우, 나노입자들이 같은 방향으로 정렬하게 된다. 따라서, 분산액 표면에 위치하는 두 개의 압력 배리어를 소정 거리까지 좁히는 경우, 표면에 나노입자들이 일정한 방향으로 정렬된 그래핀 박막을 제조할 수 있다. 또한, 두 개의 압력 배리어 간의 거리를 조절하여, 그래핀 박막 표면에 흡착된 나노입자의 밀도를 조절할 수 있게 된다.At this time, the density of the nanoparticles distributed on the dispersion surface and the graphene oxide are increased. When the nanoparticles are in the form of a tube, the nanoparticles are aligned in the same direction. Accordingly, when the two pressure barriers located on the surface of the dispersion are narrowed to a predetermined distance, a graphene thin film in which nanoparticles are aligned in a certain direction on the surface can be manufactured. In addition, by adjusting the distance between the two pressure barriers, the density of the nanoparticles adsorbed on the surface of the graphene thin film can be controlled.
한편, 상기 두 개의 압력 배리어 사이의 거리는 표면 압력에 따라 달리할 수 있다. 구체적으로, 상기 두 개의 압력 배리어 사이의 거리를 좁히는 중 표면 압력을 주기적으로 확인하여, 표면압력이 기설정된 값에 도달하였을 때, 상기 배리어의 움직임을 멈출 수 있다.On the other hand, the distance between the two pressure barriers may vary depending on the surface pressure. Specifically, it is possible to periodically check the surface pressure while narrowing the distance between the two pressure barriers, and to stop the movement of the barrier when the surface pressure reaches a predetermined value.
도 3은 압력 배리어 간 거리에 따른 표면 압력을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the surface pressure along the distance between pressure barriers.
도 3과 같이, 압력 배리어 간 거리가 좁아질수록 표면 압력이 증가하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that the surface pressure increases as the distance between pressure barriers decreases.
이하에서는, 실시 예 및 실험 예들을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만, 후술할 실시 예 및 실험 예들에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the scope and contents of the present invention are not construed to be limited or limited by the following Examples and Experimental Examples.
실시 예1. 나노입자-Example 1. The nanoparticle- 그래핀Grapina 산화물 복합체 박막의 제조 Preparation of Oxide Composite Thin Films
Si 기판을 H2O: H2O2: H2SO4 (=1:1:1 vol) 혼합용액에서 20분 동안 80℃에서 처리한 다음 증류수로 헹구어 기판을 준비하였다. The Si substrate was treated with a mixed solution of H 2 O: H 2 O 2 : H 2 SO 4 (= 1: 1: 1 vol) for 20 minutes at 80 ° C and rinsed with distilled water to prepare a substrate.
Graphene Oxide (GO)는 증류수에 분산시켜 100ppm의 GO분산액을 제조하였고, cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate가 결합된 Carbon nanotube(이하, f-CNT)는 메탄올(Methanol)에 분산시켜 1mg/ml의 농도로 준비하였다. Graphene oxide (GO) was dispersed in distilled water to prepare a GO dispersion of 100 ppm. Carbon nanotubes (hereinafter, f-CNT) with cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate were dispersed in methanol to prepare a concentration of 1 mg / ml .
Langmuir-Schaefer(LS) 기법을 이용하여 GO와 f-CNT의 복합체 박막을 제조하였다. 구체적으로, LS trough에 GO분산액(약 350ml)을 가득 채운 후, GO분산액의 표면에 메탄올에 분산시킨 f-CNT를 80μl를 골고루 뿌려주었다. 메탄올이 휘발되고, f-CNT가 표면에 골고루 분산될 수 있도록 약 15분 동안 기다렸다. 이때, 물에 분산된 GO가 f-CNT와의 정전기적 인력으로 표면에 올라왔다.The composite thin films of GO and f-CNT were fabricated by Langmuir-Schaefer (LS) technique. Specifically, the LS trough was filled with GO dispersion (about 350 ml), and then 80 μl of f- CNT dispersed in methanol on the surface of the GO dispersion was evenly sprinkled. The methanol was volatilized and the f- CNT was allowed to disperse evenly over the surface for about 15 minutes. At this time, GO dispersed in water came to the surface due to electrostatic attraction with f- CNT.
그 후, 5mm/min의 속도로 Barrier를 좁혀주고, 표면압력(Surface Pressure) 값을 50mN/m로 설정하여 최대한 공간을 좁혀주었다. 표면압력이 50mN/m에 도달하였을 때, Dipper를 조절하여 GO분산액과 f-CNT가 분산된 표면에 닿을 수 있도록 내려주었다. Si 기판이 표면에 접촉하면, 20초 정도 기다린 후 Dipper를 다시 올려주었다. 최종적으로 Si 기판 위에 f-CNT, GO순으로 박막을 형성시킬 수 있었다.Thereafter, the barrier was narrowed at a rate of 5 mm / min, and the surface pressure value was set to 50 mN / m to narrow the space as much as possible. When the surface pressure reached 50 mN / m, the Dipper was adjusted so that the GO dispersion and f- CNT could reach the dispersed surface. When the Si substrate came in contact with the surface, it waited for about 20 seconds and then raised the dipper again. Finally, a thin film can be formed on the Si substrate in the order of f- CNT and GO.
비교 예1. f-Comparative Example 1 f- CNT로With CNT 이루어진 박막의 제조 Manufacture of Thin Film
Langmuir-Schaefer(LS) 기법을 이용을 이용하여, f-CNT로 이루어진 박막을 제조하였다. Using the Langmuir-Schaefer (LS) technique, thin films of f-CNTs were fabricated.
비교 예2. Comparative Example 2 CTVBCTVB -- 그래핀Grapina 산화물 복합체 박막의 제조 Preparation of Oxide Composite Thin Films
Langmuir-Schaefer(LS) 기법을 이용을 이용하여, CTVB-그래핀 산화물 복합체 박막을 제조하였다. The Langmuir-Schaefer (LS) technique was used to fabricate a CTVB-graphene oxide composite thin film.
상기 실시 1예, 비교 예1 및 2에 따른 생성물을 도 4a 내지 4c에 도시하였다. The products according to the above Example 1, Comparative Examples 1 and 2 are shown in Figs. 4A to 4C.
도 4a는 f-CNT로 이루어진 박막을 확대하여 촬영한 사진이고, 도 4b는 본 발명에 따른 복합체 박막을 확대하여 촬영한 사진이고, 도 4c는 CTVB-그래핀 산화물 복합체 박막을 확대하여 촬영한 사진이다.FIG. 4A is an enlarged photograph of a thin film made of f-CNT, FIG. 4B is an enlarged photograph of the composite thin film according to the present invention, and FIG. 4C is a photograph showing a CTVB- to be.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합체 박막, f-CNT로 이루어진 박막 및 그래핀 산화물 박막 각각에 대한 Raman spectra를 도 5a 및 5b에 도시하였다. Raman spectra of the composite thin film, the f-CNT thin film, and the graphene oxide thin film according to an embodiment of the present invention are shown in FIGS. 5A and 5B.
도 5a 및 5b에 따르면, 본 발명에 일 실시 예에 따른 복합체 박막의 Raman spectra는 f-CNT로 이루어진 박막의 및 그래핀 산화물 박막의 Raman spectra 각각에 포함된 특징을 모두 포함하는 것을 확인할 수 있다. 5A and 5B, Raman spectra of the composite thin film according to an embodiment of the present invention include all the characteristics included in each of the Raman spectra of the f-CNT thin film and the graphene oxide thin film.
실시 예2. 다중 층으로 이루어진 Example 2. Multi-layered 그래핀Grapina 산화물 복합체 박막의 제조 Preparation of Oxide Composite Thin Films
동일한 기판에 실시 예1에 따른 제조방법을 반복적으로 실시하여, 다중 층으로 이루어진 그래핀 산화물 복합체 박막을 제조하였다. The manufacturing method according to Example 1 was repeatedly performed on the same substrate to prepare a multi-layered graphene oxide composite thin film.
박막을 이루는 층의 개수에 따른 Raman spectra를 도 6에 도시하였다. 도 6에 따르면, 박막을 이루는 층의 개수가 증가할수록 특정 파수(Wave number)에 대한 Intensity가 증가함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 박막을 이루는 층의 개수가 증가할수록 약 1320cm-1 및 1580cm-1에서의 Intensity가 증가하였다.Raman spectra according to the number of layers constituting the thin film are shown in FIG. According to FIG. 6, it can be seen that as the number of layers constituting the thin film increases, the intensity for a specific wave number increases. Specifically, with increasing the number of layers forming the thin-film it was increased Intensity at about 1320cm -1 and 1580cm -1.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.In addition, the above detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (7)
상기 어느 하나의 전하와 다른 하나의 전하를 띠는 나노입자의 분산액을 제조하는 단계;
상기 그래핀 산화물의 분산액에 포함된 그래핀 산화물 입자에 나노입자가 결합되도록, 상기 그래핀 산화물의 분산액 표면에 상기 나노입자의 분산액을 도포하는 단계; 및
Langmuir-Blodgett 법 및 Langmuir-Schaefer 법 중 어느 하나를 이용하여, 상기 나노입자의 분산액이 도포된 상기 그래핀 산화물의 분산액으로부터 나노입자-그래핀 산화물복합체 박막을 제조하는 단계를 포함하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법.Preparing a dispersion of graphene oxide having a charge of either a positive charge or a negative charge;
Fabricating a dispersion of nanoparticles that is charged with one charge and another charge;
Applying the dispersion of nanoparticles to the surface of the dispersion of graphene oxide so that the nanoparticles bind to the graphene oxide particles contained in the dispersion of graphene oxide; And
Preparing a nanoparticle-graphene oxide composite thin film from the dispersion of the graphene oxide to which the dispersion of nanoparticles has been applied, using either the Langmuir-Blodgett method or the Langmuir-Schaefer method. Lt; / RTI >
상기 나노입자는 탄소 나노튜브인 것을 특징으로 하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the nanoparticles are carbon nanotubes. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
상기 나노입자가 탄소 나노튜브인 경우, 상기 탄소 나노튜브의 표면을 양친매성 물질로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법.3. The method of claim 2,
Further comprising the step of coating the surface of the carbon nanotube with an amphipathic substance when the nanoparticles are carbon nanotubes.
상기 양친매성 물질은 cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate인 것을 특징으로 하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the amphipathic substance is cetyltrimethylammonium 4-vinylbenzoate.
상기 그래핀 산화물의 분산액에서 상기 그래핀 산화물은 80ppm 내지 120ppm으로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the graphene oxide is dispersed in the dispersion of graphene oxide in an amount of 80 ppm to 120 ppm.
상기 나노입자 분산액에서 상기 나노입자는 0.8mg/ml 내지 1.2mg/ml로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자-그래핀 산화물 복합체 박막의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the nanoparticles are dispersed in the dispersion of nanoparticles in an amount of 0.8 mg / ml to 1.2 mg / ml.
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