KR101965195B1 - Layered inorganic nanosheet-graphene composite, and preparing method of the same - Google Patents

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Abstract

양이온-함유 용액에 의해 재적층되어 형성된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체 및 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법에 관한 것으로서, 제 1 무기 나노시트 및 제 2 무기 나노시트를 박리하는 단계; 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀을 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물에 양이온-함유 용액을 첨가함으로써 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀이 재적층된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 수득하는 단계를 포함한다.A method for producing a layered inorganic nanosheet-graphene composite and a method for producing the layered inorganic nanosheet-graphene composite formed by re-layering with a cation-containing solution, the method comprising: peeling a first inorganic nanosheet and a second inorganic nanosheet ; Mixing the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and graphene; And adding a cation-containing solution to the mixture to obtain the layered inorganic nanosheet-graphene composite on which the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and the graphene are re-laminated .

Description

층상 무기 나노시트-그래핀 복합체 및 이의 제조 방법{LAYERED INORGANIC NANOSHEET-GRAPHENE COMPOSITE, AND PREPARING METHOD OF THE SAME}[0001] LAYERED INORGANIC NANOSHEET-GRAPHENE COMPOSITE, AND PREPARING METHOD OF THE SAME [0002]

본원은, 양이온-함유 용액에 의해 재적층되어 형성된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체, 및 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a layered inorganic nanosheet-graphene composite formed by repositioning with a cation-containing solution, and a method for producing the layered inorganic nanosheet-graphene composite.

신재생 에너지의 개발 및 이산화탄소의 절감이 필수적인 가운데, 생산되는 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는 전력을 저장할 수 있는 이차 전지의 기술 개발이 필수적이다.While the development of new and renewable energy and the reduction of carbon dioxide are essential, it is essential to develop a secondary battery capable of storing electric power in order to efficiently use the produced energy.

이러한 이차 전지 중 지구상에 풍부한 나트륨을 이용함에 따라 재료 수급성 및 제조원가 측면에서 뛰어난 경쟁력을 갖추고 있으며, 대용량의 전지를 리튬 이온전지 대비 단순한 구조로 제조가 가능하다는 장점을 가진 나트륨 이차 전지의 연구가 활발히 진행되고 있다.Among these secondary batteries, researches on sodium secondary batteries having the advantage of being able to manufacture a large-capacity battery with a simple structure compared with a lithium ion battery have excellent competitiveness in terms of material water ac- curacy and manufacturing cost by using abundant sodium on the earth It is progressing.

기존 비수용액 나트륨 이차 전지의 경우에는 비수용액 전해질로서 고인화성 및 유독성의 유기 용액이 사용되므로 화재 시 큰 폭발의 위험성을 가지고 있으며, 유기 액체 전해질은 이온 전도도의 한계로 활물질을 집적하는데 한계가 있다. 또한, 비수용액 나트륨 이차 전지를 제조하는 환경을 구성하기 위하여 고가의 장비가 필수적이고, 사용되는 나트륨 염, 유기 용액, 및 분리막의 비용이 높기 때문에 제조 비용이 높다는 단점이 있다. In the case of the conventional non-aqueous sodium secondary battery, a highly explosive organic acid solution is used as a non-aqueous electrolyte, and thus there is a danger of explosion in case of fire. The organic liquid electrolyte has a limitation in accumulating active materials due to the limit of ionic conductivity. In addition, expensive equipment is necessary to constitute an environment for manufacturing a nonaqueous sodium secondary battery, and the manufacturing cost is high because the cost of the sodium salt, organic solution, and separation membrane used is high.

한편, 수용액 전해질은 비수용액 전해질을 사용 시 야기되는 안전성의 문제나 높은 제조 비용을 해결할 수 있다. 먼저, 수용액 전해질의 경우에는 물을 이용하므로, 불연성이며 무독성이기 때문에 화재나 폭발의 위험성이 없어 안전하고, 이온 전도도가 유기 전해질보다 100 배 이상 높기 때문에 많은 활물질을 집적할 수 있으며, 이와 더불어 빠른 충·방전이 가능한 이점이 있다.On the other hand, the aqueous electrolyte can solve the problem of safety and high manufacturing cost caused by using the non-aqueous electrolyte. First, since the aqueous electrolyte is water-free, it is safe because it is non-flammable and non-toxic and has no risk of fire or explosion, and its ionic conductivity is 100 times higher than that of the organic electrolyte. Therefore, many active materials can be accumulated, · There is an advantage of discharging.

또한, 수용성 나트륨 염과 물은 풍부하고 저렴하며, 사용되는 분리막 역시 저렴하고, 무엇 보다 수분과의 반응성을 고려하지 않아도 되므로 공정이 간단해지며, 이로 인한 비용이 적다는 장점이 있다.In addition, the water-soluble sodium salt and water are abundant and inexpensive, and the separation membrane to be used is also inexpensive. Moreover, since the reactivity with water is not considered, the process is simplified and the cost is low.

최근, 나트륨 이차 전지의 전극 물질로서 층상 물질이 주목 받고 있다. 층상 물질은 나노미터 두께로 1 내지 수 층을 가지는 나노시트로 박리가 가능하다. 또한, 전극 물질로서 그래핀은 전극 물질의 이온 전도성과 전기 전도성을 개선시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있어, 많은 연구진들에 의해 그래핀과 층상 무기 나노시트를 혼성화한 물질의 전극 적용에 관한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 대부분의 경우 수열 합성과 같은 방법을 이용하기 때문에 두 종류 이상의 시트 물질을 혼성하는 데는 어려움이 있다[Chem. Asian J. 2014, 9, 1611 - 1617].In recent years, stratified materials have been attracting attention as electrode materials for sodium secondary batteries. The layered material can be peeled off into nanosheets having 1 to several nanometers in thickness. In addition, graphene as an electrode material has been known to have an effect of improving the ionic conductivity and electrical conductivity of an electrode material, and a study on the application of an electrode of a material in which graphene and a layered inorganic nanosheet are hybridized is carried out by many researchers . However, in most cases, using such a method as hydrothermal synthesis, it is difficult to mix two or more sheet materials [Chem. Asian J. 2014, 9, 1611-1617].

본원은, 양이온-함유 용액에 의해 재적층되어 형성된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체 및 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present application is to provide a layered inorganic nanosheet-graphene composite formed by repositioning with a cation-containing solution and a process for producing the layered inorganic nanosheet-graphene composite.

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, 제 1 무기 나노시트, 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀이 재적층되어 형성된 층상 구조를 포함하는, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 제공한다.The first aspect of the present invention provides a layered inorganic nanosheet-graphene composite comprising a first inorganic nanosheet, a second inorganic nanosheet, and a layered structure formed by re-layering graphene.

본원의 제 2 측면은, 제 1 무기 나노시트 및 제 2 무기 나노시트를 박리하는 단계; 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀 시트를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물에 양이온-함유 용액을 첨가함으로써 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀이 재적층된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 수득하는 단계를 포함하는, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: peeling a first inorganic nanosheet and a second inorganic nanosheet; Mixing the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and the graphen sheet; And adding a cation-containing solution to the mixture to obtain the layered inorganic nanosheet-graphene composite on which the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and the graphene are re-laminated Graphene nanocrystalline graphene nanoparticle-graphene composite.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 포함하는, 나트륨 이온 전지를 제공한다.A third aspect of the invention provides a sodium ion cell comprising a layered inorganic nanosheet-graphene composite according to the first aspect of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 상온에서 양이온을 이용하여 무기 나노 시트와 그래핀을 재적층시키는 간단한 방법을 통하여 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 합성하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법은, 금속 칼코게나이드 나노시트 및 그래핀의 혼합물에 양이온-함유 용액을 첨가하여 재적층시키는 과정에서 소량의 금속 산화물 나노시트를 혼합하여 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 제조할 수 있다.In one embodiment of the invention, there is provided a method of synthesizing a layered inorganic nano-sheet-graphene composite through a simple method of re-depositing inorganic nanosheets and graphenes using cations at room temperature. Specifically, a method for producing the layered inorganic nano-sheet-graphene composite includes mixing a small amount of metal oxide nanosheets in a process of adding a cation-containing solution to a mixture of a metal chalcogenide nanosheet and graphene, The layered inorganic nano-sheet-graphene composite can be produced.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 칼코게나이드 나노시트, 상기 금속 산화물 나노시트, 및 상기 그래핀이 모두 음전하를 띄고 있으므로 서로 균일하게 혼합될 수 있으며, 첨가되는 양이온-함유 용액의 양이온에 의해 상온에서 쉽게 재적층시켜 혼성화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the metal chalcogenide nanosheets, the metal oxide nanosheets, and the graphenes are both negatively charged, they can be uniformly mixed with each other, and by the cation of the added cation-containing solution It can be easily re-laminated at room temperature to hybridize.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 산화물 나노시트를 소량 첨가한 복합체를 전극 물질로서 이용할 경우, 전지 성능이 개선될 수 있으며, 금속 칼코게나이드 나노시트와 그래핀만 혼합한 경우에 비해 더 향상된 용량과 개선된 사이클 안정성을 제공할 수 있다. 더불어, 상기 금속 산화물 나노시트의 첨가에 의해 배터리 충·방전 과정에서 그래핀이 다시 뭉치는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Also, according to one embodiment of the present invention, when a composite in which a small amount of the metal oxide nanosheets are added is used as an electrode material, battery performance can be improved, and compared with the case where only a metal chalcogenide nanosheet and graphene are mixed And can provide improved capacity and improved cycle stability. In addition, the addition of the metal oxide nanosheets can prevent the graphenes from being reallocated in the battery charge / discharge process.

도 1의 (a) 내지 (c)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 박리화 후 재적층한 SnS2, SnS2/그래핀, 및 SnS2/그래핀/TiO2의 X-선 회절 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 박리화 후 재적층한 SnS2, SnS2/그래핀, 및 SnS2/그래핀/TiO2의 주사전자현미경 이미지이다.
도 3 의 (a) 내지 (c)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 박리화 후 재적층한 SnS2, SnS2/그래핀, 및 SnS2/그래핀/TiO2의 투과전자현미경 이미지이다.
도 4a 내지 도 4c는, 각각 본원의 일 실시예에 있어서, 박리화 후 재적층한 SnS2, SnS2/그래핀, 및 SnS2/그래핀/TiO2 전기화학적 특성 평가 결과를 나타낸 그래프이다: 왼쪽은 충·방전용량 그래프이고, 오른쪽은 충·방전용량에 따른 전위 변화 그래프임(적색: 1 cycle, 청색: 2 cycle, 녹색: 3 cycle). 0.01 내지 2.5 V, 200 mA/g 조건에서 측정.
도 5는, 본원의 일 실시예에 있어서, Na-SnS2-rG-O-티타네이트(NSGT) 나노복합체의 합성과정을 나타낸 모식도이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 있어서, 분말 XRD 패턴을 나타낸 것이다: (a) 벌크 SnS2, (b) 재적층된 Na-rG-O, (c) Na-SnS2 나노복합체, 및 재적층된 Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (d) NSGT0, (e) NSGT1, (f) NSGT2.5, 및 (g) NSGT5.
도 7은, 본원의 일 실시예에 있어서, (a) 재적층된 Na-SnS2 나노복합체와 재적층된 Na- SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (b) NSGT0, (c) NSGT1, (d) NSGT2.5, 및 (e) NSGT5의 FE-SEM 이미지(도 7A), HR-TEM 이미지(도 7B, 도 7C), 및 EF-TEM-원소 맵(도 7D)을 나타낸 것이다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 있어서, 재적층된 Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (a) NSGT0, (b) NSGT1, (c) NSGT2.5, 및 (d) NSGT5의 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 이미지 및 에너지 분산 분광계(EDS)-원소 맵을 나타낸 것이다.
도 9는, 본원의 일 실시예에 있어서, Sn K-엣지 XANES 스펙트럼(도 8A) 및 Ti K-엣지 XANES 스펙트럼(도 8B)을 나타낸 것이다: (a) SnS/레피도크로사이트-타입 층상 티타네이트, (b) 초기 SnS2/트리티타네이트-타입 층상 티타네이트, (c) 재적층된 Na-SnS2/아나타제 TiO2, 재적층된 (d) NSGT0/루타일 TiO2의 Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체, (e) NSGT1, (f) NSGT2.5, 및 (g) NSGT5.
도 10은, 본원의 일 실시예에 있어서, 미세 라만 스펙트럼(도 10A) 및 1,200 ~ 1750 cm- 1 파장 영역에 대한 확대도를 나타낸 것이다: (a) 초기 SnS2, (b) rG-0, (c) 재적층된 Na-SnS2, Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (d) NSGT0, (e) NSGT1, (f) NSGT2.5, 및 (g) NSGT5.
도 11은, 본원의 일 실시예에 있어서, N2 흡착-탈착 동온선(도 11A) 및 공동 크기 분배 곡선(도 11B)을 나타낸 것이다: 재적층된 Na-SnS2, Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (a) NSGT0, (b) NSGT1, (c) NSGT2.5, 및 (d) NSGT5.
도 12는, 본원의 일 실시예에 있어서, 100 mAg-1의 전류 밀도에서의 전위 그래프를 나타낸 것이다: (a) 재적층된 Na-SnS2 나노복합체 및 재적층된 Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (b) NSGT0, (c) NSGT1, (d) NSGT2.5, 및 (e) NSGT5.
도 13은, 본원의 일 실시예에 있어서, 전류 밀도 100 mAg-1에서의 방전 용량 및 쿨롱 효율 vs. 사이클 수의 그래프(도 13A) 및 속도 용량 그래프(도 13B)를 나타낸 것이다: (a) 재적층된 Na-SnS2 나노복합체(육각형) 및 재적층된 Na-SnS2-rG-O-티타네이트 나노복합체 (b) NSGT0(○), (c) NSGT1(△), (d) NSGT2.5(□), 및 (d) NSGT5(◇).
도 14는, 본원의 일 실시예에 있어서, NSGT0(○), NSGT1(□), NSGT2.5(◇), 및 NSGT5(△)의 제조된 셀(cell)에 대한 등가 회로(삽도)를 이용하여 중-고(high-medium) 주파수에서의 EIS 그래프(도 14A) 및 확대된 EIS 스펙트럼(도 14B)을 나타낸 것이다(원과 실선은 각각 실험 데이터와 계산 데이터를 나타냄).
도 15는, 본원의 일 실시예에 있어서, 전기화학적-사이클링된 나노복합체의 분말 XRD 패턴을 나타낸 것이다: (a) NSGT0, (b) NSGT1, (c) NSGT2.5, 및 (d) NSGT5.
도 16은, 본원의 일 실시예에 있어서, FE-SEM 이미지(도 16A), EDS-원소 맵(도 16B), 분말 XRD 패턴(도 16C), 및 전류 용량 100 mAg-1에서의 방전 용량 vs. 사이클 수의 그래프(도 16D)를 나타낸 것이다: (a) 재적층된 Na-MoS2 나노복합체 및 Na-MoS2-r-G-O-티타네이트 나노복합체 (b) NMGT0(○), (c) NMGT1(△), (d) NMGT2.5(□), 및 (e) NMGT5 (◇).
도 17은, 본원의 일 실시예에 있어서, 100 mA의 전류 밀도에서 방전 용량 vs. 사이클 수의 그래프를 나타낸 것이다: (a) Na-SnS2-rG-O 나노복합체(○), (b) Na- SnS2-rG-O-티타네이트(□) (c) Na-SnS2-rG-O-RuO2(◇), 및 (d) Na-SnS2-rG-O-MnO2 (△), 금속 산화물 나노시트의 함량은 모든 나노복합체에 대해 2.5wt%임.
Figures 1 (a) to 1 (c) illustrate an embodiment of the present invention wherein X-ray diffraction of SnS 2 , SnS 2 / graphene, and SnS 2 / graphene / TiO 2 , Fig.
2 (a) - (c) illustrate the scanning electron microscope images of SnS 2 , SnS 2 / graphene, and SnS 2 / graphene / TiO 2 re- deposited after exfoliation, to be.
3 (a) to 3 (c) show transmission electron microscope images of SnS 2 , SnS 2 / graphene, and SnS 2 / graphene / TiO 2 re- deposited after peeling, respectively, in one embodiment of the invention to be.
Figures 4A-4C illustrate, in one embodiment of the present invention, the re-deposited SnS 2 , SnS 2 / graphene, and SnS 2 / graphene / TiO 2 (Red: 1 cycle, blue: 2 cycles, green: 3 cycles) according to charge / discharge capacity. 0.01 to 2.5 V, measured at 200 mA / g.
FIG. 5 is a schematic view showing a process of synthesizing Na-SnS 2 -rG-O-titanate (NSGT) nanocomposite in one embodiment of the present invention.
Figure 6 shows, in one embodiment, a powder XRD pattern: (a) bulk SnS 2 , (b) reconstituted Na-rG-O, (c) Na-SnS 2 nanocomposite, laminated Na-SnS 2 -rG-O- titanate nanocomposite (d) NSGT0, (e) NSGT1, (f) NSGT2.5, and (g) NSGT5.
Figure 7, in one embodiment of the present application, (a) the registered floor Na-SnS 2 nanocomposite layer and registered with Na- SnS 2 -rG-O- titanate nanocomposite (b) NSGT0, (c) NSGT1 (Fig. 7A), HR-TEM image (Fig. 7B, Fig. 7C) and EF-TEM-element map (Fig. 7D) of NSGT2.5 and NSGT5.
Figure 8 is, in one embodiment of the present application, the registered floor Na-SnS 2 -rG-O- titanate nanocomposite (a) NSGT0, (b) NSGT1, (c) NSGT2.5, and (d) NSGT5 Field scanning electron microscope (FE-SEM) image and energy dispersive spectrometer (EDS) -element map.
Figure 9 shows Sn K-edge XANES spectra (Figure 8A) and Ti K-edge XANES spectra (Figure 8B) in one embodiment of the present invention: (a) SnS / (C) Na-SnS 2 / anatase TiO 2 , reconstituted (d) Na-SnS 2 of NSGTO / rutile TiO 2 , (b) initial SnS 2 / trititanate-type layered titanate (e) NSGT1, (f) NSGT2.5, and (g) NSGT5.
Figure 10 is, in one embodiment of the present application, micro-Raman spectrum (Fig. 10A) and 1,200 ~ 1750 cm - shows an enlarged view of the first wavelength region: (a) initial SnS 2, (b) rG- 0, (c) a layer enrolled Na-SnS 2, Na-SnS 2 -rG-O- titanate nanocomposite (d) NSGT0, (e) NSGT1, (f) NSGT2.5, and (g) NSGT5.
Figure 11 is, in one embodiment of the present application, N 2 adsorption-desorption same temperature line (Figure 11A) and the cavity size distribution shows a curve (Fig. 11B): The enrolled layer Na-SnS 2, Na-SnS 2 -rG (A) NSGT0, (b) NSGT1, (c) NSGT2.5, and (d) NSGT5-O-titanate nanocomposite.
Figure 12 shows a graph of potential at a current density of 100 mAg < -1 > in one embodiment of the present application: (a) reconstituted Na-SnS 2 Nanocomposite layer and reloading the Na-SnS 2 -rG-O- titanate nanocomposite (b) NSGT0, (c) NSGT1, (d) NSGT2.5, and (e) NSGT5.
13 is a graph showing the relationship between the discharge capacity and coulon efficiency vs. current density at a current density of 100 mAg < -1 > 13A) and a velocity capacity graph (Fig. 13B): (a) reconstituted Na-SnS 2 nanocomposite (hexagonal) and reconstituted Na-SnS 2 -rG-O- titanate (B) NSGT0 (o), (c) NSGT1 (△), (d) NSGT2.5 (), and (d) NSGT5 (◇).
Figure 14 shows an example of an embodiment of the present invention using an equivalent circuit (illustration) for the manufactured cell of NSGT0 (O), NSGT1 (), NSGT2.5 (), and NSGT5 (FIG. 14A) and an expanded EIS spectrum (FIG. 14B) at high-medium frequencies (circles and solid lines represent experimental data and calculated data, respectively).
Figure 15 shows, in one embodiment, a powder XRD pattern of an electrochemically-cycled nanocomposite: (a) NSGT0, (b) NSGT1, (c) NSGT2.5, and (d) NSGT5.
Figure 16 is, in one embodiment of the present application, FE-SEM image (Fig. 16A), EDS- element map (Fig. 16B), the powder XRD pattern (Fig. 16C), and a current capacity of 100 mAg discharge capacity at -1 vs . Shows the number of cycles a graph (FIG. 16D) of: (a) a Na-MoS 2 layer enrolled nanocomposite and Na-MoS 2 -rGO- titanate nanocomposite (b) NMGT0 (○), (c) NMGT1 (△ ), (d) NMGT 2.5 (□), and (e) NMGT 5 (◇).
17 is a graph showing the relationship between discharge capacity vs. current density at a current density of 100 mA in one embodiment of the present invention. It shows a graph of the number of cycles: (a) Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite (○), (b) Na- SnS 2 -rG-O- titanate (□) (c) Na- SnS 2 - rG-O-RuO 2 (◇), and (d) Na-SnS 2 -rG-O-MnO 2 (Δ), and the content of metal oxide nanosheets is 2.5 wt% with respect to all nanocomposites.

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

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

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 측면은, 제 1 무기 나노시트, 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀이 재적층되어 형성된 층상 구조를 포함하는, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 제공한다.The first aspect of the present invention provides a layered inorganic nanosheet-graphene composite comprising a first inorganic nanosheet, a second inorganic nanosheet, and a layered structure formed by re-layering graphene.

본원의 일 구현예에 있어서, 상온에서 양이온을 이용하여 무기 나노 시트와 그래핀을 재적층시키는 간단한 방법에 의해 제조된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 제공한다. 구체적으로, 상기 제 1 무기 나노시트, 상기 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀이 모두 음전하를 띄고 있으므로 서로 균일하게 혼합될 수 있으며, 첨가되는 양이온-함유 용액의 양이온에 의해 상온에서 쉽게 재적층시켜 혼성화할 수 있다.In one embodiment of the present invention, there is provided a layered inorganic nanosheet-graphene composite produced by a simple method of re-layering inorganic nanosheets and graphenes using cations at room temperature. Specifically, since the first inorganic nanosheet, the second inorganic nanosheet, and the graphene are all negatively charged, they can be uniformly mixed with each other, and the cation of the added cation- .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 재적층된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체는 양이온들을 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 제 1 무기 나노시트, 상기 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀의 사이 사이에 상기 양이온을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment herein, the re-deposited layered inorganic nanosheet-graphene composite may comprise cations, for example, the first inorganic nanosheet, the second inorganic nanosheet, And may include the cation between the fins.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 무기 나노시트와 상기 그래핀은 임의로 층상 구조로 혼재되어 있을 수 있고, 상기 층상 구조의 층 사이 사이에 소량의 상기 제 2 무기 나노시트가 존재하는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the first inorganic nanosheets and the graphenes may optionally be mixed in a layered structure, and a small amount of the second inorganic nanosheets may be present between the layers of the layered structure have.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 무기 나노시트는 Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 디칼코게나이드 나노시트 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 무기 나노시트는 SnS2, MoS2, WS2, TiS2, ZnS2, GaS2, SnSe2, MoSe2, 또는 Bi2Se3를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment, the first inorganic nanosheet is selected from the group consisting of Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, But may be, but not limited to, a metal decalcogenide nanosheet. For example, the first inorganic nano-sheet SnS 2, MoS 2, WS 2 , TiS 2, ZnS 2, GaS 2, SnSe 2, MoSe 2, or however be to include Bi 2 Se 3, without limitation, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 무기 나노시트는 Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 나노시트를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 무기 나노시트는 TiO2, MnO2, MoO2, RuO2, CoO2, 또는 V2O5를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the second inorganic nanosheet comprises an oxide nanosheet of a metal selected from the group consisting of Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, But is not limited thereto. For example, the second inorganic nanosheet may include, but is not limited to, TiO 2 , MnO 2 , MoO 2 , RuO 2 , CoO 2 , or V 2 O 5 .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양이온-함유 용액은 Na+, H+, Li+, Mg2 +, 또는 Ca2 + 양이온을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 양이온-함유 용액은 HCl, HNO3, LiCl, LiNO3, NaCl, NaCO3, NaNO3, MgCl2, 또는 CaCl2를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the cation-containing solution may be one containing Na +, H +, Li + , Mg 2 +, Ca 2 +, or a cation. For example, the cation-containing solution, but may be to include HCl, HNO 3, LiCl, LiNO 3, NaCl, NaCO 3, NaNO 3, MgCl 2, or CaCl 2, it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 무기 나노시트 및 상기 그래핀은 약 5:1의 비율로 혼합되는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the first inorganic nanosheet and the graphene may be mixed in a ratio of about 5: 1.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀의 약 100 중량부에 대하여 상기 제 2 무기 나노시트를 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀의 약 100 중량부에 대하여 상기 제 2 무기 나노시트를 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 4 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 3 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 2 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 1 중량부, 약 1 중량부 내지 약 5 중량부, 약 2 중량부 내지 약 5 중량부, 약 3 중량부 내지 약 5 중량부, 또는 약 4 중량부 내지 약 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, about 0.5 part by weight to about 5 parts by weight of the second inorganic nanosheet may be included with respect to about 100 parts by weight of the graphene. For example, about 0.5 part by weight to about 5 parts by weight, from about 0.5 to about 4 parts by weight, from about 0.5 to about 3 parts by weight of the second inorganic nanosheet, relative to about 100 parts by weight of the graphene, About 0.5 parts to about 2 parts, about 0.5 parts to about 1 part, about 1 part to about 5 parts, about 2 parts to about 5 parts, about 3 parts to about 5 parts, , Or from about 4 parts by weight to about 5 parts by weight.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 산화물 나노시트를 소량 첨가한 복합체를 전극 물질로서 이용할 경우, 전지 성능이 개선될 수 있으며, 금속 칼코게나이드 나노시트와 그래핀만 혼합한 경우에 비해 더 향상된 용량과 개선된 사이클 안정성을 제공할 수 있다. 더불어, 상기 금속 산화물 나노시트의 첨가에 의해 배터리 충·방전 과정에서 그래핀이 다시 뭉치는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In one embodiment of the present invention, when a composite in which a small amount of the metal oxide nanosheets are added is used as an electrode material, the battery performance can be improved, and it is possible to improve the cell performance Capacity and improved cycle stability. In addition, the addition of the metal oxide nanosheets can prevent the graphenes from being reallocated in the battery charge / discharge process.

본원의 제 2 측면은, 제 1 무기 나노시트 및 제 2 무기 나노시트를 박리하는 단계; 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀 시트를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물에 양이온-함유 용액을 첨가함으로써 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀이 재적층된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 수득하는 단계를 포함하는, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: peeling a first inorganic nanosheet and a second inorganic nanosheet; Mixing the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and the graphen sheet; And adding a cation-containing solution to the mixture to obtain the layered inorganic nanosheet-graphene composite on which the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and the graphene are re-laminated Graphene nanocrystalline graphene nanoparticle-graphene composite.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체는 상기 제 1 무기 나노시트, 상기 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀의 음전하와 양이온-함유 용액의 양전하의 반응에 의해 재적층되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the layered inorganic nanosheet-graphene composite is formed by the reaction of a positive charge of the first inorganic nanosheet, the second inorganic nanosheet, and the graphene negative and cation- But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 재적층된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체는 양이온들을 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 제 1 무기 나노시트, 상기 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀의 사이 사이에 상기 양이온을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment herein, the re-deposited layered inorganic nanosheet-graphene composite may comprise cations, for example, the first inorganic nanosheet, the second inorganic nanosheet, And may include the cation between the fins.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 무기 나노시트와 상기 그래핀은 임의로 층상 구조로 혼재되어 있을 수 있고, 상기 층상 구조의 층 사이사이에 소량의 상기 제 2 무기 나노시트가 존재하는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the first inorganic nanosheets and the graphenes may optionally be mixed in a layered structure, and a small amount of the second inorganic nanosheets may be present between the layers of the layered structure have.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 반응은 상온에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the reaction may be performed at ambient temperature, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 무기 나노시트는 Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 디칼코게나이드 나노시트 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 무기 나노시트는 SnS2, MoS2, WS2, TiS2, ZnS2, GaS2, SnSe2, MoSe2, 또는 Bi2Se3를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment, the first inorganic nanosheet is selected from the group consisting of Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, But may be, but not limited to, a metal decalcogenide nanosheet. For example, the first inorganic nano-sheet SnS 2, MoS 2, WS 2 , TiS 2, ZnS 2, GaS 2, SnSe 2, MoSe 2, or however be to include Bi 2 Se 3, without limitation, .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 무기 나노시트는 Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 나노시트를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 무기 나노시트는 TiO2, MnO2, MoO2, RuO2, CoO2, 또는 V2O5를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the second inorganic nanosheet comprises an oxide nanosheet of a metal selected from the group consisting of Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, But is not limited thereto. For example, the second inorganic nanosheet may include, but is not limited to, TiO 2 , MnO 2 , MoO 2 , RuO 2 , CoO 2 , or V 2 O 5 .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양이온-함유 용액은 Na+, H+, Li+, Mg2 +, 또는 Ca2 +양이온을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 양이온-함유 용액은 HCl, HNO3, LiCl, LiNO3, NaCl, NaCO3, NaNO3, MgCl2, 또는 CaCl2를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the cation-containing solution may be one containing Na +, H +, Li + , Mg 2 +, Ca 2 +, or a cation. For example, the cation-containing solution, but may be to include HCl, HNO 3, LiCl, LiNO 3, NaCl, NaCO 3, NaNO 3, MgCl 2, or CaCl 2, it may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 무기 나노시트 및 상기 그래핀은 약 5:1의 비율로 혼합되는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the first inorganic nanosheet and the graphene may be mixed in a ratio of about 5: 1.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀의 약 100 중량부에 대하여 상기 제 2 무기 나노시트를 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀의 약 100 중량부에 대하여 상기 제 2 무기 나노시트를 약 0.5 중량부 내지 약 5 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 4 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 3 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 2 중량부, 약 0.5 중량부 내지 약 1 중량부, 약 1 중량부 내지 약 5 중량부, 약 2 중량부 내지 약 5 중량부, 약 3 중량부 내지 약 5 중량부, 또는 약 4 중량부 내지 약 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, about 0.5 part by weight to about 5 parts by weight of the second inorganic nanosheet may be included with respect to about 100 parts by weight of the graphene. For example, about 0.5 part by weight to about 5 parts by weight, from about 0.5 to about 4 parts by weight, from about 0.5 to about 3 parts by weight of the second inorganic nanosheet, relative to about 100 parts by weight of the graphene, About 0.5 parts to about 2 parts, about 0.5 parts to about 1 part, about 1 part to about 5 parts, about 2 parts to about 5 parts, about 3 parts to about 5 parts, , Or from about 4 parts by weight to about 5 parts by weight.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 포함하는, 나트륨 이온 전지를 제공한다. A third aspect of the invention provides a sodium ion cell comprising a layered inorganic nanosheet-graphene composite according to the first aspect of the present application.

본원의 제 3 측면은 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Although the description of the third aspect of the present invention is omitted from the description of the first aspect of the present invention, the description of the first aspect of the present invention may be applied equally to the third aspect.

본원의 일 구현예에 있어서, 상온에서 양이온을 이용하여 무기 나노 시트와 그래핀을 재적층시키는 간단한 방법을 통하여 나트륨 이온 전지용 음극 물질로서 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 나트륨 이온 전지용 음극 물질로서 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체는, 금속 칼코게나이드 나노시트 및 그래핀의 혼합물에 양이온-함유 용액을 첨가하여 재적층시키는 과정에서 소량의 금속 산화물 나노시트를 혼합하여 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a layered inorganic nano-sheet-graphene composite can be prepared as a negative electrode material for a sodium ion battery by a simple method of re-depositing inorganic nanosheets and graphenes using cations at room temperature. Specifically, in the layered inorganic nano-sheet-graphene composite as the negative electrode material for a sodium ion battery, a cation-containing solution is added to a mixture of a metal chalcogenide nano-sheet and graphene, And a sheet can be mixed.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 칼코게나이드 나노시트, 상기 금속 산화물 나노시트, 및 상기 그래핀이 모두 음전하를 띄고 있으므로 서로 균일하게 혼합될 수 있으며, 첨가되는 양이온-함유 용액의 양이온에 의해 상온에서 쉽게 재적층시켜 혼성화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the metal chalcogenide nanosheets, the metal oxide nanosheets, and the graphenes are both negatively charged, they can be uniformly mixed with each other, and by the cation of the added cation-containing solution It can be easily re-laminated at room temperature to hybridize.

또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 산화물 나노시트를 소량 첨가한 복합체를 상기 나트륨 이온 전지용 전극 물질로서 이용할 경우, 전지 성능이 개선될 수 있으며, 금속 칼코게나이드 나노시트와 그래핀만 혼합한 경우에 비해 더 향상된 용량과 개선된 사이클 안정성을 제공할 수 있다. 더불어, 상기 금속 산화물 나노시트의 첨가에 의해 배터리 충·방전 과정에서 그래핀이 다시 뭉치는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Also, according to one embodiment of the present invention, when a composite in which a small amount of the metal oxide nanosheets are added is used as the electrode material for the sodium ion battery, the battery performance can be improved, and the metal chalcogenide nano- And can provide improved capacity and improved cycle stability over one case. In addition, the addition of the metal oxide nanosheets can prevent the graphenes from being reallocated in the battery charge / discharge process.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나트륨 이온 전지는 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 음극으로서 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sodium ion cell may include, but is not limited to, the layered inorganic nanosheet-graphene composite as a cathode.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나트륨 이온 전지에 포함되는 상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체는, 상기 제 1 무기 나노시트, 상기 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀의 혼합물에 Na+ 양이온을 포함하는 상기 양이온-함유 용액을 사용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the layered inorganic nanosheet-graphene composite comprised in the sodium ion cell comprises Na + cations in a mixture of the first inorganic nanosheet, the second inorganic nanosheet, and graphene Containing solution to be used in the present invention, but the present invention is not limited thereto.

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 ] ]

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박리된Peeled SnSSnS 22 나노시트의Nanosheet 제조 Produce

SnS2 1 g(MK Nano)을 1.6 M n-부틸리튬(n-butyllithium) 20 mL(Sigma-Aldrich)를 넣고 inert한 분위기에서 5 일 동안 상온에서 반응시켰다. 그 후, 과량의 헥산(JUNSEI)으로 반응하지 못한 n-부틸리튬을 세척하고 건조하였다. 상기 건조된 샘플 0.1 g을 100 mL 증류수에 분산시켜 10 시간 동안 초음파(Branson 5510)로 박리화하였다.SnS 2 1 g (MK Nano) was placed in 20 mL of 1.6 M n-butyllithium (Sigma-Aldrich) and reacted at room temperature for 5 days in an inert atmosphere. The n-butyllithium which had not reacted with excess hexane (JUNSEI) was then washed and dried. 0.1 g of the dried sample was dispersed in 100 mL of distilled water and stripped with ultrasound (Branson 5510) for 10 hours.

환원된 산화 Reduced oxidation 그래핀Grapina (( reducedreduced graphenegraphene oxideoxide , , rGOrGO )의 합성) Synthesis of

그래파이트 분말(graphite powder) 2 g(Graphit Kropfmuehl AG)에 98% H2SO4 46 mL(삼전시약)을 넣고 KMnO4 6 g(Sigma-Aldrich)을 천천히 혼합하였다. 온도가 급격히 올라가는 것을 방지하기 위해 아이스 배스에서 교반시켰다. 그 후, 혼합 물질을 35℃에서 2 시간 동안 교반시켰다. 이후, 과량의 증류수 92 mL을 넣고 10 분간 반응시키다가 다시 증류수 280 mL을 넣고 30% H2O2 용액(삼전시약) 5 mL을 혼합하였다. 상기 수득된 물질을 HCl 용액(삼전시약)과 과량의 물로 세척하여 불순물을 제거하였다. 이어서, 50℃에서 건조시킨 후, 건조되어 수득된 분말을 0.1 wt% 농도로 물에서 초음파(Branson 5510)를 통해 분산시켰다. 상기 수득된 산화 그래핀 콜로이드 100 mL와 증류수 100 mL를 혼합한 후, 34.5%의 하이드라진(hydrazine) 100 μL(Sigma-Aldrich), 36.5% NH4OH 700 μL(삼전시약)를 넣고 85℃에서 15 분간 교반시켰다. 이어서, 상기 수득된 그래핀 시트 콜로이드에 잔존하는 과량의 하이드라진과 NH4OH를 제거하기 위하여 증류수로 투석하였다.46 mL of 98% H 2 SO 4 (tertiary reagent) was added to 2 g of graphite powder (Graphit Kropfmuhl AG) and 6 g of KMnO 4 (Sigma-Aldrich) was slowly mixed. The mixture was stirred in an ice bath to prevent the temperature from rising sharply. Thereafter, the mixed material was stirred at 35 DEG C for 2 hours. Then, add 92 mL of excess distilled water, react for 10 minutes, add 280 mL of distilled water, and mix 5 mL of 30% H 2 O 2 solution (tertiary reagent). The obtained material was washed with an HCl solution (tertiary reagent) and excess water to remove impurities. Then, after drying at 50 DEG C, the dried powder obtained was dispersed in water at a concentration of 0.1 wt% through ultrasonic waves (Branson 5510). 100 mL of the obtained oxidized graphene colloid and 100 mL of distilled water were mixed and then 100 μL of 34.5% hydrazine and 700 μL of 36.5% NH 4 OH (tertiary amine reagent) Lt; / RTI &gt; Then, to remove excess hydrazine and NH 4 OH remaining in the obtained graphene sheet colloid, dialyzed with distilled water.

박리된Peeled TiOTiO 22 나노시트의Nanosheet 제조 Produce

Cs2CO3(Sigma-Aldrich)와 TiO2(Sigma-Aldrich)를 1 : 5.3의 몰비로 혼합하여 800℃에서 열처리하였다. 상기 열처리 후, 1 M의 HCl(삼전시약) 용액으로 산처리를 진행하였다. 이후, 테트라부틸암모늄 히드록사이드(tetrabutylammonium hydroxide, Sigma-Aldrich) 용액을 넣고 10 일 동안 박리화시켰다.Cs 2 CO 3 (Sigma-Aldrich) and TiO 2 (Sigma-Aldrich) were mixed at a molar ratio of 1: 5.3 and heat-treated at 800 ° C. After the heat treatment, acid treatment with 1 M HCl (tertiary amine reagent) solution was carried out. Thereafter, a solution of tetrabutylammonium hydroxide (Sigma-Aldrich) was added and stripped for 10 days.

SnSSnS 22 // 그래핀Grapina // TiOTiO 22 복합체의 합성Synthesis of complex

상기 실시예에서 수득된 박리된 SnS2 콜로이드, 그래핀 시트 콜로이드, 및 박리된 TiO2 콜로이드를 혼합하였다. 상기 박리화한 SnS2 콜로이드와 그래핀 시트 콜로이드를 5 : 1의 질량비로 혼합하였고, 상기 TiO2 나노시트는 상기 그래핀 시트 대비 0.5 wt% 내지 5 wt%까지 혼합하였다. 상기 혼합물에 0.5 M 염화나트륨 용액을 천천히 떨어뜨려 침전되는 복합체를 수득하였다. 상기 수득된 복합체를 물로 세척한 후 동결건조하여 합성된 SnS2/그래핀/TiO2 복합체를 수득하였다.The peeled SnS 2 obtained in the above example The colloid, graphene sheet colloid, and exfoliated TiO 2 colloid were mixed. The exfoliated SnS 2 colloid and the graphene sheet colloid were mixed at a mass ratio of 5: 1, and the TiO 2 nanosheets were mixed with 0.5 wt% to 5 wt% of the graphene sheet. To the mixture was slowly dropped 0.5 M sodium chloride solution to obtain a precipitated complex. The resultant composite was washed with water and freeze-dried to obtain a synthesized SnS 2 / graphene / TiO 2 composite.

나트륨 이온 전지의Of sodium ion battery 제조 Produce

상기 실시예에서 제조된 SnS2/그래핀/TiO2 복합체, Super P, CMC(carboxymethyl cellulose), PAA[poly(acrylic acid)]를 80 : 10 : 5 : 5(wt%)의 비율로 혼합한 후, 무수 알코올과 증류수를 2 : 3(부피비) 비율로 혼합한 용액을 혼합하여 Al foil에 로딩한 후, 120℃ 오븐에서 10 시간 동안 건조시켰다. 상기 건조 후 2032 타입의 코인 셀을 제작하고, 제작 후 하루 동안 안정화시킨 후 maccor장비를 이용하여 충방전 테스트를 실시하였다.The mixture of SnS 2 / Graphene / TiO 2 composite, Super P, CMC (carboxymethyl cellulose) and PAA [poly (acrylic acid)] prepared in the above example was mixed at a ratio of 80: 10: 5: 5 Thereafter, a mixed solution of anhydrous alcohol and distilled water at a ratio of 2: 3 (volume ratio) was mixed and loaded on an Al foil, followed by drying in an oven at 120 ° C for 10 hours. After drying, a 2032-type coin cell was fabricated and stabilized for a day after fabrication, and the charge and discharge test was performed using a maccor equipment.

<분석 결과><Analysis result>

도 1의 (a) 내지 (c)는, 각각 상기 실시예에서 제조된 물질 중 SnS2만 재적층한 물질, SnS2와 그래핀을 혼성화한 물질, 및 SnS2/그래핀/TiO2를 혼성화한 물질의 분말 X-선 회절 패턴(powder X-ray diffraction, Rigaku D/Max-2000/PC)을 나타낸 그래프이다. 도 1의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 모든 물질의 피크는 모두 비슷한 양상을 나타내었고, 001 피크를 통해 층상 구조의 물질임을 확인할 수 있었다[도 1의 (a)]. 또한, SnS2와 그래핀 시트를 혼성화한 물질로 그래핀 시트가 혼재되어도 여전히 층상 SnS2 와 비슷한 구조를 가진다는 것을 알 수 있었고[도 1의 (b)], SnS2와 그래핀 혼성체에 TiO2를 소량 첨가하여 합성한 물질의 측정 결과에서 TiO2 나노시트의 피크가 나타나지 않은 것을 통해 소량의 층상 금속 산화물 나노시트가 그래핀 시트 사이에 골고루 분포되었음을 알 수 있었다[도 1의 (c)].(A) to (c) of Figure 1, each of the material prepared in Example SnS 2 man enrolled layer a material, SnS 2 and So a hybridization the pin material, and SnS 2 / Yes hybridizing pin / TiO 2 And a powder X-ray diffraction pattern (Rigaku D / Max-2000 / PC) of a material. As shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), all the peaks of all the materials showed a similar pattern, and it was confirmed that the material was a layered structure through the 001 peak (FIG. In addition, it was found that even if graphene sheets were mixed with SnS 2 and a graphene sheet, they still had a structure similar to that of layered SnS 2 (FIG. 1 (b)), and SnS 2 and graphene hybrid As a result of measurement of the material synthesized by adding a small amount of TiO 2, it was found that a small amount of the layered metal oxide nanosheets were uniformly distributed between the graphene sheets through the absence of peaks of the TiO 2 nanosheets (FIG. 1 (c) ].

도 2의 (a) 내지 (c)는, 각각 상기 실시예에서 제조된 물질 중 SnS2만 재적층한 물질, SnS2와 그래핀을 혼성화한 물질, 및 SnS2/그래핀/TiO2를 혼성화한 물질의 주사전자현미경(FE-SEM, JEOL JSM-6700F) 이미지이다. 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 모든 물질들은 다공성의 나노시트 모양을 가지는 것을 확인할 수 있었다.(A) to (c) of Figure 2, each of the material prepared in Example SnS 2 man enrolled layer a material, SnS 2 and So a hybridization the pin material, and SnS 2 / Yes hybridizing pin / TiO 2 (FE-SEM, JEOL JSM-6700F) image of one material. As shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c), it was confirmed that all the materials had a porous nanosheet shape.

도 3의 (a) 내지 (c)는, 각각 상기 실시예에서 제조된 물질 중 SnS2만 재적층한 물질, SnS2와 그래핀을 혼성화한 물질, 및 SnS2/그래핀/TiO2를 혼성화한 물질의 투과전자현미경(FE-TEM, JEOL JEM-2100F) 이미지로서, 상기 도 2의 FE-SEM 이미지에서와 마찬가지로 모두 나노시트 모양을 가지는 것을 알 수 있었고, 그래핀 시트와 SnS2 나노시트가 잘 혼재되어 있음을 확인하였다. (A) to (c) of Figure 3, each of the material prepared in Example SnS 2 man enrolled layer a material, SnS 2 and So a hybridization the pin material, and SnS 2 / Yes hybridizing pin / TiO 2 As a transmission electron microscope (FE-TEM, JEOL JEM-2100F) image of one material, it was found that all of the nanosheets were the same as in the FE-SEM image of FIG. 2. The graphene sheet and the SnS 2 nanosheet It is confirmed that they are well mixed.

도 4a 내지 도 4c는, 각각 상기 실시예에서 제조된 물질 중 SnS2만 재적층한 물질, SnS2와 그래핀을 혼성화한 물질들의 나트륨 이온 반쪽 전지 테스트 결과이다: 왼쪽은 충·방전용량 그래프이고, 오른쪽은 충·방전용량에 따른 전위 변화 그래프임(적색: 1 cycle, 청색: 2 cycle, 녹색: 3 cycle). 전압 구간은 0.01 V 내지 2.5 V, 전류 밀도는 200 mAh/g 에서 측정하였다. 또한, 상기 도 4a 내지 도 4c의 결과를 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.Figures 4a to 4c, each of the above embodiments of SnS 2 man enrolled layer a material, SnS 2 and So is a test result of sodium ion half-cell of a hybridize the pin material in the material prepared in: the left side of charge and discharge capacity graph and (Red: 1 cycle, blue: 2 cycles, and green: 3 cycles). The voltage range was from 0.01 V to 2.5 V, and the current density was measured at 200 mAh / g. The results of FIGS. 4A to 4C are summarized in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112017034009446-pat00001
Figure 112017034009446-pat00001

상기 표 1 및 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 합성한 물질들 중 그래핀과 혼성화함으로써 충·방전용량을 향상시킬 수 있음을 알 수 있고, 층상 금속 산화물 나노시트인 TiO2를 소량 함유하고 있는 물질이 더 높은 용량(약 470 mAh/g 향상)을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1 and FIGS. 4A to 4C, it can be seen that the charge / discharge capacity can be improved by hybridizing with the graphene among the synthesized materials, and it is also possible to improve the charge / discharge capacity by adding a small amount of TiO 2 as the layered metal oxide nanosheet (About 470 mAh / g improvement). &Lt; tb &gt;&lt; TABLE &gt;

<< 실시예Example 2:  2: NaNa -- SnSSnS 22 -- rGrG -O--O- 티타네이트Titanate (( NSGTNSGT ) 나노복합체의 제조 및 특성 분석>) Preparation and Characterization of Nanocomposites>

전구체 콜로이드 현탁액(분산액)의 제조Preparation of Precursor Colloidal Suspension (Dispersion)

rG-O(reduced graphene oxide) 나노시트의 콜로이드 현탁액은 변형된 Hummers 방법에 의해 합성되었다. G-O(graphene oxide) 현탁액(200 mL, 0.5 gL- 1)을 사용하여 rG-O를 합성하였다. 암모니아 용액(1,400 ㎕, 28wt%)과 히드라진 용액(200 ㎕, 35 wt %)을 G-O 현탁액에 첨가하였다. 수득된 현탁액을 85℃에서 1 시간 동안 가열한 후, 실온으로 냉각시켰다. 반응 후, 수득된 rG-O 현탁액을 증류수로 투석하여 과량의 히드라진 및 암모늄 이온을 제거하였다. 박리된 층상 티타네이트 나노시트의 합성은 원래의 레피도크로사이트(lepidocrocite) 구조의 Cs0.67Ti1.83O4 물질에 대한 HCl 처리에 의해 수행되었고, 이후 테트라부틸암모늄(TBA) 이온의 삽입(intercalation)에 의해 수행되었다. SnS2 나노시트의 다른 전구체는 5 일 동안 n-BuLi(30 mL, 1.6 M) 내의 벌크 SnS2(1 g)의 Li 삽입과 초음파처리 하에서 증류수(150 mL)와의 반응에 의해 콜로이드 현탁액의 수용액 형태로 수득되었다. 리튬 이온을 제거하기 위해, 수득된 박리된 SnS2 나노시트의 현탁액을 증류수로 투석하였다. SnS2 나노시트의 콜로이드 현탁액의 농도는 4 gL-1이었다.A colloidal suspension of reduced graphene oxide (rG-O) nanosheets was synthesized by the modified Hummers method. RG-O was synthesized using GO (graphene oxide) suspension (200 mL, 0.5 gL - 1 ). Ammonia solution (1,400 L, 28 wt%) and hydrazine solution (200 L, 35 wt%) were added to the GO suspension. The resulting suspension was heated at 85 占 폚 for 1 hour and then cooled to room temperature. After the reaction, the resulting rG-O suspension was dialyzed with distilled water to remove excess hydrazine and ammonium ions. Synthesis of the exfoliated layered titanate nanosheets was carried out by HCl treatment on the Cs 0.67 Ti 1.83 O 4 material of the original lepidocrocite structure followed by intercalation of tetrabutylammonium (TBA) Lt; / RTI &gt; Another precursor of SnS 2 nanosheets was prepared by dissolving LiSi 2 (1 g) in bulk SnS 2 (1 g) in n-BuLi (30 mL, 1.6 M) for 5 days in an aqueous solution of the colloidal suspension by reaction with distilled water (150 mL) . To remove lithium ions, the suspension of the obtained exfoliated SnS 2 nanosheets was dialyzed with distilled water. The concentration of the colloidal suspension of SnS 2 nanosheets was 4 g L -1 .

Na-SnSNa-SnS 22 -rG-O-티타네이트(NSGT) 나노복합체의 합성Synthesis of -rG-O-titanate (NSGT) nanocomposite

rG-O, SnS2, 및 층상 티타네이트의 음이온 나노시트는 정전기적 인력으로 Na+ 양이온과 동시에 재조립되어 재적층된 NSGT 나노복합체를 합성하였다. NSGT 나노복합체는 3 가지 성분 나노시트(100 mL)의 콜로이드 혼합물에 NaCl 용액(200 mL, 0.5 M)을 첨가하여 합성하였다. 이들 음이온성 나노시트의 정전기적으로 유도된 응집체는 Na+ 이온을 이용하여 발생했다. 수득된 침전물을 원심분리에 의해 분리하고, 증류수로 충분히 세척한 후, 동결 건조시켰다. 상청액은 투명한 상태로 유지되었으며, 모든 구성요소 나노시트를 NSGT 나노복합체에 완전히 혼합하였다. SnS2 : rG-O : 티타네이트 성분의 질량비는 각각 5 : 1 : 0의 경우 NSGT0, 5 : 1 : 0.01의 경우 NSGT1, 5 : 1 : 0.025의 경우 NSGT2.5, 5 : 1 : 0.05의 경우 NSGT2로 나타냈다. SnS2 나노시트(100 mL)의 콜로이드 현탁액에 NaCl 용액(200 mL, 0.5 M)을 첨가하여 재조립된 Na-SnS2 나노복합체의 기준샘플(reference: 비교예)을 합성하였다. The anionic nanosheets of rG-O, SnS 2 , and layered titanate were re-assembled at the same time as Na + cations by electrostatic attraction to synthesize re-laminated NSGT nanocomposites. The NSGT nanocomposite was synthesized by adding NaCl solution (200 mL, 0.5 M) to a colloidal mixture of three component nanosheets (100 mL). The electrostatically induced aggregates of these anionic nanosheets occurred using Na + ions. The resulting precipitate was separated by centrifugation, sufficiently washed with distilled water, and freeze-dried. The supernatant was kept clear and all component nanosheets were thoroughly mixed with the NSGT nanocomposite. The mass ratio of the SnS 2 : rG-O: titanate component was NSGT 0 for 5: 1: 0, NSGT 1 for 5: 1: 0.01, NSGT 2.5 for 5: 1: 0.025, NSGT2. A reference sample of Na-SnS 2 nanocomposite was synthesized by adding NaCl solution (200 mL, 0.5 M) to the colloidal suspension of SnS 2 nanosheet (100 mL).

특성 분석 기기Characteristic Analyzer

박리된 rG-O, SnS2, 및 층상 티타네이트 나노시트의 전구체 콜로이드 현탁액의 표면 전하 및 이들의 혼합물의 제타 전위를 측정하였다. 본 실시예 2의 나노복합체 물질의 분말 XRD 패턴은 실온에서 단색광 Cu Kα 방사선을 사용하여 필립스 회절계로 측정되었다. 본 실시예 2의 나노복합체의 결정 형태와 복합 구조는 FE-SEM, HR-TEM, 및 EFTEM 분석을 통해 조사되었다. EDS-원소 맵핑(mapping) 분석은 상기 나노복합체의 원소 조성 및 공간 분포를 결정하기 위해 수행되었다. Sn K-edge와 Ti K-edge XANES 스펙트럼은 Pohang Accelerator Laboratory(PAL)의 빔 라인 10C에서 수집되었다. XANES 실험은 실온에서 전송 모드로 수행되었다. 모든 XANES 스펙트럼은 Sn 또는 Ti 금속의 기준 스펙트럼 측정과 동시에 에너지-보정되었다. XANES 스펙트럼에 대한 데이터 분석은 이전에 보고된 절차에 의해 이루어졌다. NSGT 나노복합체의 마이크로 라만 스펙트럼은 Horiba Jobin-Yvon Rabram Aramis 분광계를 사용하여 수집하였으며, Ar 이온 레이저(λ = 633 nm)를 여기원으로 사용하였다. N2 흡착-탈착 등온선을 77 K에서 체적 측정하여 상기 나노복합체들의 표면적을 측정하였다. 상기 측정 전, 샘플을 120℃에서 3 시간 동안 진공하에 탈기시켰다.The surface charge of the precursor colloidal suspension of the peeled rG-O, SnS 2 , and layered titanate nanosheets and the zeta potential of their mixtures were measured. The powder XRD pattern of the nanocomposite material of this Example 2 was measured with a Philips diffractometer using monochromatic Cu K? Radiation at room temperature. The crystal form and complex structure of the nanocomposite of Example 2 were investigated through FE-SEM, HR-TEM, and EFTEM analysis. EDS-element mapping analysis was performed to determine the elemental composition and spatial distribution of the nanocomposites. Sn K-edge and Ti K-edge XANES spectra were collected at beamline 10C of the Pohang Accelerator Laboratory (PAL). The XANES experiments were performed in transmission mode at room temperature. All XANES spectra were energy-calibrated simultaneously with the reference spectral measurements of Sn or Ti metals. Data analysis of the XANES spectrum was made by previously reported procedures. Micro Raman spectra of NSGT nanocomposites were collected using Horiba Jobin-Yvon Rabram Aramis spectrometer and Ar ion laser (λ = 633 nm) was used as the excitation source. N 2 adsorption-desorption isotherms were measured at 77 K to determine the surface area of the nanocomposites. Prior to the measurement, the sample was degassed under vacuum at 120 캜 for 3 hours.

전기화학적 측정Electrochemical measurement

본 실시예 2의 나노복합체의 Na 이온 배터리(NIB) 전극 활성은 정전류 충방전 사이클 시험으로 측정되었다. 전기화학적 측정은 Na/에틸렌 카보네이트(EC) : 디에틸 카보네이트(DEC)(50:50 vol %)(95vol %)와 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)(5vol %)에서 1 M NaClO4/복합체 전극의 2032 코인형 셀로 수행되었다. 유리 섬유 GF/D 필터를 분리막으로 사용하였다. 복합체 전극은 활성 물질(80wt%), 초 P 전도체(super P conductor)(10wt%), 및 나트륨 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) : 폴리아크릴산(PAA)(50 : 50wt%) 바인더(10wt%)를 증류수-무수 알콜 혼합물(60 : 40vol%)에 혼합함으로써 제조한 후, Al 금속 호일에 상기 복합체 슬러리를 도포하고 120℃에서 10 시간 동안 진공 건조시켰다. 전기화학적 사이클링 테스트는 Maccor multichannel galvanostat/potentiostat를 사용하는 정전류 모드에서 수행되었습니다. 가변 전류 밀도에서 일정한 전위 범위 0.01 ~ 2.5 V가 사용되었다. 상기 NSGT 나노복합체의 EIS 데이터는 개방 회로 전위에서 100 kHz ~ 10 mHz의 주파수 범위에서 IVIUM 임피던스 분석기로 기록되었다.The Na ion battery (NIB) electrode activity of the nanocomposite of this Example 2 was measured by a constant current charge / discharge cycle test. Electrochemical measurements were performed on a 1 M NaClO 4 / composite electrode in Na / ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC) (50:50 vol%) (95 vol%) and fluoroethylene carbonate (FEC) 2032 coin type cell. A glass fiber GF / D filter was used as the separator. The composite electrode was prepared by mixing the active material (80 wt%), super P conductor (10 wt%), and sodium carboxymethyl cellulose (CMC): polyacrylic acid (PAA) (50: 50 wt% - anhydrous alcohol mixture (60: 40vol%), the composite slurry was applied to an Al metal foil and vacuum dried at 120 ° C for 10 hours. Electrochemical cycling tests were performed in constant current mode using Maccor multichannel galvanostat / potentiostat. A constant potential range of 0.01 to 2.5 V was used at a variable current density. The EIS data of the NSGT nanocomposites were recorded with an IVIUM impedance analyzer in the frequency range of 100 kHz to 10 mHz at the open circuit potential.

전구체 콜로이드 현탁액의 합성 및 특성 분석Synthesis and Characterization of Precursor Colloidal Suspension

rG-O, SnS2, 및 층상 티타네이트의 3 종의 전구체 나노시트는, 해당 초기 물질의 연화(soft-chemical) 박리 공정에 의해 수성 콜로이드 현탁액 형태로 제조되었다. 이러한 모든 전구체 나노시트는 서로 균일하게 혼합되어 균일한 안정한 콜로이드 혼합물을 형성하게 된다. 이것은 제타 전위 측정에 의해 입증된 것과 같이 유사한 2D 시트-유사 모폴로지를 가진 모든 전구체 나노시트의 일반적인 음전하 표면 전하에 기인한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 이들 음이온성 나노시트는 정전기적 인력으로 Na+ 양이온과 동시에 재조립될 수 있어 재적층된 NSGT 나노복합체가 형성된다. 참고로, 재조립된 Na-SnS2 나노복합체는 또한 박리된 SnS2 나노시트의 Na+ 이온 재부착에 의해 준비된다.Three precursor nanosheets of rG-O, SnS 2 , and layered titanate were prepared in the form of an aqueous colloidal suspension by a soft-chemical stripping process of the initial material. All of these precursor nanosheets are uniformly mixed with one another to form a uniform stable colloid mixture. This is due to the general negative charge surface charge of all precursor nanosheets with similar 2D sheet-like morphology as evidenced by zeta potential measurements. As shown in FIG. 5, these anionic nanosheets can be reassembled simultaneously with Na + cations by electrostatic attraction to form re-laminated NSGT nanocomposites. For reference, reassembled Na-SnS 2 Nanocomposites are also prepared by re-deposition of Na + ions in the exfoliated SnS 2 nanosheets.

분말 XRD, FE-SEM, 및 TEM 분석Powder XRD, FE-SEM, and TEM analysis

본 실시예 2의 NSGT 및 Na-SnS2 나노복합체의 결정 구조는 분말 X-선 회절(XRD) 분석을 통해 조사된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 벌크 SnS2는 층상 SnS2 상(JCPDS # 23-677)의 잘 발달된 XRD 피크를 나타낸다. 재적층된 Na-SnS2 나노복합체는 (001) 피크와 벌크 SnS2의 거의 동일한 위치를 나타내었고, 이는 Na+ 이온이 SnS2 층으로 삽입되지 않음을 나타낸다. 또한, 재적층된 Na-rG-O 나노복합체에 대한 명확한 (001) 반사의 관찰은 rG-O 층으로의 Na 이온의 잘-정렬된 삽입(intercalation) 구조의 형성을 강하게 시사하지 않는다. 본 실시예 2의 모든 NSGT 나노복합체는 2D 나노시트의 무질서한 파일링(filing)에 해당하는 매우 넓은 회절 특성만을 나타낸다. rG-O 및 티타네이트 나노시트의 XRD 피크는 rG-O 및 티타네이트 나노시트의 하이브리드 매트릭스에서 SnS2 나노시트의 균질한 분산을 강력하게 시사하지 않는다.The crystal structure of the NSGT and Na-SnS 2 nanocomposite of Example 2 is investigated through powder X-ray diffraction (XRD) analysis. As shown in FIG. 6, bulk SnS 2 is a layered SnS 2 Lt; / RTI &gt; (JCPDS # 23-677). The re-deposited Na-SnS 2 nanocomposites showed almost the same positions of the ( 001 ) peak and the bulk SnS 2 , indicating that Na + ions were not inserted into the SnS 2 layer. In addition, observations of clear ( 001 ) reflections on re-deposited Na-rG-O nanocomposites do not strongly suggest the formation of a well-aligned intercalation structure of Na ions into the rG-O layer. All NSGT nanocomposites of this Example 2 exhibit very broad diffraction characteristics corresponding to disordered filings of 2D nanosheets. The XRD peaks of rG-O and titanate nanosheets do not strongly suggest a homogeneous dispersion of SnS 2 nanosheets in the hybrid matrix of rG-O and titanate nanosheets.

도 7A는 NSGT 및 Na-SnS2 나노복합체의 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 이미지를 나타낸 것이다. 상기 모든 나노복합체는, 복합체 형성 시 메조동공(mesopore)의 형성을 나타내는 시트 모양 미세 결정의 메조동공성 house-of-cards-type 적층 구조를 보여준다.7A shows a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) image of NSGT and Na-SnS 2 nanocomposites. All of the above nanocomposites show a mesoporous house-of-cards-type laminate structure of sheet-like microcrystals showing the formation of mesopores upon formation of a composite.

상기 NSGT 나노복합체뿐만 아니라 재조립된 Na-SnS2 나노복합체의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 도 7B에 나타내었다. 나노시트의 적층 구조는 모든 나노복합체에서 공통적으로 확인할 수 있었다. 도 7C에 나타낸 바와 같이, 고분해능 투과전자현미경(HR-TEM) 분석은 그래핀의 {010} 면(plane), SnS2의 {100} 면, 및 {130} 면에 대응하는 격자 줄무늬의 존재를 명확히 입증한다. NSGT0 및 NSGT2.5의 나노복합체에 대한 층상 티타네이트로서, 이들 물질에서 SnS2, rG-O 및 층상 티타네이트의 균일한 하이브리드화를 강조한다. 도 7D를 참조하면, NSGT2.5 나노복합체의 에너지여과 투과전자현미경(EF-TEM)-원소 맵은 Na, Sn, S, C, 및 Ti의 균질한 분포를 나타내었고, SnS2, rG-O, 및 층상 티타네이트 나노시트 간에 균일한 하이브리드화를 확인하였다. 균일한 복합체 형성은 모든 NSGT 나노복합체에 대한 에너지분산분광계(EDS)-원소 맵핑 분석에 의해 추가 확인되었다(도 8). 상기 EDS 분석에서 Na : SnS2의 몰비는 모든 NSGT 나노복합체에 대해 1 : 1로 결정되었는데, 이것은 5wt%의 Na 함량에 해당한다.A transmission electron microscope (TEM) image of the reconstituted Na-SnS 2 nanocomposite as well as the NSGT nanocomposite is shown in FIG. 7B. The laminate structure of nanosheets was commonly confirmed in all nanocomposites. As shown in FIG. 7C, high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) analysis showed the presence of lattice stripes corresponding to the {010} plane of graphene, the {100} plane of SnS 2 , and {130} Clearly demonstrate. A layered titanate for the nanocomposite of NSGT0 and NSGT2.5, emphasizes uniform hybridization of SnS 2, rG-O and the layered titanate in these materials. 7D, the energy-filtered transmission electron microscope (EF-TEM) -element map of the NSGT2.5 nanocomposite showed a homogeneous distribution of Na, Sn, S, C and Ti, and SnS 2 , rG-O , And layered titanate nanosheets. Homogeneous complex formation was further confirmed by energy dispersive spectrometry (EDS) -element mapping analysis for all NSGT nanocomposites (FIG. 8). In the EDS analysis, the molar ratio of Na: SnS 2 was 1: 1 for all NSGT nanocomposites, corresponding to a Na content of 5 wt%.

X-선 흡수 X-ray absorption 엣지edge 부근 미세구조(X- The nearby microstructure (X- rayray absorptionabsorption nearnear edgeedge structurestructure , XANES), 미세 라만(micro-Raman), 및 N, XANES), micro-Raman, and N 2 2 흡착-탈착 등온선 분석Adsorption-desorption isotherm analysis

NSGT 나노복합체의 화학적 결합의 성질은 XANES 및 미세 라만 분광 분석으로 조사하였다. 도 9A는 NSGT 나노복합체, 재적층된 Na-SnS2 나노복합체, 및 여러 기준샘플(reference: 비교예)의 Sn K-엣지 XANES 스펙트럼을 나타낸 것이다. rG-O와 티타네이트 나노시트의 존재 여부에 관계없이, 모든 나노복합체는 이들 물질에서 Sn4+ 이온의 4가 산화 상태를 나타내는 기준샘플 물질인 SnS2와 거의 동일한 엣지 에너지를 나타낸다. 상기 모든 나노복합체는 쌍극자가 허용된 1s→5p 전이에 해당하는 주요-엣지 피크 A를 보여준다. 상기 나노복합체의 주요 엣지 스펙트럼 특징은 SnS2의 기준샘플과 거의 동일하며, 적층된 SnS2의 성공적인 결합을 명확히 보여준다.The chemical bond properties of NSGT nanocomposites were investigated by XANES and micro Raman spectroscopy. 9A shows Sn K-edge XANES spectra of NSGT nanocomposites, re-deposited Na-SnS 2 nanocomposites, and various reference samples. Regardless of the presence of rG-O and titanate nanosheets, all nanocomposites exhibit nearly the same edge energy as SnS 2 , a reference sample material that exhibits the tetravalent oxidation state of Sn 4+ ions in these materials. All of the nanocomposites show a major-edge peak A corresponding to the 1s → 5p transition allowed for the dipole. The main edge spectral characteristics of the nanocomposite is almost equal to the reference sample of SnS 2, clearly it shows the successful combination of the stacked SnS 2.

도 9B는 NSGT 나노복합체 및 몇몇 기준샘플의 Ti K-엣지 XANES 스펙트럼을 나타낸 것이다. NSGT 나노복합체의 엣지 에너지는 아나타제 TiO2, 루타일 TiO2, 및 레피도크로사이트- 및 티타네이트-타입 층상 티타네이트의 엣지 에너지와 거의 동일하며, 이들 물질에서 4가 Ti4 + 원자가 상태를 나타낸다. 1s 궤도에서 4p 궤도로의 쌍극자-금지된(dipole-forbidden) 전이에 해당하는 몇 가지 프리-엣지(pre-edge) 피크 P1, P2, P3이 있는데, 그 스펙트럼 특징은 티타늄 이온의 국부적 원자 배열을 민감하게 반영한다. NSGT 나노복합체와 레피도크로사이트 및 트리티타네이트 타입의 구조를 갖는 층상 티타네이트에 대한 유사한 프리-엣지 스펙트럼 특성의 관찰은 이러한 물질에 층상 티타네이트 나노시트의 혼입을 강력히 시사한다. 쌍극자가 허용된 1s→4p 전이와 관련된 몇 가지 주요-엣지 피크 A, B, 및 C가 모든 물질에 대해 나타난다. NSGT 나노복합체의 주요-엣지 스펙트럼 특성은 트리티타네이트 타입의 특징에 더 가깝고, 이는 rG-O 및 SnS2 나노시트와의 복합체 형성 시 레피도크로사이트 타입에서 트리티타네이트 타입으로 층상 티타네이트의 약간의 구조적 변형을 반영한다. SnS2와 티타네이트의 별개의 XRD 피크는 식별할 수 없음에도 불구하고, XANES 결과는 본 실시예 2의 NSGT 나노복합체에서 SnS2 및 티타네이트 나노시트의 결합에 대한 강력한 증거를 제공한다.Figure 9B shows the Ti K-edge XANES spectra of NSGT nanocomposites and some reference samples. The edge energy of the NSGT nanocomposite is approximately equal to the edge energy of the anatase TiO 2 , rutile TiO 2 , and lepidocrocite- and titanate-type layered titanates, indicating the quaternary Ti 4 + valence state in these materials . There are several pre-edge peaks P1, P2, and P3 corresponding to dipole-forbidden transitions from the 1s orbit to the 4p orbit, and their spectral characteristics include the local atomic arrangement of titanium ions Reflect sensitively. Observation of similar pre-edge spectral properties for the layered titanate having the structure of the NSGT nanocomposite and the reversed cocite and trititanate type strongly suggests incorporation of the layered titanate nanosheets into this material. Several major-edge peaks A, B, and C associated with the 1s → 4p transition where the dipole is allowed are shown for all materials. The main-edge spectral characteristics of the NSGT nanocomposites are closer to those of the tri-titanate type, which is a combination of rG-O and SnS 2 nanosheets, Lt; / RTI &gt; The XANES results provide strong evidence for the binding of SnS 2 and titanate nanosheets in the NSGT nanocomposite of this Example 2, although the distinct XRD peaks of SnS 2 and titanate are not discernable.

도 10A는 NSGT 및 Na-SnS2 나노복합체의 마이크로 라만 스펙트럼과 rG-O 및 초기 SnS2의 기준샘플을 나타낸 것이다. 상기 rG-O와 마찬가지로 티타네이트 첨가에 상관없이 모든 NSGT 나노복합체는 일반적으로 1,000 cm-1 이상에서 두 개의 강렬한 라만 피크 D와 G를 나타내며, 상기 물질에서 그래핀 나노시트의 존재를 분명히 보여준다. D 및 D' 피크는 sp3-결함(defect) 또는 공공(vacancy)-같은 결함과 같은 그래핀 결함으로 인한 공진 산란 과정과 관련이 있다. D' 피크를 관찰한 결과, sp3-결함보다는 공공-타입 결함이 있음을 알 수 있다. G 피크는 그래핀 종의 라만 활성 모드에 해당한다. 상기 NSGT 나노복합체는 기준샘플 rG-O보다 높은 D/G 비율을 나타내며, 복합체 형성 시 그래핀 나노시트의 구조적 장애를 향상시킨다는 것을 나타낸다(도 10B). 티타네이트 함량의 증가는 D/G 피크의 비율을 감소시켜 티타네이트 나노시트의 혼입 시 그래핀의 구조적 왜곡이 감소 함을 의미한다. D/G 피크 비의 감소는 결함사이의 거리의 증가에 기인하기 때문에 티타네이트 함량의 증가에 따른 스펙트럼 변화는 공진 산란의 차폐와 함께 상기 rG-O 층에 티타네이트 나노시트의 개입에 의한 rG-O의 결함 사이의 거리의 확장에 기인한다. 500 cm-1 이하의 낮은 파수 영역에서, 초기 SnS2와 Na-SnS2 나노복합체는 모두 층상 SnS2 상의 전형적인 포논 선(phonon line)을 보여준다. 도 10A에 나타낸 바와 같이, 이들 SnS2-관련 라만 특징은 티타네이트가 없는 NSGT0 나노복합체에 대해 나타나는 반면, 티타네이트 나노시트-혼입된 NSGT 나노복합체는 SnS2-관련 포논 선의 거의 완전한 함몰을 나타낸다. XANES 결과는 상기 NSGT 나노복합체에 SnS2 나노시트의 혼입을 나타내기 때문에, 티타네이트-함유 나노복합체에 대한 SnS2-관련 라만 피크의 관찰은 티타네이트 나노시트의 첨가에 의한 전도성이 큰 rG-O 나노시트와의 향상된 상호 작용에 기인하지 않고, 인접한 그래핀 나노시트의 π 전자 구름에 의한 SnS2 관련 라만 산란의 완전한 차폐를 이끈다. 티타네이트가 없는 NSGT0 나노복합체가 SnS2-관련 라만 피크를 표시한다는 사실을 고려하면 이 관찰은 티타네이트 나노시트의 혼입 시 SnS2와 rG-O의 향상된 혼합에 대한 강력한 증거로서 해석될 수 있다.Figure 10A shows the reference samples of the micro Raman spectra and rG-O and initial SnS 2 of NSGT and Na-SnS 2 nanocomposites. As with rG-O, all NSGT nanocomposites, regardless of titanate addition, generally exhibit two intense Raman peaks D and G above 1,000 cm -1 , demonstrating the presence of graphene nanosheets in the material. The D and D 'peaks are related to the process of resonant scattering due to graphene defects such as sp 3 - defects or vacancy-like defects. Observation of the D 'peak shows that there is a public-type defect rather than sp 3 - defect. The G peak corresponds to the Raman active mode of the graphene species. The NSGT nanocomposites exhibit a higher D / G ratio than the reference sample rG-O, indicating improved structural failure of the graphene nanosheets during complex formation (FIG. 10B). The increase in titanate content means that the ratio of D / G peak is reduced, so that the incorporation of titanate nanosheets reduces the structural strain of graphene. Since the decrease in the D / G peak ratio is due to the increase in the distance between the defects, the spectral change due to the increase in the titanate content is caused by the shielding of the resonance scattering and the rG- O &lt; / RTI &gt; defects. In the low wavenumber region below 500 cm -1 , both the initial SnS 2 and Na-SnS 2 nanocomposites show typical phonon lines on layered SnS 2 . As shown in FIG. 10A, these SnS 2 -related Raman features appear for titanate-free NSGT 0 nanocomposites, whereas titanate nanosheet-incorporated NSGT nanocomposites exhibit near-complete depression of SnS 2 -related phonon lines. Since XANES results indicate the incorporation of SnS 2 nanosheets into the NSGT nanocomposites, observation of the SnS 2 -related Raman peaks for the titanate-containing nanocomposites was confirmed by the addition of titanate nanosheets to rG-O Leading to complete shielding of SnS2-related Raman scattering by the electron cloud of adjacent graphene nanosheets, not due to the enhanced interaction with nanosheets. Given the fact that the titanate-free NSGT0 nanocomposite displays SnS 2 -related Raman peaks, this observation can be interpreted as a strong evidence for an improved mixing of SnS 2 and rG-O upon incorporation of titanate nanosheets.

상기 NSGT 나노복합체의 동공 구조 및 표면적은 N2 흡착-탈착 등온선 분석(도 11)으로 나타내었다. Brunauer-Emmett-Teller(BET) 방정식에 근거한 표면적 계산에 따르면, NSGT 나노복합체의 표면적은 NSGT0은 24 m2g-1, NSGT1은 25 m2g-1, NSGT2.5는 30 m2g-1, 및 NSGT5는 39 m2g-1로 계산되었고, 층상 티타네이트 나노시트의 개입에 의해 표면적이 증가했다. 하이브리드 나노복합체의 동공 크기 분포는 Barrett-Joyner-Halenda(BJH) 방정식(도 11)으로 계산된다. 모든 나노복합체는 ~3.2 ~ 3.7 nm의 평균 동공 크기를 나타내고, house-of-cards 적층 구조를 갖는 메조동공의 형성을 나타낸다. 도 11B에 나타낸 바와 같이, 층상 티타네이트 나노시트의 혼입은 동공의 증가를 시사하는 메조동공 관련 피크를 향상시킨다. 이 결과는 π 전자가 없는 경질 금속 산화물 나노시트의 개입으로 야기되는 그래핀 나노시트의 적층 경향의 저하에 대한 강력한 증거로 해석될 수 있다.The pore structure and surface area of the NSGT nanocomposites are shown by N 2 adsorption-desorption isotherms analysis (FIG. 11). Surface area calculations based on the Brunauer-Emmett-Teller (BET) equation show that the surface area of the NSGT nanocomposite is 24 m 2 g -1 for NSGT 0 , 25 m 2 g -1 for NSGT 1 , 30 m 2 g -1 for NSGT 2.5 , And NSGT5 were calculated to be 39 m 2 g -1 and surface area increased by the interposition of the layered titanate nanosheets. The pupil size distribution of the hybrid nanocomposite is calculated by the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) equation (FIG. 11). All nanocomposites exhibit an average pupil size of ~ 3.2 to 3.7 nm and represent the formation of a mesopore with a house-of-cards laminate structure. As shown in FIG. 11B, the incorporation of the layered titanate nanosheets improves the mesopore-related peaks indicating an increase in the pupil. This result can be interpreted as a strong evidence for a decrease in the tendency of the graphene nanosheets to be laminated due to the intervention of the hard metal oxide nanosheets without? Electrons.

전기화학적 사이클링(cycling) 테스트Electrochemical cycling test

재적층된 Na-SnS2-rG-O 나노복합체의 Na 이온 배터리(NIB) 전극 활성에 대한 티타네이트 나노시트의 혼입 효과는 본 실시예 2의 NSGT 나노복합체를 NIB의 애노드(anode) 물질로서 시험함으로써 연구되었다. 도 12는 Na-SnS2 나노복합체뿐만 아니라 NSGT 나노복합체의 정전류 충방전 전위 그래프를 나타낸다. 모든 나노복합체는 Na+ 이온이 SnS2 층상으로 격자 {00l} 면 삽입되는 것에 해당하는 첫 번째 방전 프로파일에서 약 1.0 ~ 1.6 의 경사진 플래토(plateau)을 보여준다. ~0.7 V에서의 또 다른 경사진 플래토는 SnS2의 비가역적 전환 및 합금화 반응뿐만 아니라, 고체-전해질-인터페이스(SEI) 층의 생성에 해당된다. 상기 전위 영역에서의 전환 반응은 SnS2가 Sn과 Na2S 또는 Na2S2(SnS2 + 8Na+ + 8e- → 3Sn + 4Na2S 또는 SnS2 + 2Na+ + 2e- → Sn + 2Na2S2) 로의 환원 변형에 해당한다. Sn과 Na+ 사이클 사이의 합금화 반응은, 첫 번째 사이클에서 발생하는 것과 비교하여 높은 전위에서의 첫 번째 경사진 플래토는 덜 두드러지며, 반응 속도를 촉진시키는 비결정질로의 층상 SnS2 격자로의 소멸을 암시한다. 충전 곡선에서, 모든 물질들은 Na-S 상으로부터의 Na+ 이온의 추출과 SnS2의 개질에 상응하는 1.0 ~ 1.2 V에서 증가하는 플래토를 보여준다. 상기 NSGT 나노복합체에서 티타네이트 나노시트의 적은 함량은 전위 그래프에서 첨가제 종의 산화 환원 특성을 실험적으로 관찰하는 것을 방해한다. 재적층된 Na-SnS2 나노복합체와 비교하여, 티타네이트가 없는 Na-SnS2-rG-O(NSGT0) 나노복합체는 훨씬 더 큰 충방전 용량을 나타내고, 이는 SnS2 물질의 전극 활성을 향상시키는데 rG-O와의 결합의 이점을 강조한다. 도 12에서 분명히 알 수 있듯이, 티타네이트의 적은 함량에서도, 티타네이트 나노시트의 첨가는 전체적인 전위 그래프의 상당한 변화 없이 NSGT0 나노복합체의 충방전 용량을 추가적으로 증가시킨다. 이 결과는 전극 활성에서 SnS2, rG-O, 및 층상 티타네이트 나노시트 간의 상호 결합의 현저한 효과를 강조한다. 전기화학적 사이클링이 2 사이클에서 100 사이클로 진행됨에 따라, 모든 NSGT 나노복합체는 일반적으로 전위 그래프에 큰 변화를 나타내지 않고, 이는 높은 전기화학적 안정성을 나타낸다.The incorporation of titanate nanosheets on the Na ion battery (NIB) electrode activity of the re-deposited Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite was tested as an anode material of the NIB using the NSGT nanocomposite of Example 2 . 12 is a Na-SnS 2 This graph shows a constant current charge / discharge potential graph of the NSGT nanocomposite as well as the nanocomposite. All nanocomposites show a sloped plateau of about 1.0 to 1.6 at the first discharge profile corresponding to the insertion of Na + ions into the lattice {001} plane on the SnS 2 layer. Another sloping plateau at ~ 0.7 V corresponds to irreversible conversion and alloying reactions of SnS 2 , as well as to the formation of a solid-electrolyte-interface (SEI) layer. The conversion reaction in the potential region is preferably performed in such a manner that SnS 2 is Sn and Na 2 S or Na 2 S 2 (SnS 2 + 8Na + + 8e - ? 3Sn + 4Na 2 S or SnS 2 + 2Na + + 2e - ? Sn + 2Na 2 S 2 ). The alloying reaction between Sn and Na + cycles is less pronounced at the first tilted plateau at higher potentials than that occurring in the first cycle, and the disappearance of the amorphous layer into the layered SnS 2 lattice promoting the reaction rate . In the charge curve, all materials show a plateau at 1.0-1.2 V, corresponding to the extraction of Na + ions from the Na-S phase and the modification of SnS 2 . The low content of titanate nanosheets in the NSGT nanocomposite prevents experimentally observing the redox properties of the additive species in the potential graph. Compared to the re-deposited Na-SnS 2 nanocomposite, the titanate-free Na-SnS 2 -rG-O (NSGT 0) nanocomposites exhibit much greater charge and discharge capacities, which improves the electrode activity of the SnS 2 material Emphasize the advantages of conjugation with rG-O. As can be clearly seen in FIG. 12, even with a small amount of titanate, the addition of titanate nanosheets additionally increases the charge / discharge capacity of the NSGT0 nanocomposite without significant change in the overall potential graph. This result highlights the remarkable effect of interconnection between SnS 2 , rG-O, and layered titanate nanosheets in electrode activity. As the electrochemical cycling progresses from 2 cycles to 100 cycles, all NSGT nanocomposites generally do not show a significant change in the potential graphs, indicating high electrochemical stability.

본 실시예 2의 NSGT 나노복합체에 대한 방전 용량 및 쿨롱 효율 vs. 사이클 수 그래프는 재조립된 Na-SnS2 나노복합체와 비교하여 도 13A에 나타내었다. 모든 NSGT 나노복합체는 rG-O/티타네이트 없는 Na-SnS2 나노복합체 보다 훨씬 우수한 전극 성능을 나타내어 rG-O 및 층상 티타네이트 나노시트와의 공동 하이브리드화의 장점을 강조한다. 첫 번째 사이클에서, 모든 나노복합체는 SEI 층의 형성으로 인해 상당한 용량 손실을 나타낸다. 첫 번째 사이클 후, NSGT1, NSGT2.5, 및 NSGT5의 티타네이트가 결합된 나노복합체는 각각 450, 485, 및 420 mAhg-1을 나타내며, 티타네이트가 없는 NSGT0 및 재적층된 Na-SnS2 나노복합체 보다 높다. 초기 몇 사이클 후에, 모든 물질들은 95% 초과의 높은 쿨롱 효율을 나타내고, Na+ 이온의 고도로 가역적인 삽입/추출로 높은 전기화학적 안정성을 나타낸다. 티타네이트 나노시트의 낮은 함량(≤2.5wt%)에서도 층상 티타네이트 나노시트의 첨가는 Na-SnS2-rG-O 나노복합체의 방전 용량을 현저하게 향상시켜, 전극 성능의 개선을 위한 첨가제로서 티타네이트 나노시트의 장점을 강조했다. 2.5wt%의 최적 함량 이상에서는, 티타네이트 나노시트의 추가 첨가가 방전 용량의 약간의 저하를 야기하는데, 이는 전기화학적으로 가장 활성인 SnS2 함량의 감소 및 넓은 밴드갭 반도체 티타네이트 첨가제의 증가에 기인한다. 상기 모든 물질은 현저하게 우수한 순환 특성을 나타내어, 높은 전기화학적 안정성을 나타낸다: 100 번째 사이클의 방전 용량은 각각 NSGT0은 ~390 mAhg-1, NSGT1은 ~405 mAh-1, NSGT2.5는 ~465 mAh-1, NSGT5는 ~405 mAh-1임.Discharge capacity and coulomb efficiency vs. NSGT nanocomposite of Example 2 The cycle number graph shows that the re-assembled Na-SnS 2 13A in comparison with the nanocomposite. All NSGT nanocomposites demonstrate much better electrode performance than rG-O / titanate-free Na-SnS 2 nanocomposites, emphasizing the benefits of co-hybridization with rG-O and layered titanate nanosheets. In the first cycle, all nanocomposites exhibit significant capacity loss due to the formation of the SEI layer. After the first cycle, the titanate bound nanocomposites of NSGT1, NSGT2.5, and NSGT5 exhibit 450, 485, and 420 mAhg -1 , respectively, and the titanate-free NSGT0 and re-deposited Na-SnS 2 nanocomposite Respectively. After the initial several cycles, all materials exhibit high coulombic efficiency of> 95% and exhibit high electrochemical stability with highly reversible insertion / extraction of Na + ions. Addition of the layered titanate nanosheets significantly improves the discharge capacity of the Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite even at a low content (? 2.5 wt%) of the titanate nanosheets, Nate emphasized the merits of nanosheets. Above an optimum content of 2.5 wt%, further addition of titanate nanosheets causes a slight drop in discharge capacity, which is due to a decrease in the electrochemically most active SnS 2 content and an increase in the broad bandgap semiconductor titanate additive . All of the above materials exhibit remarkably good circulation characteristics and exhibit high electrochemical stability: discharge capacity of the 100th cycle is NSGT0 ~ 390 mAhg- 1 , NSGT1 ~ 405 mAh- 1 , NSGT2.5 ~ 465 mAh -1 , and NSGT5 is ~ 405 mAh -1 .

또한, 층상 티타네이트 나노시트의 혼입 시 속도 특성의 진화는 다양한 전류 밀도에서 관찰된다(도 13B). 더 높은 전류 밀도에서, 티타네이트가 함유되지 않은 NSGT0 유사체보다 NSGT1, NSGT2.5, 및 NSGT5의 티타네이트-함유 나노복합체에 대해 더 큰 방전 용량이 발생하여, 금속 디칼코게나이드(dichalcogenide) 그래핀 나노복합체 속도 성능을 향상시키는 첨가제로서 티타네이트 나노시트의 이점을 강조한다. 전기화학적 측정의 결과를 요약하면, 티타네이트 나노시트의 첨가는 금속 칼코게나이드-그래핀 나노복합체의 방전 용량 및 속도 특성을 최적화하는 효과적인 방법을 제공한다.In addition, the evolution of the rate characteristics upon incorporation of the layered titanate nanosheets was observed at various current densities (Figure 13B). At higher current densities, larger discharge capacities were generated for the titanate-containing nanocomposites of NSGT1, NSGT2.5, and NSGT5 than for the titanate-free NSGT0 analogs, resulting in a metal dicalcogenide graphene nano- Emphasize the advantages of titanate nanosheets as additives to improve composite speed performance. Summarizing the results of the electrochemical measurements, the addition of titanate nanosheets provides an effective way to optimize the discharge capacity and rate characteristics of metal chalcogenide-graphene nanocomposites.

전기화학적 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)을 이용하여 전극과 전해질 사이의 계면에서 Na-SnS2-rG-O 나노복합체의 전하 이동 속도에 티타네이트 첨가가 미치는 영향을 연구하였다. 도 14A는 전기화학적으로 사이클링 된 NSGT 나노복합체의 EIS 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 14B에 나타낸 바와 같이, 중-고(high-medium) 주파수 영역에서의 반원 및 저주파수 영역에서의 경사진 선으로 이루어진 유사한 EIS 곡선이 본 실시예 2의 모든 물질에 대해 공통적으로 발생한다. 전하 이동 속도에 대한 정량적 정보를 수득하기 위하여, 등가 회로(equivalent circuit)는 전해질 저항(Rs), 분극 저항(Rf), 표면 막 정전용량(Cf), 전하 이동 저항(Rct), 이중층 정전용량(Cdl), 및 Warburg 임피던스(Wo)와 같은 여러 구성 요소로 구성되었다(도 14의 삽도).The effect of titanate addition on the charge transfer rate of the Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite at the interface between the electrode and the electrolyte was studied using electrochemical impedance spectroscopy (EIS). 14A shows an EIS spectrum of an electrochemically cyclized NSGT nanocomposite. As shown in FIG. 14B, a similar EIS curve consisting of sloping lines in the semicircle and low-frequency regions in the high-medium frequency region occurs commonly for all materials of the second embodiment. In order to obtain quantitative information on the charge transfer rate, an equivalent circuit includes an electrolyte resistance R s , a polarization resistance R f , a surface film capacitance C f , a charge transfer resistance R ct , A double layer capacitance (C dl ), and Warburg impedance (W o ) (see FIG. 14).

수득된 파라미터는 하기 표 2에 열거되어 있다. 티타네이트가 혼입된 NSGT2.5 및 NSGT5 나노복합체는 티타네이트가 없는 NSGT0(229.5 Ω)와 비교하여, 각각 155.3 및 215.4 Ω의 더 작은 전하 이동 저항(Rct)을 나타내고, 티타네이트 나노시트의 첨가 시 전하 이동 속도의 향상을 강조한다. 티타네이트 나노시트의 혼입 시 전극과 전해질 사이의 계면에서 전하 이동 속도의 관찰된 향상은 rG-O 나노시트의 심각한 자기-적층의 저하를 통한 다공성의 증가와 관련이 있다. 본 실시예 2의 물질들 중 가장 우수한 NIB 전극 성능을 갖는 NSGT2.5 나노복합체는 가장 낮은 전하 이동 저항을 나타낸다. 이는 계면에서의 전하 이동 속도의 향상이 티타네이트 나노시트의 혼입 시 전극 성능의 향상에 추가적인 기여를 한다는 것을 나타낸다.The parameters obtained are listed in Table 2 below. The NSGT 2.5 and NSGT 5 nanocomposite incorporating titanate exhibited a smaller charge transfer resistance (R ct ) of 155.3 and 215.4 Ω, respectively, compared to NSGT 0 (229.5 Ω) without titanate, and the addition of titanate nanosheets Emphasizes the improvement of the charge transfer speed. The observed improvement in charge transfer rate at the interface between the electrode and electrolyte upon incorporation of the titanate nanosheets is associated with increased porosity through degradation of the severe self-stacking of the rG-O nanosheets. The NSGT 2.5 nanocomposite with the best NIB electrode performance among the materials of this Example 2 exhibits the lowest charge transfer resistance. This indicates that the enhancement of the charge transfer rate at the interface contributes further to the improvement of the electrode performance upon incorporation of titanate nanosheets.

[표 2][Table 2]

Figure 112017034009446-pat00002
Figure 112017034009446-pat00002

전기화학적으로 사이클링된 물질에 대한 분말 XRD 분석Powder XRD analysis on electrochemically cyclized material

전기화학적 사이클링에 대한 나노복합체의 결정 구조의 진화는 사이클링된 물질에 대한 분말 XRD 분석을 통해 확인하였다. 도 15는 전기화학적 사이클링된 NSGT 나노복합체의 분말 XRD 패턴을 나타낸 것이다. 모든 나노복합체 물질은 일반적으로 Al 기판의 강렬한 피크뿐만 아니라 Sn 금속의 약한 브래그 반사를 나타낸다. 층상 티타네이트 나노시트의 혼입은 Sn 금속의 XRD 피크를 억제하여 전기화학적 사이클링 동안 전극 물질의 응집을 방지한다. 이 결과는 층상 티타네이트 및 rG-O 나노시트의 하이브리드 매트릭스에서 SnS2 물질의 강화된 분산을 나타내며, 또한, SnS2의 전극 성능을 향상시키는데 유리하다.The evolution of the crystal structure of the nanocomposite to electrochemical cycling was confirmed by powder XRD analysis of the cyclized material. 15 shows a powder XRD pattern of an electrochemically cyclized NSGT nanocomposite. All nanocomposite materials generally exhibit weak Bragg reflection of Sn metals as well as intense peaks of Al substrates. The incorporation of the layered titanate nanosheets inhibits the XRD peak of the Sn metal to prevent agglomeration of the electrode material during electrochemical cycling. This result shows an enhanced dispersion of the SnS 2 material in the hybrid matrix of the layered titanate and rG-O nanosheets, and is also advantageous for improving the electrode performance of SnS 2 .

상기 모든 실험 결과를 토대로, 티타네이트 나노시트의 첨가 시 Na-SnS2-rG-O 나노복합체의 NIB 전극 활성이 현저히 향상되는 것은 하기와 같은 효과가 있다: (1) 혼입된 티타네이트 나노시트가 Na+ 이온의 저장을 위한 더 많은 반응 부위를 제공함으로써 발생하는 표면적의 확장, (2) 활성 SnS2 물질에 대한 Na+ 이온의 전기화학적 삽입을 용이하게 하는 전도성 rG-O 나노시트와의 친밀한 결합에 의한 전기 전도성의 향상, (3) 동공 구조의 최적화와 관련하여 전극과 전해질 사이의 계면에서의 전하 전달 속도의 향상, 및 (4) 전극 물질의 응집을 방지하는 재적층된 나노시트의 하이브리드 매트릭스에서 SnS2 미결정의 향상된 분산.On the basis of all the above-mentioned experimental results, it was found that the addition of the titanate nanosheet significantly improves the NIB electrode activity of the Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite has the following effects: (1) The mixed titanate nanosheet Na + ion extension of the surface area generated by providing more reaction sites for the storage of, (2) active intimate bonding to the conductive rG-O nanosheet that SnS facilitate the electrochemical insertion of the Na + ions for the two materials (3) improvement of the charge transfer rate at the interface between the electrode and the electrolyte in relation to the optimization of the pore structure, and (4) hybrid matrix of re-laminated nanosheets which prevents agglomeration of the electrode material Improved dispersion of SnS 2 microcrystals in.

<< 실시예Example 3:  3: NaNa -- MoSMoS 22 -- rGrG -O--O- 티타네이트Titanate (( NMGTNMGT ) 나노복합체의 제조 및 특성 분석 >) Preparation and Characterization of Nanocomposites>

금속 칼코게나이드(metal chalcogenide)-그래핀 나노복합체의 전극 성능을 최적화하기 위한 첨가제로서 박리된 금속 산화물 나노시트의 보편적 타당성은, 다른 금속 칼코게나이드인 MoS2를 이용하여 입증하였다. The universal validity of stripped metal oxide nanosheets as an additive to optimize the electrode performance of metal chalcogenide-graphene nanocomposites has been demonstrated using MoS 2 , another metal chalcogenide.

Na-MoS2-rG-O-티타네이트(NMGT) 나노복합체의 합성을 위해서 상기 실시예 2의 NSGT 나노복합체의 제조 방법에서 SnS2 나노시트를 MoS2 나노시트로 대체하는 것을 제외하고는 NSGT 나노복합체와 동일한 방법을 사용하였다. 티타네이트/rG-O 비가 0, 0.01, 0.025, 및 0.05인 Na-MoS2-r-G-O-티타네이트 나노복합체를 제조하였고, 각각 NMGT0, NMGT1, NMGT2.5, 및 NMGT5로 표시하였다. 참고로, 재적층된 Na -MoS2 나노복합체는 또한 Na+ 이온으로 박리 된 MoS2 나노시트의 재적층에 의해 합성된다.For the synthesis of the Na-MoS 2 -rG-O-titanate (NMGT) nanocomposite, in the NSGT nanocomposite preparation method of Example 2, SnS 2 The same method as that of the NSGT nanocomposite was used except that the nanosheet was replaced with an MoS 2 nanosheet. Na-MoS 2 -rGO-titanate nanocomposites with titanate / rG-O ratios of 0, 0.01, 0.025, and 0.05 were prepared and designated NMGT0, NMGT1, NMGT2.5, and NMGT5, respectively. Note that the implicit floor Na -MoS 2 nanocomposites also MoS 2 exfoliated with Na + ions It is synthesized by reclamation of nanosheets.

다공성 적층 구조의 형성과 함께 MoS2, rG-O, 및 층상 티타네이트 나노시트의 재 포장은 FE-SEM 분석을 통해 확인하였다(도 16A). 도 16B의 EDS-원소 맵에서 Na, Mo, S, C, 및 Ti 원소의 균질한 분포는 MoS2, rG-O, 및 층상 티타네이트 나노시트의 균일한 하이브리드화에 대한 분명한 증거를 제공한다. 도 16C에 나타낸 바와 같이, 분말 XRD 분석은 본 실시예 3의 모든 나노복합체에서 MoS2 나노시트의 혼입을 명확히 입증한다. 도 16D에 도시 된 바와 같이, 전기화학적 측정은 층상 티타네이트 나노시트의 혼입 시 Na-MoS2-rG-O 나노복합체의 Na 이온 전극 기능성의 현저한 개선을 나타낸다.Repackaging of MoS 2 , rG-O, and layered titanate nanosheets with formation of the porous laminate structure was confirmed by FE-SEM analysis (Fig. 16A). Figure 16B in EDS- elemental map of a homogeneous distribution of Na, Mo, S, C, and Ti provides clear evidence for the MoS 2, rG-O, and the layered titanate uniform hybrid nano sheeted. As shown in FIG. 16C, powder XRD analysis clearly demonstrates the incorporation of MoS 2 nanosheets in all nanocomposites of this Example 3. As shown in FIG. 16D, electrochemical measurements indicate a significant improvement in Na ion electrode functionality of the Na-MoS 2 -rG-O nanocomposite upon incorporation of the layered titanate nanosheets.

박리된 금속 산화물 나노시트의 보편적인 장점을 검증하기 위해서, MnO2 및 RuO2 나노시트를 첨가제로 사용하여 다른 Na-SnS2-rG-O-금속 산화물 나노복합체를 합성하였다. 상기 물질은 Na 이온 전극으로 사용되어 이들 금속 산화물 나노시트의 NIB 전극 성능에 대한 영향을 분석하였다(도 17). 티타네이트 나노시트의 혼입과 같이, MnO2 및 RuO2 나노시트는 Na-SnS2-rG-O 나노복합체의 NIB 전극 활성을 크게 향상시키고, 효율적인 Na 이온 전극 물질을 제조하기 위한 첨가물로서 다양한 금속 산화물 나노시트의 일반적인 유용성을 확인하였다.To verify the universal merits of the stripped metal oxide nanosheets, other Na-SnS 2 -rG-O-metal oxide nanocomposites were synthesized using MnO 2 and RuO 2 nanosheets as additives. This material was used as a Na ion electrode to analyze the effect of these metal oxide nanosheets on NIB electrode performance (FIG. 17). Like the incorporation of titanate nanosheets, the MnO 2 and RuO 2 nanosheets significantly improve the NIB electrode activity of the Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite and provide various metal oxides The general usefulness of nanosheets was confirmed.

<결론><Conclusion>

본원에서는, 금속 칼코게나이드 나노시트와 박리된 티타네이트 및 rG-O 나노시트의 공동 하이브리드화를 통해 고성능 NIB 전극 물질을 제조하는 효율적인 방법을 제공한다. 소량의 층상 티타네이트 나노시트의 혼입은 Na- SnS2-rG-O 나노복합체의 Na 이온 저장 용량 및 사이클 특성을 현저하게 개선 시키는데 상당히 효과적이다. 이러한 티타네이트 나노시트-혼입 된 NSGT 나노복합체의 전극 성능이 개선된 것은 Na+ 이온에 대한보다 많은 반응 부위의 생성, 전극과 전해질 사이의 계면에서의 전하 이동 속도의 향상, 및 재적층된 매트릭스에서의 SnS2 미결정의 강화된 분산에 기인한다. 본원에 따른 합성 방법의 보편적인 장점은, 티타네이트 나노시트의 첨가시 재적층된 MoS2-그래핀 나노복합체의 전극 성능의 현저한 개선에 의해 분명히 증명된다. 박리된 금속 산화물 및 rG-O 나노시트와의 공동 하이브리드 화는 전기 촉매, 광촉매, 산화 환원 촉매 등과 같은 금속 칼코게나이드의 다양한 기능을 최적화하는데 매우 유용하다. 본원에 따른 합성 방법은 새로운 고성능 에너지-기능성 나노복합체 물질을 제조하기 위해 금속 칼코게나이트와 금속 산화물 나노시트의 다양한 결합에 적용할 수 있다.The present invention provides an efficient method for producing high performance NIB electrode materials through co-hybridization of metal chalcogenide nanosheets with exfoliated titanates and rG-O nanosheets. The incorporation of small amounts of layered titanate nanosheets is highly effective in significantly improving the Na ion storage capacity and cycle characteristics of the Na-SnS 2 -rG-O nanocomposite. Improved electrode performance of such titanate nanosheet-incorporated NSGT nanocomposites is believed to result in more reaction sites for Na + ions, improved charge transfer rates at the interface between the electrodes and the electrolyte, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; SnS2 &lt; / RTI &gt; The universal advantage of the synthetic process according to the invention is evident by the remarkable improvement of the electrode performance of the re-deposited MoS 2 -grained nano-composite in the addition of titanate nanosheets. Co-hybridization of the exfoliated metal oxide and rG-O nanosheet is very useful for optimizing various functions of metal chalcogenide such as electrocatalyst, photocatalyst, redox catalyst and the like. The synthetic method according to the present application can be applied to various combinations of metal chalcogenide and metal oxide nanosheets to produce new high performance energy-functional nanocomposite materials.

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 (10)

제 1 무기 나노시트, 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀이 재적층되어 형성된 층상 구조를 포함하는,
층상 무기 나노시트-그래핀 복합체로서,
상기 제 1 무기 나노시트는 Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 디칼코게나이드 나노시트를 포함하는 것이고, 상기 제 2 무기 나노시트는 Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 나노시트를 포함하는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체.
A first inorganic nano-sheet, a second inorganic nano-sheet, and a layered structure formed by re-
As a layered inorganic nanosheet-graphene composite,
The first inorganic nano-sheet may include a dicalcogenide nanosheet of a metal selected from the group consisting of Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, And the second inorganic nanosheet comprises an oxide nanosheet of a metal selected from the group consisting of Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, , Layered inorganic nanosheet-graphene composites.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 그래핀의 100 중량부에 대하여 상기 제 2 무기 나노시트를 0.5 중량부 내지 5 중량부 포함하는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the second inorganic nanosheet is contained in an amount of 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the graphene.
제 1 무기 나노시트 및 제 2 무기 나노시트를 박리하는 단계;
상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 그래핀을 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물에 양이온-함유 용액을 첨가함으로써 상기 박리된 제 1 무기 나노시트, 상기 박리된 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀이 재적층된 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 수득하는 단계
를 포함하는, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법으로서,
상기 제 1 무기 나노시트는 Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 디칼코게나이드 나노시트를 포함하는 것이고, 상기 제 2 무기 나노시트는 Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 산화물 나노시트를 포함하는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법.
Peeling the first inorganic nanosheet and the second inorganic nanosheet;
Mixing the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and graphene; And
Obtaining a layered inorganic nano-sheet-graphene composite on which the peeled first inorganic nanosheet, the peeled second inorganic nanosheet, and the graphene are re-laminated by adding a cation-containing solution to the mixture;
Grafted nanosheet-graphene composite, comprising the steps of:
The first inorganic nano-sheet may include a dicalcogenide nanosheet of a metal selected from the group consisting of Zn, Mo, Sn, Cd, W, Pb, Bi, Zr, Nb, Ge, Ga, In, And the second inorganic nanosheet comprises an oxide nanosheet of a metal selected from the group consisting of Ti, Ru, Co, Cu, Zn, Mn, Mo, V, Ni, , A method for producing a layered inorganic nanosheet-graphene composite.
제 4 항에 있어서,
상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체는 상기 제 1 무기 나노시트, 상기 제 2 무기 나노시트, 및 상기 그래핀의 음전하와 양이온-함유 용액의 양전하의 반응에 의해 재적층되는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the layered inorganic nano-sheet-graphene composite is re-laminated by the reaction of a positive charge of the first inorganic nanosheet, the second inorganic nanosheet, and a negative charge and a cation-containing solution of the graphene, / RTI &gt; A method of making a sheet-graphene composite.
제 5 항에 있어서,
상기 반응은 상온에서 수행되는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the reaction is carried out at room temperature.
삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 양이온-함유 용액은 Na+, H+, Li+, Mg2 +, 또는 Ca2 + 양이온을 포함하는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
It said cation-containing solution is a Na +, H +, Li + , Mg 2 +, Ca 2 +, or the layered inorganic nano-sheets comprises a cation-method of manufacturing a graphene composite.
제 4 항에 있어서,
상기 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 100 중량부에 대하여 상기 제 2 무기 나노시트를 0.5 중량부 내지 5 중량부 포함하는 것인, 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the second inorganic nanosheet is contained in an amount of 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the layered inorganic nano-sheet-graphene composite.
제 1 항 또는 제 3 항에 따른 층상 무기 나노시트-그래핀 복합체를 포함하는, 나트륨 이온 전지.A sodium ion battery comprising a layered inorganic nanosheet-graphene composite according to any one of claims 1 to 3.
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