KR101973663B1 - Synthesis method of graphene oxide - Google Patents

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KR101973663B1 KR1020170037405A KR20170037405A KR101973663B1 KR 101973663 B1 KR101973663 B1 KR 101973663B1 KR 1020170037405 A KR1020170037405 A KR 1020170037405A KR 20170037405 A KR20170037405 A KR 20170037405A KR 101973663 B1 KR101973663 B1 KR 101973663B1
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Abstract

본 발명의 산화 그래핀의 제조 방법, 구체적으로 산화 그래핀의 에폭시기 도입량을 제어하는 방법은 그래핀에 과초산을 혼합하고 마이크로웨이브를 조사하는 과정을 통해 에폭시기의 도입량을 제어하여 이를 극대화할 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing the graphene oxide of the present invention, specifically, the method of controlling the amount of epoxy group introduced into the graphene, is a method of mixing the graphene with the peracetic acid and irradiating the microwave to control the amount of the introduced epoxy group, It is effective.

Description

산화 그래핀의 합성 방법{Synthesis method of graphene oxide}Synthesis method of graphene oxide < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 산화 그래핀의 합성 방법에 관한 것으로, 특히 그래핀의 산화도를 증가시킴에 따라 에폭시기의 함량을 현저히 증가시키는 새로운 산화 그래핀의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of synthesizing an oxidized graphene, and more particularly, to a method for producing a novel oxidized graphene which significantly increases an epoxy group content by increasing an oxidation degree of graphene.

탄소 물질 중 널리 알려진 물질 중 한가지인 그래파이트(Graphite)는 탄소 원자가 sp2 혼성만을 가지며 6각형 모양으로 연결된 판상의 2차원 구조의 그래핀(Graphene)이 층상으로 적층되어 있는 구조를 가지는 물질이다. 이러한 2차원 구조의 그래핀은 독특한 물리적 성질과 더불어 전기-전자적 응용 등의 측면에서 여타의 탄소 동소체들과는 다른 매우 독특한 장점을 가지고 있어, 다양한 기술분야에서 응용되고 있다.Graphite, one of the most widely known materials among carbon materials, is a material having a structure in which a plate-like two-dimensional structure of graphene having carbon atoms only in sp 2 hybridization and connected in a hexagonal shape is layered. This two-dimensional structure of graphene has distinctive advantages over other carbon isotopes in terms of its unique physical properties as well as its electric-electronic applications and has been applied in various technical fields.

예컨대 그래핀을 이용하여 반도체-도체 성질을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 탄소가 가지는 화학 결합의 다양성을 이용해 센서,메모리 등의 광범위한 기능성 소자의 제작이 가능하다. 또한 생활에 응용될 수 있는 디스플레이에서의 투명전극,태양전지,압력센서 등으로의 연구 또한 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 응용에 있어서 그래핀에 대한 전기적, 물리적, 화학적 특성의 개질이 요구되고 있다.For example, it is possible to control semiconductor-conductor properties by using graphene, and it is possible to manufacture a wide variety of functional devices such as sensors and memories by utilizing the variety of chemical bonds of carbon. In addition, research on transparent electrodes, solar cells, pressure sensors, and the like in displays that can be applied to everyday life has been actively conducted. In such applications, there is a demand for modification of the electrical, physical, and chemical properties of graphene.

따라서 각 기술분야의 요구 특성에 맞도록 그래핀에 다양한 특성을 부가하거나 전환시키기 위해, 그래핀에 특정 산소 함유 관능기를 도입하거나 제거함으로써, 그래핀에 도입되는 특정 관능기의 함량을 조절하여 제어된 산화 그래핀 제조를 위한 연구가 필요하다.Therefore, by introducing or removing a specific oxygen-containing functional group to graphene in order to add or switch various characteristics to graphene to meet the requirements of each technical field, it is possible to control the content of specific functional groups introduced into graphene, Research is needed to make graphene.

산화 그래핀은 일반적으로 그래파이트를 산화시켜 제조된다. 예컨대 산화 그래핀의 제조에 효과적인 것으로 알려진 modified Hummer’s method(W. S. Hummers and R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc, 1958, 80, 1339.) 등의 방법을 이용하여 그래파이트를 산화시켜 산화 그래핀을 제조한다. 이렇게 산소 함유 관능기가 그래핀의 표면 상에 도입될 경우, 도입된 산소 함유 관능기의 종류 및 함량에 의해 산화 그래핀은 물 등의 용매 상에서의 분산성에 영향을 받는다.Oxide graphene is generally produced by oxidizing graphite. For example, oxidized graphene is produced by oxidizing graphite using a modified Hummer's method (WS Hummers and RE Offeman, J. Am. Chem. Soc, 1958, 80, 1339.) do. When the oxygen-containing functional group is introduced on the surface of the graphene, the graphene oxide is influenced by the dispersibility in the solvent such as water depending on the kind and content of the introduced oxygen-containing functional group.

그러나 산화 그래핀의 분산성 등의 특성을 조절하기 위해, 산화도를 더 증가시키고 그래핀에 특정 산소 함유 관능기의 함량을 보다 증가시켜 산화 그래핀의 다양한 특성을 제어할 수 있도록 보다 심화된 연구가 더욱 필요하다.However, in order to control the properties such as the dispersibility of the graphene oxide, further studies have been carried out to further increase the degree of oxidation and increase the content of the specific oxygen-containing functional groups in graphene to control various properties of the graphene oxide More need.

한국공개특허 KR2016-0088097A (2016.07.25)Korean Published Patent Application No. KR2016-0088097A (Jul.

본 발명의 목적은 종래의 그래핀 산화 방법으로는 달성할 수 없었던 높은 산화에 의해 보다 높은 함량의 에폭시기를 가지는 산화 그래핀의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing graphene oxide having a higher content of epoxy groups by high oxidation which could not be achieved by conventional graphene oxidation methods.

구체적으로, 본 발명의 목적은 산화 그래핀의 산화 반응을 통해 보다 높은 함량의 에폭시기를 가지는 산화 그래핀의 제조 방법을 제공하는 것이다.In particular, it is an object of the present invention to provide a method for producing graphene oxide having a higher content of epoxy groups through oxidation of graphene oxide.

본 발명은 그래핀의 에폭시기 도입량을 현저히 증가시켜 높은 극성을 가지는 산화 그래핀의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing graphene oxide having a high polarity by significantly increasing the amount of epoxy group introduced into graphene.

본 발명의 산화 그래핀의 에폭시기 도입량을 제어하는 방법은 a) 그래핀과 과초산을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 b) 상기 혼합물에 마이크로웨이브를 조사하여 상기 그래핀에 에폭시기를 도입하는 단계를 포함한다.The method for controlling the amount of epoxy group introduced into the graphene oxide of the present invention includes the steps of: a) preparing a mixture by mixing graphene and peracetic acid, and b) irradiating the mixture with microwave to introduce an epoxy group into the graphene .

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계는 수상에서 진행되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step b) may be carried out in an aqueous phase.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 a) 단계의 그래핀은 산화 그래핀일 수 있다.In one example of the present invention, the graphene in the step a) may be an oxide graphene.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 a) 단계에서 상기 그래핀과 과초산의 중량비는 1~10:10,000일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the weight ratio of graphene to peracetic acid in step a) may be 1 to 10: 10,000.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계에서 마이크로웨이브의 조사 세기는 30~2,000 W인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the irradiation intensity of the microwave may be 30 to 2,000 W in the step b).

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계에서 마이크로웨이브의 조사 시간은 10 초~24 시간인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the irradiation time of the microwave in the step b) may be 10 seconds to 24 hours.

본 발명의 산화 그래핀의 제조 방법, 구체적으로 산화 그래핀의 에폭시기 도입량을 제어하는 방법은 그래핀에 과초산을 혼합하고 마이크로웨이브를 조사하는 과정을 통해 에폭시기의 도입량을 제어하여 이를 극대화할 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing the graphene oxide of the present invention, specifically, the method of controlling the amount of epoxy group introduced into the graphene, is a method of mixing the graphene with the peracetic acid and irradiating the microwave to control the amount of the introduced epoxy group, It is effective.

본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.The effects described in the following specification which are expected by the technical characteristics of the present invention and the potential effects thereof are handled as described in the specification of the present invention even if they are not explicitly mentioned in the present invention.

도 1은 산화 그래핀의 특정 산소 함유 관능기의 도입 원리를 도식화한 이미지이다.1 is an image schematically illustrating the introduction principle of specific oxygen-containing functional groups of graphene oxide.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 산화 그래핀의 합성 방법을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for synthesizing an oxide graphene of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The drawings described in the present invention are provided by way of example so that a person skilled in the art can sufficiently convey the idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention.

또한 본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In addition, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used in the present invention have the same meanings as those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, Description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter will be omitted.

또한 본 발명에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것을 의미한다.Also, the singular forms of the terms used in the present invention are intended to include plural forms unless otherwise indicated.

또한 본 발명에서 특별한 언급 없이 불분명하게 사용된 %의 단위는 중량%를 의미한다.Also, units of% used unclearly in the present invention means weight percent.

본 발명은 보다 높은 함량의 에폭시기를 가지는 산화 그래핀의 합성 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 산화 그래핀의 에폭시기 도입량을 제어하는 방법에 관한 것이다. 상세하게, 본 발명에서는 과초산을 그래핀(또는 산화 그래핀)과 혼합하고 그 혼합물에 마이크로웨이브를 조사함으로써, 산화 그래핀의 에폭시기 함량을 극대화하거나 이를 조절함으로써 산화 그래핀의 에폭시기 도입량을 제어하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a process for the synthesis of graphene oxide having a higher content of epoxy groups. Specifically, the present invention relates to a method for controlling the amount of epoxy group introduced into graphene oxide. Specifically, in the present invention, the amount of epoxy group introduced into the graphene oxide (graphene oxide or graphene oxide) is controlled by maximizing or controlling the epoxy group content of the graphene oxide by mixing the mixture with graphene ≪ / RTI >

상기 과초산은 애폭시기 도입량을 현저히 증가시키기 위해 사용되는 원료 물질이며, 상기 마이크로웨이브의 조사는 에폭시기 도입 반응을 보다 효과적으로 유도하기 위한 것이다.The peracetic acid is a raw material used to significantly increase the introduction amount of the avalanche period, and irradiation of the microwave is intended to more effectively induce an epoxy group introduction reaction.

따라서 본 발명을 통해 산화 그래핀의 에폭시기 함량을 조절할 수 있으며, 이의 함량을 극대화할 수 있음에 따라, 산화 그래핀의 물 등에 대한 분산성 특성을 효율적으로 제어할 수 있다.Therefore, the epoxy group content of the graphene oxide can be controlled through the present invention and the content thereof can be maximized, so that the dispersibility characteristics of the graphene oxide can be efficiently controlled.

본 발명의 산화 그래핀의 에폭시기 도입량을 제어하는 방법은 a) 그래핀과 과초산을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 b) 상기 혼합물에 마이크로웨이브를 조사하여 상기 그래핀에 에폭시기를 도입하는 단계를 포함한다.The method for controlling the amount of epoxy group introduced into the graphene oxide of the present invention includes the steps of: a) preparing a mixture by mixing graphene and peracetic acid, and b) irradiating the mixture with microwave to introduce an epoxy group into the graphene .

본 발명에서 과초산이 사용됨으로써 그래핀에 도입되는 에폭시기의 함량이 현저히 증가된다. 특히 과초산이 사용되지 않을 경우, 그래핀에 도입되는 에폭시기의 함량이 과초산이 사용되지 않는 경우 대비 상대적으로 매우 낮다. 예컨대 초산 등의 일반적인 산화물로는 그래핀에 도입되는 에폭시기의 함량이 과초산과 비교하여 상대적으로 크지 않으며, 일반적인 산화에 사용되는 과산화물인 과산화수소 등으로도 상기 에폭시기의 함량이 현저히 저하된다.The use of peracetic acid in the present invention significantly increases the content of epoxy groups introduced into graphene. Especially when peracetic acid is not used, the content of epoxy group introduced into graphene is relatively low as compared with the case where peracetic acid is not used. For example, as a general oxide such as acetic acid, the content of epoxy group introduced into graphene is not relatively large as compared with that of peracetic acid, and the content of the epoxy group is remarkably lowered even with hydrogen peroxide which is a peroxide used for general oxidation.

본 발명에서 상기 그래핀과 과초산의 중량비는 에폭시기 등의 산소 함유 관능기가 도입될 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 예컨대 1~10:10,000일 수 있다.In the present invention, the weight ratio of graphene to peracetic acid is not particularly limited as long as an oxygen-containing functional group such as an epoxy group can be introduced, and may be, for example, 1 to 10: 10,000.

본 발명에서 상기 과초산은 수용액상으로 물에 혼합되어 사용될 수 있으며, 이에 따라 과초산 수용액과 그래핀(또는 산화 그래핀)이 혼합되고 마이크로웨이브가 조사되어 상기 그래핀에 에폭시기가 도입될 수 있다. 따라서 상기 a) 단계와 상기 b) 단계의 혼합물은 물을 더 포함하는 수상에서 마이크로웨이브 조사에 의한 에폭시기 도입 반응이 수행될 수 있다. 즉, 상기 a) 단계 및 상기 b) 단계에서, 과초산은 물을 더 포함하는 과초산 수용액으로 혼합물에 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 과초산 수용액의 농도는 크게 제한되지 않으나, 예컨대 5~60 중량%의 과초산 수용액인 것일 수 있다.In the present invention, the peracetic acid may be mixed with water as an aqueous solution, and thus an aqueous solution of peracetic acid may be mixed with graphene (or oxidized graphene), and an epoxy group may be introduced into the graphene by irradiation of a microwave. Therefore, the mixture of steps a) and b) may be subjected to an epoxy group introduction reaction by microwave irradiation in an aqueous phase further containing water. That is, in steps a) and b), the peracetic acid can be mixed and used in an aqueous solution of peracetic acid containing water. The concentration of the peracetic acid aqueous solution is not particularly limited, but may be, for example, 5 to 60% by weight aqueous solution of peracetic acid.

본 발명에서 상기 혼합물은 초산을 더 포함하여 에폭시기 도입 반응이 수행될 수 있다. 따라서 바람직한 일 예로, 상기 혼합물은 과초산 및 초산을 포함하는 혼합산 용액으로 사용될 수 있다.In the present invention, the mixture may further contain acetic acid to carry out an epoxy group introduction reaction. Thus, as a preferred example, the mixture may be used as a mixed acid solution comprising peracetic acid and acetic acid.

본 발명에서 상기 마이크로웨이브의 조사는 그래핀에 에폭시기의 도입을 위한 필수 구성이며, 마이크로웨이브 조사가 수행되지 않을 경우, 과초산을 사용하더라도 그래핀, 특히 산화 그래핀에 도입되는 에폭시기 함량 및 도입 효율이 매우 낮다.In the present invention, irradiation of the microwave is an essential component for introducing an epoxy group into graphene. When microwave irradiation is not performed, the amount of epoxy group introduced into graphene, particularly graphene oxide and the introduction efficiency Is very low.

본 발명에서 마이크로웨이브의 조사 세기는 에폭시기 등의 산소 함유 관능기가 도입될 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들면 30~2,000 W일 수 있지만 이에 본 발명이 제한되지 않는다.In the present invention, the irradiation intensity of the microwave is not particularly limited as long as an oxygen-containing functional group such as an epoxy group can be introduced. For example, it may be 30 to 2,000 W, but the present invention is not limited thereto.

또한 마이크로웨이브의 조사 시간은 에폭시기 등의 산소 함유 관능기가 도입될 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들면 10 초~24 시간일 수 있지만 이에 본 발명이 제한되지 않는다. 상기 마이크로웨이브는 300 MHz~30 GHz의 주파수를 가지는 전자파를 의미한다.Also, the irradiation time of the microwave is not limited so long as an oxygen-containing functional group such as an epoxy group can be introduced. For example, it may be 10 seconds to 24 hours, but the present invention is not limited thereto. The microwave means an electromagnetic wave having a frequency of 300 MHz to 30 GHz.

본 발명은 또한 마이크로 조사 단계 이후, 즉, 상기 b) 단계 이후에 c) 에폭시기가 도입된 산화 그래핀을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 c) 단계는 공지된 다양한 방법을 통하여 수행될 수 있으나, 구체적으로, 원심분리 등의 분획분리법을 이용하여 산화 그래핀을 분리 및 수득할 수 있다. 또한 상기 c) 단계 이후에 증류수 등을 이용하여 중성화가 될 때까지 1~5 회 정도 수차례 세척하는 단계가 더 수행될 수 있다.The present invention may further comprise the step of c) recovering the oxidized graphene to which the epoxy group has been introduced after the micro-irradiation step, that is after step b). The step c) can be carried out by various known methods, but specifically, the graphene oxide can be separated and obtained by fractionation such as centrifugation. Further, after the step c), washing may be performed several times about one to five times until neutralization is performed using distilled water or the like.

본 발명에서 그래핀은 본 기술분야에서 사용되는 일반적인 그래핀을 의미하며, 산화되지 않은 그래핀, 환원된 그래핀, 산화 그래핀 모두 사용 가능하다. 본 발명에서 기 산화된 산화 그래핀을 그래핀의 출발 물질로 사용하는 경우, 출발 물질인 상기 그래핀은 산화 그래핀의 제조에 효과적인 것으로 알려진 modified Hummer’s method(W. S. Hummers and R. E. Offeman, J. Am. Chem. Soc, 1958, 80, 1339.) 등에 의해 제조될 수 있다.In the present invention, graphene means a general graphene used in the art, and unoxidized graphene, reduced graphene, and oxidized graphene can be used. When the oxidized graphene graphene is used as the starting material of graphene in the present invention, the graphene, which is the starting material, is modified by the modified Hummer's method (WS Hummers and RE Offeman, J. Am. Chem. Soc., 1958, 80, 1339.).

본 발명의 방법으로 제조된 에폭시기가 도입된 산화 그래핀은 합성 과정에서 특정 산소기의 양을 조절 할 수 있음에 따라, 목적 용도에 상응하는 산화 그래핀 기반의 기능화가 가능하고, 따라서 산화 그래핀의 분산성 등의 다양한 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The oxide graphene prepared by the method of the present invention can control the amount of a specific oxygen group during the synthesis process and thus can function as an oxide graphene based on the purpose of use, It is possible to improve various properties such as dispersibility and the like.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the present invention is described in more detail with reference to the following Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following Examples.

산화 Oxidation 그래핀의Grapina 제조 Produce

그래파이트 5 g을 NaNO3 2 g 및 황산 375 ㎖와 함께 원형 플라스크에 넣은 후, 플라스크 전체를 얼음수조에 넣어 0℃ 저온을 유지하고 250 rpm으로 교반시키면서 산화제인 KMnO4 22 g을 조금씩 넣어주었으며, 이후 2 시간 정도 교반하였다. 이후 30℃의 오일 수조로 바꾸어 준 후 72 시간 정도 교반하였다. 이때 용액의 색이 보라색 빛을 띠는 점도 높은 슬러리의 형태로 바뀌게 된다. 이후 황산 수용액(5 wt%) 700 ㎖를 조금씩 넣어준 후 과산화수소 20 ㎖ 넣어서 전체 반응을 종결시켰다. 그리고 원심분리기를 통해 합성된 산화 그래핀을 분리하고 유리솜 필터를 이용하여 반응하지 않은 그래파이트를 제거하였다. 이후 1M HCl 수용액을 이용하여 5차례 원심분리를 이용하여 세척해 주었으며, 3차 증류수로 추가 세척하여 전체 용액이 중성이 될 때까지 원심분리기로 세척하고 건조하여 산화 그래핀(GO)을 제조하였다.5 g of graphite was put into a round flask together with 2 g of NaNO 3 and 375 ml of sulfuric acid. The entire flask was placed in an ice water bath, and the mixture was stirred at 250 rpm while keeping the temperature at 0 캜. 22 g of KMnO 4 as an oxidant was added little by little Followed by stirring for about 2 hours. Thereafter, the reaction mixture was poured into an oil bath at 30 DEG C and stirred for about 72 hours. At this time, the color of the solution changes to a form of a highly viscous slurry having a purple light. Then 700 ml of aqueous sulfuric acid solution (5 wt%) was added little by little and 20 ml of hydrogen peroxide was added to complete the reaction. Then, the oxidized graphene synthesized through a centrifugal separator was separated and unreacted graphite was removed using a glass filter. Thereafter, the cells were washed five times using 1M HCl aqueous solution and then washed with a third distilled water, washed with a centrifuge until the whole solution became neutral, and dried to prepare graft oxide (GO).

에폭시기가 과량 도입된 산화 Oxidation of excessively introduced epoxy groups 그래핀의Grapina 제조 Produce

상기에서 제조된 산화 그래핀 20 mg을 과초산 수용액(32 wt%) 100 ㎖에 넣은 후 1 시간 동안 교반시켰다. 교반된 혼합물에 마이크로웨이브 조사 장비로 2.45 GHz의 주파수의 마이크로웨이브를 30 W의 세기(Power)로 7 시간 동안 조사하여 산화시켰다. 이어서 원심분리기로 20,000 rpm으로 20 분 동안 분리하여 가라앉히고 상층액을 버린 후 증류수를 이용하여 전체 용액이 중성화가 될 때까지 5 회 세척하고 건조하여 에폭시기가 과량 도입된 산화 그래핀(GO_peracetic acid)을 제조하였다.20 mg of the above-prepared graphene oxide was added to 100 ml of an aqueous solution of peracetic acid (32 wt%) and stirred for 1 hour. The microwave of the frequency of 2.45 GHz was irradiated to the agitated mixture by microwave irradiation equipment for 7 hours at a power of 30 W to oxidize. After centrifugation at 20,000 rpm for 20 minutes, the supernatant was discarded, and the solution was washed five times with distilled water until the solution was neutralized. The resulting solution was dried to obtain GO_peracetic acid, which was excessively introduced with an epoxy group. .

상기 에폭시기가 과량 도입된 산화 그래핀의 에폭시기 도입 정도를 측정하기 위해 용액을 진공오븐에 건조시킨 이후 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)으로 분석을 진행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 수록하였다.The solution was dried in a vacuum oven and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to measure the degree of epoxy group introduction of the graft oxide into which the epoxy group was excessively introduced. Respectively.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

과초산 대신 초산을 이용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 산화 그래핀(GO_acetic acid)을 제조하였으며, 이를 실시예 1과 동일한 분석 방법으로 분석하여 그 결과를 하기 표 1에 수록하였다.(GO_acetic acid) was prepared in the same manner as in Example 1 except that acetic acid was used instead of acetic acid. The result was analyzed by the same analytical method as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.

[비교예 2] [Comparative Example 2]

과초산 대신 물을 이용(과초산 수용액 대신 물을 이용)한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하여 산화 그래핀(GO_H2O)을 제조하였으며, 이를 실시예 1과 동일한 분석 방법으로 분석하여 그 결과를 하기 표 1에 수록하였다.(GO_H 2 O) was prepared in the same manner as in Example 1 except that water (instead of acetic acid aqueous solution and water) was used in place of acetic acid. The resultant graphene oxide (GO_H 2 O) was analyzed by the same analytical method as in Example 1 And the results are shown in Table 1 below.

Functional groupFunctional group 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 GOGO GO_peracetic acidGO_peracetic acid GO_acetic acidGO_acetic acid GO_H2OGO_H 2 O C-CC-C 100100 100100 100100 100100 C-OC-O 6868 9898 8585 8080

상기 표 1은 실시예 1, 비교예 2, 비교예 2에서 제조된 산화 그래핀의 에폭시기(C-O) 함량을 나타낸 것으로, 상기 에폭시기(C-O)의 값은 C-C 결합의 상대적 비로서 결정된 값(C-C 결합을 100으로 기준하여 결정된 값)이다.Table 1 shows the epoxy group (CO) content of the graphene oxide prepared in Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 2. The value of the epoxy group (CO) is a value determined as a relative ratio of CC bonding Is a value determined on the basis of 100).

그 결과, 표 1에서와 같이, 과산화물이 아닌 초산 등의 산화물이 사용된 비교예 1의 경우, 에폭시기의 도입량은 C-C 결합 단위 기준 85%로 적게 일어나며. 또한 비교예 2와 같이 물이 사용된 경우, C-C 결합 단위 기준 80%로 적게 일어났다. 반면 실시예 1의 과초산이 사용된 경우, 에폭시기의 도입량은 C-C 결합 단위 기준 98%로 비교예 1, 비교예 2와 비교하여 매우 높음을 알 수 있다.(C-O 결합 단위 수/ C-C 결합 단위 수)As a result, as shown in Table 1, in Comparative Example 1 where an oxide such as acetic acid instead of peroxide was used, the introduction amount of the epoxy group was as low as 85% based on the C-C bonding unit. Also, when water was used as in Comparative Example 2, it was less than 80% based on the C-C bonding unit. On the other hand, when the peracetic acid of Example 1 was used, the introduction amount of the epoxy group was 98% based on the CC bonding unit, which is much higher than that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. (Number of CO bonding units / number of CC bonding units )

따라서 그래핀의 산화 시 과초산을 이용할 경우, 전체적인 산소 함유 관능기의 도입량이 증가하는 것을 알 수 있으며, 특히 에폭시기의 도입량이 보다 현저히 증가하는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the introduction amount of the oxygen-containing functional group as a whole increases when graphene is oxidized and acetic acid is used, and in particular, the introduction amount of the epoxy group is remarkably increased.

Claims (6)

a) 산화 그래핀 및 과초산 수용액을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계 및
b) 상기 혼합물에 마이크로웨이브를 조사하여 상기 그래핀에 에폭시기를 도입하는 단계를 포함하며,
상기 b) 단계에서, 마이크로웨이브의 조사 세기가 30~2,000 W이고 조사 시간이 10 초~24 시간이며,
상기 과초산 수용액은 과초산을 5~60 중량%의 농도로 포함하는, 산소 함유 관능기 중 에폭시기 도입량이 극대화된 산화 그래핀의 합성 방법.
a) preparing a mixture comprising an oxidized graphene and an aqueous peracetic acid solution; and
b) introducing an epoxy group into the graphene by irradiating microwave to the mixture,
In the step b), the irradiation intensity of the microwave is 30 to 2,000 W and the irradiation time is 10 to 24 hours,
Wherein the peracetic acid aqueous solution contains peracetic acid in a concentration of 5 to 60% by weight, wherein the amount of epoxy group introduced in the oxygen-containing functional group is maximized.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계에서 상기 그래핀과 과초산의 중량비는 1~10:10,000인 산소 함유 관능기 중 에폭시기 도입량이 극대화된 산화 그래핀의 합성 방법.
The method according to claim 1,
A method for synthesizing graphene grains in which the amount of epoxy groups introduced is maximized in an oxygen-containing functional group having a weight ratio of graphene and peracetic acid of 1 to 10: 10,000.
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