KR102151983B1 - Manufacturing method of graphene oxides - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흑연과 금속 탄산염을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함하는 산화그래핀 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 산화그래핀 제조방법은 강산을 이용하지 않으면서도 단시간 내에 산화그래핀을 제조할 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a method for producing graphene oxide comprising the step of heat-treating by mixing graphite and metal carbonate, and the method for producing graphene oxide according to the present invention can produce graphene oxide in a short time without using a strong acid. There is an advantage.

Description

산화그래핀 제조방법{Manufacturing method of graphene oxides}Graphene oxide manufacturing method {Manufacturing method of graphene oxides}

본 발명은 금속 탄산염을 이용하여 산화그래핀을 제조하는 산화그래핀 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing graphene oxide for producing graphene oxide using a metal carbonate.

그래핀은 탄소원자가 sp2결합으로 벌집 형태의 구조를 갖는 신소재를 의미한다. 이러한 그래핀은 투명성, 전기전도성, 열전도성 및 두께 대비 기계강도가 우수한 장점이 있으며, 표면적 또한 넓은 장점이 있다. 이러한 장점에 따라 그래핀은 첨단 전자소자, 센서, 슈퍼 커패시터 및 태양전지 등의 다양한 첨단분야에 활용되고 있어, 관련 연구가 활발히 수행되고 있다. Graphene refers to a new material that has a honeycomb-shaped structure through sp 2 bonds of carbon atoms. Such graphene has advantages in transparency, electrical conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength compared to thickness, and has a wide surface area. According to these advantages, graphene is being used in various advanced fields such as advanced electronic devices, sensors, super capacitors, and solar cells, and related research is being actively conducted.

이러한 그래핀의 생산 방법은 크게 기계적 박리법, 화학기상증착법, 에픽택셜성장법, 화학적 환원방법이 있다. 이들 중 저렴한 비용으로 상대적으로 대량 생산이 가능한 방법은 화학적 환원법이다. 구체적으로 화학적 환원법은 흑연을 산화시켜 산화그래핀을 제조한 뒤, 이를 다시 환원함으로써 환원 산화그래핀(Reduced graphene oxide, RGO)을 생산할 수 있으며, 공정의 특성상 그래핀의 대량 생산이 용이한 장점이 있다.Methods of producing such graphene are largely classified into a mechanical exfoliation method, a chemical vapor deposition method, an epitaxial growth method, and a chemical reduction method. Among these, the method that can be produced in a relatively large quantity at low cost is the chemical reduction method. Specifically, the chemical reduction method oxidizes graphite to produce graphene oxide, and then reduces it again to produce reduced graphene oxide (RGO). Due to the nature of the process, it is easy to mass-produce graphene. have.

종래 산화그래핀을 제조하기 위한 방법으로는 Hummer법(Hummer’s method) 또는 Brodie법(Brodie’s method)가 있으며, 최근에는 Hummer법을 개량한 개량 Hummer법(Modified Hummer’s method)를 이용하는 것이 통상적이었다. Conventional methods for producing graphene oxide include the Hummer's method or the Brodie's method, and recently, it has been common to use the Modified Hummer's method, which is an improved Hummer method.

그러나 기존의 방법을 이용하는 경우, 진한 황산 또는 질산 상에서 산화반응을 수행하여 고농도의 황산 처리가 문제될 수 있으며, 진한 황산과 물과의 발열반응에 의해 폭발 위험이 있고, 많은 양의 폐수가 발생하는 이유로 정제공정이 매우 복잡해지는 문제점이 있다. However, in the case of using the existing method, the oxidation reaction is carried out over concentrated sulfuric acid or nitric acid, which may cause a problem of high concentration sulfuric acid treatment, and there is a risk of explosion due to an exothermic reaction between concentrated sulfuric acid and water, For this reason, there is a problem that the purification process becomes very complicated.

이에, 선행기술(CARBON 2013, 64, pp. 225~229)에서는 개선된 개량 Hummer법을 제공하는 것을 목적으로 하나, 여전히 진한 황산을 이용하여 환경문제를 유발하는 문제점이 있다. Accordingly, the prior art (CARBON 2013, 64, pp. 225-229) aims to provide an improved improved Hummer method, but there is still a problem of causing environmental problems by using concentrated sulfuric acid.

CARBON 2013, 64, pp. 225~229CARBON 2013, 64, pp. 225~229

본 발명의 목적은 고농도의 산성용액을 이용하지 않으면서도 산화그래핀을 제조할 수 있는 산화그래핀 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a graphene oxide production method capable of producing graphene oxide without using a high concentration acidic solution.

본 발명의 다른 목적은 단시간 내에 산화그래핀을 경제적으로 제조할 수 있는 산화그래핀 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing graphene oxide which can economically produce graphene oxide within a short time.

본 발명의 또 다른 목적은 불순물이 쉽게 세정되어 세정과정이 간소화되며, 불순물을 거의 포함하지 않는 산화그래핀 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing graphene oxide, which simplifies the cleaning process because impurities are easily cleaned, and hardly contains impurities.

본 발명의 또 다른 목적은 건식공정으로 액체상 폐기물의 배출을 최소화한 산화그래핀 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing graphene oxide that minimizes the discharge of liquid waste through a dry process.

본 발명의 또 다른 목적은 단층의 산화그래핀을 제조할 수 있는 산화그래핀 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing graphene oxide capable of producing a single layer of graphene oxide.

본 발명의 또 다른 목적은 결함이 최소화된 고품질의 산화그래핀 및 환원 산화그래핀을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide high-quality graphene oxide and reduced graphene oxide with minimal defects.

본 발명에 따른 산화그래핀의 제조방법은 흑연과 금속 탄산염을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함한다. The method for producing graphene oxide according to the present invention includes a step of heat treatment by mixing graphite and metal carbonate.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에 있어, 상기 열처리하는 단계는 건식 공정으로 수행될 수 있다.In the method for manufacturing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the heat treatment may be performed by a dry process.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에 있어, 상기 열처리하는 단계의 열처리는 500 내지 1200 ℃에서 수행될 수 있다. In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the heat treatment in the heat treatment step may be performed at 500 to 1200°C.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에 있어, 상기 열처리단계에서 혼합되는 흑연 : 금속 탄산염의 중량비는 1:1 내지 10일 수 있다.In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the weight ratio of graphite: metal carbonate mixed in the heat treatment step may be 1:1 to 10.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에 있어, 상기 금속 탄산염에 포함되는 금속은 1족 금속일 수 있다.In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the metal included in the metal carbonate may be a Group 1 metal.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에 있어, 상기 열처리단계는 10분 이상 수행될 수 있다. In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the heat treatment step may be performed for 10 minutes or more.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에 있어, 상기 열처리단계 후 생성된 1차 산화물을 0.5 내지 5 중량% 무기산 수용액으로 세정하는 세정단계를 더 포함할 수 있다.In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, a washing step of washing the primary oxide generated after the heat treatment step with 0.5 to 5% by weight aqueous inorganic acid solution may be further included.

본 발명은 또한 산화그래핀을 제공하며, 본 발명에 따른 산화그래핀은 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법으로 제조된 것일 수 있다. The present invention also provides graphene oxide, and the graphene oxide according to the present invention may be prepared by a method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀은 산화그래핀에 포함된 탄소/산소 원자 비율이 1.75 이상일 수 있다.Graphene oxide according to an embodiment of the present invention may have a carbon/oxygen atom ratio of 1.75 or more contained in graphene oxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀 제조방법에서 상기 산화그래핀은 물 1 ㎖에 분산된 산화그래핀 1 ㎎을 기준으로 한 제타전위가 -20 내지 -50 mV일 수 있다.In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the graphene oxide may have a zeta potential of -20 to -50 mV based on 1 mg of graphene oxide dispersed in 1 ml of water.

본 발명은 또한 환원 산화그래핀 제조방법을 제공하며, 본 발명에 따른 환원 산화그래핀 제조방법은 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법으로 제조된 산화그래핀을 환원하는 단계를 포함하여 제조된 것일 수 있다. The present invention also provides a method for producing reduced graphene oxide, and the method for producing reduced graphene oxide according to the present invention includes the step of reducing graphene oxide prepared by the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention. It may be manufactured by.

본 발명은 흑연과 금속 탄산염을 건식공정 하에서 열처리함으로써 고농도의 산성용액을 이용하지 않으면서도, 단시간 내에 산화그래핀을 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래 Hummer’s method를 제외한 산화그래핀의 제조에서 찾아보기 어려웠던 단층 산화그래핀을 제조할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 1차적으로 생성된 산화물에 포함되는 생성물은 금속 이온을 포함하여, 불순물의 세정이 쉬운 장점이 있다. The present invention has the advantage that graphene oxide can be prepared within a short time without using a high concentration acidic solution by heat-treating graphite and metal carbonate under a dry process. In addition, there is an advantage of being able to manufacture single-layer graphene oxide, which was difficult to find in the production of graphene oxide except for the conventional Hummer's method. Furthermore, since the product contained in the primarily generated oxide includes metal ions, it is easy to clean impurities.

도 1은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 산화그래핀의 표면을 분석하여 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 산화그래핀의 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) 분석을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 산화그래핀의 라만 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 산화그래핀의 X선 회절 스펙트럼(XRD)을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 산화그래핀의 열 안정성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 산화그래핀의 FT-IR을 측정하고 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예, 비교예 및 이들을 각각 열처리를 통해 환원하여 제조된 환원그래핀으로 제조된 접촉각, 반사율 및 흡광도를 측정하고 이를 도시한 것이다.
1 is a diagram illustrating the surface of graphene oxide prepared according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis of graphene oxide according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
3 shows Raman spectra of graphene oxide according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
4 shows an X-ray diffraction spectrum (XRD) of graphene oxide according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
5 shows the thermal stability of graphene oxide according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
6 is a graph showing and measuring FT-IR of graphene oxide according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, a comparative example, and measuring contact angles, reflectances, and absorbances made of reduced graphene prepared by reducing them through heat treatment, respectively.

이하 본 발명에 따른 산화그래핀 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 이때, 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 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, a method for producing graphene oxide according to the present invention will be described in detail. At this time, unless there are other definitions in the technical and scientific terms used, they have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and unnecessarily obscure the subject matter of the present invention in the following description. Description of possible known functions and configurations will be omitted.

또한 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.In addition, the singular form used in the specification and the appended claims may be intended to include the plural form unless otherwise indicated in the context.

본 발명에서 특별한 언급 없이 사용된 % 및 비(ratio)의 단위는 중량% 및 중량비를 의미하며, 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.The units of% and ratio used without particular mention in the present invention mean weight% and weight ratio, and unless otherwise defined, it means the weight% that any one component of the total composition occupies in the composition.

본 발명에 따른 산화그래핀의 제조방법은 흑연과 금속 탄산염을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함한다. The method for producing graphene oxide according to the present invention includes a step of heat treatment by mixing graphite and metal carbonate.

본 발명은 산화그래핀의 제조방법을 제공하며, 본 발명에 따른 산화그래핀의 제조방법은 흑연과 금속 탄산염을 혼합하여 열처리하는 단계를 포함한다. The present invention provides a method for producing graphene oxide, and the method for producing graphene oxide according to the present invention includes a step of heat treatment by mixing graphite and a metal carbonate.

본 발명에 따른 산화그래핀 제조방법은 황산, 질산 또는 인산 등과 같은 강산을 이용하지 않으면서도, 단시간 내에 산화그래핀의 제조가 가능하고, 불순물의 제거가 용이한 장점이 있다.The method for producing graphene oxide according to the present invention has advantages in that it is possible to produce graphene oxide within a short time without using a strong acid such as sulfuric acid, nitric acid or phosphoric acid, and that impurities can be easily removed.

구체적으로, 종래 널리 알려진 Hummer’s method 등은 진한 황산과 같은 용매 상에서 산화반응을 수행함으로써, 폐액으로 배출되는 진한 황산의 처리가 어렵고, 이를 희석하는 과정에서 환경문제를 유발하는 문제점이 있다. 나아가, 통상적으로 사용되는 Hummer’s method 등은 최소 2시간, 통상적으로 8 시간 이상의 긴 반응시간을 필요로 하여, 산화그래핀의 합성에 장시간이 소요되는 문제점이 있으며, 진한 황산을 용매로 이용하는 경우 제조되는 산화그래핀에 황이 0.05 내지 0.5 % 가량 불순물로 포함될 수 있는 문제점이 있다. Specifically, conventionally known Hummer's method, etc., by performing an oxidation reaction in a solvent such as concentrated sulfuric acid, it is difficult to treat concentrated sulfuric acid discharged as a waste liquid, and causes environmental problems in the process of dilution. Furthermore, the commonly used Hummer's method requires a long reaction time of at least 2 hours, typically 8 hours or more, and has a problem that it takes a long time to synthesize graphene oxide, and is produced when concentrated sulfuric acid is used as a solvent. There is a problem in that the graphene oxide may contain about 0.05 to 0.5% of sulfur as an impurity.

그러나 본 발명에 의한 산화그래핀 제조방법은 강산을 필요로 하지 않아 폐액의 처리 문제가 발생하지 않으며, 산화그래핀의 생산 시 추가적으로 발생하는 폐액 처리 비용을 절감할 수 있다. 또한, 짧은 시간동안의 열처리로도 산화그래핀의 제조가 가능하여 단기간 내에 다량의 산화그래핀을 생산할 수 있는 장점이 있다. 나아가 본 발명에 의한 산화그래핀 제조방법은 흑연의 열처리 후 포함되는 불순물이 금속 산화물이어서, 비교적 세정이 용이하여, 세정과정의 일부 생략으로도 순도 높은 산화그래핀을 생산할 수 있는 장점이 있다.However, the method for producing graphene oxide according to the present invention does not require a strong acid, so that a waste liquid treatment problem does not occur, and a waste liquid treatment cost additionally generated during the production of graphene oxide can be reduced. In addition, since it is possible to manufacture graphene oxide even by heat treatment for a short time, there is an advantage that a large amount of graphene oxide can be produced within a short period of time. Further, the method for producing graphene oxide according to the present invention has the advantage of being able to produce graphene oxide with high purity even if the impurities contained after the heat treatment of graphite are metal oxides, so that cleaning is relatively easy, and a part of the cleaning process is omitted.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에서 상기 열처리하는 단계는 건식 공정으로 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법은, 상술한 강산 용매 없이 건식 공정으로 산화 반응을 수행함으로써 강산에 의한 환경 오염문제를 예방하고, 폐액을 최소화할 수 있는 장점이 있다. In the method for manufacturing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the heat treatment may be performed by a dry process. The graphene oxide production method according to an embodiment of the present invention has an advantage of preventing environmental pollution problems caused by strong acids and minimizing waste liquid by performing an oxidation reaction in a dry process without the above-described strong acid solvent.

또한, 종래 산화 그래핀의 제조로 Hummer’s method가 다수 이용된 것은, 강산을 이용한 환경문제 등에도 불구하고 단층의 산화그래핀을 제조할 수 있는 장점이 있기 때문이었다. 그러나 본 발명에 의한 산화 그래핀 제조방법은 건식 공정으로 강산 폐수의 배출 없이도, 단층의 산화그래핀을 제조할 수 있는 장점이 있으며, 이러한 단층의 산화 그래핀으로 추후 제조되는 환원 산화그래핀의 비표면적 및 전기 전도도 등의 특성을 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, a number of Hummer's methods have been used for the production of conventional graphene oxide because it has the advantage of being able to manufacture a single layer of graphene oxide despite environmental problems using strong acids. However, the method for producing graphene oxide according to the present invention has the advantage of being able to produce a single layer of graphene oxide without discharge of strong acid wastewater by a dry process, and the ratio of reduced graphene oxide to be produced later with such a single layer of graphene oxide. There is an advantage of being able to remarkably improve properties such as surface area and electrical conductivity.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에서 상기 열처리 하는 단계의 열처리는 500 내지 1200 ℃, 구체적으로는 600 내지 1000 ℃, 더욱 구체적으로는 700 내지 900 ℃일 수 있다. 상술한 온도 범위에서 산화그래핀의 합성 효율을 향상시키면서도, 지나치게 고온에 의한 산화그래핀의 생산효율 저하를 예방할 수 있는 장점이 있다.Specifically, in the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the heat treatment in the heat treatment step may be 500 to 1200°C, specifically 600 to 1000°C, and more specifically 700 to 900°C. While improving the synthesis efficiency of graphene oxide in the above-described temperature range, there is an advantage of preventing a decrease in production efficiency of graphene oxide due to excessively high temperature.

상기 열처리 단계에서 분위기(atmosphere)는 산소를 포함하는 분위기라면 제한받지 사용될 수 있으며, 비한정적인 일 예로 공기일 수 있다.In the heat treatment step, the atmosphere may be used without limitation as long as it is an atmosphere containing oxygen, and may be air as a non-limiting example.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에서, 상기 열처리단계에서 혼합되는 흑연 : 금속 탄산염의 중량비는 1:1 내지 10, 구체적으로는 1:1 내지 6, 더욱 구체적으로는 1:1 내지 4일 수 있다. 상술한 범위에서 산화그래핀의 생산 수율을 높이면서도, 과도한 금속 탄산염 함량으로 추후 제조되는 산화그래핀에 불순물이 함유되는 문제를 예방할 수 있다. 나아가 금속 탄산염에 포함되는 금속은 1족 금속일 수 있으며, 구체적으로는 리튬, 나트륨 및 칼륨에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로 금속 탄산염은 Li2CO3, Na2CO3 및 K2CO3에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이는 제1족 금속 탄산염의 일 예일뿐이므로, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. In the graphene oxide production method according to an embodiment of the present invention, the weight ratio of the graphite: metal carbonate mixed in the heat treatment step is 1:1 to 10, specifically 1:1 to 6, more specifically 1:1 It may be to 4. While increasing the production yield of graphene oxide within the above-described range, it is possible to prevent a problem in which impurities are contained in graphene oxide to be produced later due to an excessive metal carbonate content. Furthermore, the metal included in the metal carbonate may be a Group 1 metal, specifically one or two or more selected from lithium, sodium and potassium, and more specifically, the metal carbonate is Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 and K It may be one or two or more selected from 2 CO 3 , but this is only an example of a Group 1 metal carbonate, and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에서, 열처리단계는 흑연의 산화반응에 의해 산화그래핀을 생성할 수 있는 시간 동안 제한 없이 수행할 수 있으며 일례로 10분 이상 수행될 수 있다. 좋게는 10분 내지 120분, 더욱 좋게는 20 내지 80분간 수행될 수 있으나 이는 바람직한 일예일뿐 이에 제한받지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법은 종래 알려진 산화그래핀 제조방법과 달리, 80분 이하의 단시간 반응으로도 종래 강산을 이용한 경우 대비 물성 저하가 발생하지 않는 산화그래핀을 제조할 수 있는 장점이 있다.In the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the heat treatment step may be performed without limitation for a period of time during which graphene oxide can be generated by the oxidation reaction of graphite, and for example, may be performed for 10 minutes or more. Preferably, it may be performed for 10 minutes to 120 minutes, more preferably 20 to 80 minutes, but this is only a preferred example and is not limited thereto. The graphene oxide manufacturing method according to an embodiment of the present invention, unlike the conventionally known graphene oxide manufacturing method, can produce graphene oxide that does not deteriorate physical properties compared to the case of using a conventional strong acid even in a short time reaction of 80 minutes or less. There is an advantage to be able to.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법은 흑연과 금속 탄산염을 혼합하여 단시간 내에 열처리하는 단계를 포함함으로써 강산을 이용하지 않으면서도, 간단한 방법으로 산화그래핀의 제조가 가능한 장점이 있다. In other words, the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention includes the step of heat-treating graphite and metal carbonate in a short time, so that it is possible to produce graphene oxide by a simple method without using a strong acid. There is this.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화 그래핀 제조방법에서, 상기 열처리단계에서 투입되는 흑연은 다양한 입도 범위에서 산화 그래핀 제조반응을 수행할 수 있으며, 본 발명이 흑연의 입도 범위에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 흑연의 입도는 10 내지 40000 ㎛, 더욱 구체적으로는 30 내지 2000 ㎛일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 열처리단계에서 투입되는 금속 탄산염은, 본 발명의 공정 특성 상 반응온도에서 용융되므로, 입자 크기에 제한 없이 산화 그래핀의 제조가 가능하다. In the graphene oxide production method according to an embodiment of the present invention, the graphite input in the heat treatment step may perform a graphene oxide production reaction in various particle size ranges, and the present invention is not limited to the particle size range of graphite. . Specifically, the particle size of the graphite may be 10 to 40000 µm, more specifically 30 to 2000 µm, but the present invention is not limited thereto. In addition, since the metal carbonate introduced in the heat treatment step is melted at the reaction temperature due to the process characteristics of the present invention, it is possible to manufacture graphene oxide without limiting the particle size.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법은 상기 열처리하는 단계 후 열처리를 거쳐 생성된 1차 산화물을 세정하는 세정단계를 더 포함할 수 있다. 이때 세정은 물, C1 내지 C4의 알코올 및 산 수용액에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으며, 통상적으로 세정에 이용되는 용액인 경우 제한 없이 이용이 가능하다. 더욱 좋게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법은, 1차 산화물 내에 포함될 수 있는 불순물인 금속 산화물을 용해하여 제거하기 위한 관점에서 약산성의 세정액을 통해 세정단계를 수행할 수 있다. 구체적으로 상기 1차 산화물에 포함될 수 있는 불순물인 금속 산화물은 Li2O, Na2O 및 K2O에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 염기성의 상술한 금속 산화물의 제거를 위하여 약산성의 세정용액을 이용할 수 있다. 이때 약산성의 세정용액에 포함되는 산 화합물은 구체적으로, 산화그래핀에 불순물이 잔류하는 문제를 예방하기 위하여 염산, 질산, 황산 또는 인산 등의 무기산을 이용할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 더욱 좋게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법에서 상기 세정단계는 0.5 내지 5 중량%, 좋게는 0.5 내지 3 중량%의 무기산 수용액을 통하여 세정을 수행할 수 있으며, 나아가 물과 무기산 수용액을 번갈아가면서 세정에 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The method of manufacturing graphene oxide according to an embodiment of the present invention may further include a cleaning step of cleaning the primary oxide generated through the heat treatment after the heat treatment step. At this time, one or two or more selected from water, C1 to C4 alcohol and acid aqueous solution may be used, and in the case of a solution commonly used for washing, it can be used without limitation. More preferably, the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention may perform a cleaning step through a weakly acidic cleaning solution from the viewpoint of dissolving and removing metal oxide, which is an impurity that may be included in the primary oxide. . Specifically, the metal oxide, which is an impurity that may be included in the primary oxide, may be one or two or more selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O, and a weakly acidic cleaning solution to remove the above-described basic metal oxide You can use In this case, the acid compound included in the weakly acidic cleaning solution may specifically use inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or phosphoric acid to prevent the problem of impurities remaining in graphene oxide, but the present invention is not limited thereto. More preferably, in the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention, the washing step may be performed through an aqueous inorganic acid solution of 0.5 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, and furthermore, water and The inorganic acid aqueous solution may be alternately used for washing, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은 또한 산화그래핀을 제공하며, 본 발명에 의한 산화그래핀은 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법으로 제조된 것일 수 있다. The present invention also provides graphene oxide, and the graphene oxide according to the present invention may be prepared by the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀은 탄소/산소 원자 비율이 0.1 내지 3.0, 더욱 구체적으로는 0.15 내지 2일 수 있다. 또한 pH가 5 내지 6 인 조건에서 산화그래핀의 수용액상의 제타 전위는 -20 내지 -50 mV일 수 있다. 바람직하게는 -30 내지 -50, 보다 바람직하게는 -40 내지 -50일 수 있으나 이에 제한받지 않는다. 이는 종래 다수 이용되던 Hummer’s method 또는 Modified Hummer’s method를 이용해 제조된 산화그래핀과 대비하여, 표면 전위가 유사한 값을 나타내는 것으로 산화반응을 통해 산소 함유 작용기가 그래핀에 도입되었음을 의미한다. 즉, 단시간 내에 강산을 이용하지 않고 산화그래핀을 제조하더라도 종래 방법과 대비하여 제타 전위가 동등한 수준의 산화그래핀이 제조될 수 있고, 이를 통해 전자소자, 코팅소재, 섬유 등 다양한 물품에 용이하게 적용 가능한 소재로 활용될 수 있음을 시사한다.Graphene oxide according to an embodiment of the present invention may have a carbon/oxygen atom ratio of 0.1 to 3.0, more specifically 0.15 to 2. In addition, the zeta potential of the aqueous solution of graphene oxide may be -20 to -50 mV under the condition of pH 5 to 6. Preferably, it may be -30 to -50, more preferably -40 to -50, but is not limited thereto. This means that the oxygen-containing functional groups are introduced into graphene through an oxidation reaction, as compared to graphene oxide prepared using the Hummer's method or the Modified Hummer's method, which has been widely used in the past. That is, even if graphene oxide is produced without using a strong acid within a short period of time, graphene oxide having an equivalent level of zeta potential compared to the conventional method can be produced, and through this, it can be easily applied to various products such as electronic devices, coating materials, and fibers. It suggests that it can be used as an applicable material.

본 발명은 또한 환원 산화그래핀 제조방법을 제공하며, 본 발명에 의한 환원 산화그래핀 제조방법은 본 발명의 일 실시예에 의한 산화그래핀 제조방법으로 제조된 산화그래핀을 환원하는 단계를 포함한다. 이때 환원은 통상적으로 이용되는 산화그래핀의 환원방법인 경우 제한 없이 이용이 가능하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The present invention also provides a method for producing reduced graphene oxide, and the method for producing reduced graphene oxide according to the present invention includes the step of reducing graphene oxide prepared by the method for producing graphene oxide according to an embodiment of the present invention. do. In this case, the reduction can be used without limitation in the case of a method of reducing graphene oxide that is commonly used, and the present invention is not limited thereto.

이하 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래에서 설명하는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. The embodiments described below are only to aid understanding of the invention, and the present invention is not limited to the embodiments.

[실시예 1][Example 1]

평균입도가 2000 ㎛인 흑연 0.5 g과 Li2CO3 2.0 g을 알루미나 도가니에 넣고 잘 섞어준다. 혼합된 흑연과 금속 탄산염 혼합물을 850 ℃에서 30분간 열처리한다. 열처리가 끝난 반응물을 물에 녹이고, 물로 원심분리를 이용하여 한차례 세척한 후, 1 중량% 염산으로 한번 세척한다. 다시 물로 세 번 원심분리를 이용하여 세척하고, 세척이 완료된 산화그래핀을 상온에서 건조시키거나, 물에 분산된 상태로 보관한다. 0.5 g of graphite with an average particle size of 2000 µm and 2.0 g of Li 2 CO 3 were put in an alumina crucible and mixed well. The mixed graphite and metal carbonate mixture was heat-treated at 850° C. for 30 minutes. The reactant after heat treatment is dissolved in water, washed once by centrifugation with water, and washed once with 1% by weight hydrochloric acid. Wash again by centrifugation three times with water, and the washed graphene oxide is dried at room temperature or stored in a dispersed state in water.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, Li2CO3 대신 Na2CO3를 동량 혼합하여 산화그래핀을 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but graphene oxide was prepared by mixing the same amount of Na 2 CO 3 instead of Li 2 CO 3 .

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 같은 방법으로 제조하되, Li2CO3 대신 K2CO3를 동량 혼합하여 산화그래핀을 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but graphene oxide was prepared by mixing the same amount of K 2 CO 3 instead of Li 2 CO 3 .

[비교예 1][Comparative Example 1]

Brodie’s method를 이용하여 산화그래핀을 제조하였으며, 상세한 조건은 표 1로 정리하였다.Graphene oxide was prepared using Brodie's method, and detailed conditions are summarized in Table 1.

[비교예 2][Comparative Example 2]

Hummer’s method를 이용하여 산화그래핀을 제조하였으며, 상세한 조건은 표 1로 정리하였다.Graphene oxide was prepared using the Hummer's method, and detailed conditions are summarized in Table 1.

[비교예 3][Comparative Example 3]

진한 황산을 용매로 이용하며, 과망간산칼륨을 산화제로 이용하는 Modified Hummer’s method를 이용하여 산화그래핀을 제조하였으며, 상세한 조건은 표 1로 정리하였다.Graphene oxide was prepared using a Modified Hummer's method using concentrated sulfuric acid as a solvent and potassium permanganate as an oxidizing agent, and detailed conditions are summarized in Table 1.

[비교예 4][Comparative Example 4]

진한 황산을 용매로 이용하며, 과망간산칼륨 및 질산나트륨을 산화제로 이용하는 Modified Hummer’s method를 이용하여 산화그래핀을 제조하였으며, 상세한 조건은 표 1로 정리하였다.Graphene oxide was prepared using a Modified Hummer's method using concentrated sulfuric acid as a solvent and potassium permanganate and sodium nitrate as oxidizing agents, and detailed conditions are summarized in Table 1.

탄소/산소 원자비율(C/O ratio) 측정Measurement of carbon/oxygen atomic ratio (C/O ratio)

실시예 1 및 비교예 1 내지 4에 의해 제조된 산화그래핀을 원소 분석을 통하여 분석하였으며, 그 결과를 표 1로 나타내었다.Graphene oxide prepared according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 was analyzed through elemental analysis, and the results are shown in Table 1.

이때, 원소 분석기는 Flash 1112, Thermo Fisher Scientific, Germany를 사용하여 측정하였으며, Dynamic flash combustion method 에 의한 각 원소들을 각각 산화하여 TCD detector로 정량하고, 각 원소들은 Column을 통과하여 분리가 되고 산화 그래핀에 포함되어 있는 C, O, H, N 등의 양(%)를 결정하여 원소의 비율을 계산하였다. At this time, the elemental analyzer was measured using Flash 1112, Thermo Fisher Scientific, Germany, and each element was oxidized by the dynamic flash combustion method and quantified with a TCD detector, and each element was separated through a column and graphene oxide. The ratio of elements was calculated by determining the amount (%) of C, O, H, and N contained in.

표 1을 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 산화그래핀의 탄소/산소 원자비율은 진한 황산 등의 산 용매를 사용한 경우와 크게 차이가 나지 않음을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the carbon/oxygen atomic ratio of graphene oxide prepared according to Example 1 of the present invention is not significantly different from the case of using an acid solvent such as concentrated sulfuric acid.

용매menstruum 산화제Oxidant 반응시간Reaction time 불순물impurities 폐액 배출량Waste liquid discharge 탄소/산소 원자비율Carbon/oxygen atomic ratio 실시예 1Example 1 -
(건식공정)
-
(Dry process)
Li2CO3 Li 2 CO 3 30분30 minutes Li2OLi 2 O 약 3 LAbout 3L 1.821.82
실시예 2Example 2 -
(건식공정)
-
(Dry process)
Na2CO3 Na 2 CO 3 30분30 minutes Na2ONa 2 O 약 3 LAbout 3L 0.670.67
실시예 3Example 3 -
(건식공정)
-
(Dry process)
K2CO3 K 2 CO 3 30분30 minutes K2OK 2 O 약 3 LAbout 3L 0.180.18
비교예 1Comparative Example 1 H2SO4,
HNO3
H 2 SO 4,
HNO 3
KClO3 KClO 3 10 시간10 hours ClO2 ClO 2 약 10 LAbout 10L 2.162.16
비교예 2Comparative Example 2 H2SO4 H 2 SO 4 NaNO3,
KMnO4
NaNO 3 ,
KMnO 4
2-8 시간2-8 hours NOx,
Mn2O7
NO x ,
Mn 2 O 7
약 10 LAbout 10L 2.252.25
비교예 3Comparative Example 3 H2SO4 H 2 SO 4 KMnO4 KMnO 4 8 시간8 hours Mn2O7 Mn 2 O 7 약 10 LAbout 10L 1.681.68 비교예 4Comparative Example 4 H2SO4 H 2 SO 4 NaNO3,
KMnO4
NaNO 3 ,
KMnO 4
120 시간120 hours NOx,
Mn2O7
NO x ,
Mn 2 O 7
약 10 LAbout 10L 2.232.23

제타전위Zeta potential 측정 Measure

실시예 1 및 비교예 3에 의해 제조된 산화그래핀의 제타전위를 633nm의 He-Ne 레이저를 이용한 표면 전위 측정기(Zetasizer 3000HS, Malvern; 10mW)를 통해 측정하였다. 구체적으로 실시예 1 및 비교예 3의 산화그래핀을 각각 물에 1mg/mL 농도로 분산된 조건(pH=5.5)에서 제타전위를 측정하였으며, 그 결과를 표 2로 나타내었다.The zeta potential of the graphene oxide prepared according to Example 1 and Comparative Example 3 was measured using a surface potential meter (Zetasizer 3000HS, Malvern; 10mW) using a 633 nm He-Ne laser. Specifically, the zeta potential was measured under conditions in which graphene oxide of Example 1 and Comparative Example 3 was dispersed at a concentration of 1 mg/mL in water (pH=5.5), and the results are shown in Table 2.

제타 전위(mV)Zeta potential (mV) 실시예 1Example 1 -43.5-43.5 비교예 3Comparative Example 3 -44.2-44.2

표 2를 참고하면, 통상적으로 이용되는 Modified Hummer’s method를 이용한 경우와 대비하여 제타 전위에서 큰 차이를 나타내지 않음을 확인할 수 있으며, 이를 토대로 강산을 사용하지 않으면서도 유사한 물성의 산화그래핀을 생산할 수 있음을 확인할 수 있다. 나아가, 실시예와 같이 약산을 이용한 간단한 세척만으로도 순도 높은 산화그래핀을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that there is no significant difference in the zeta potential compared to the case of using the commonly used Modified Hummer's method, and based on this, graphene oxide with similar physical properties can be produced without using a strong acid. can confirm. Furthermore, it can be seen that graphene oxide having high purity can be prepared only by simple washing with a weak acid as in the example.

산화그래핀의Graphene oxide 표면 분석 Surface analysis

실시예 1에 의한 방법으로 제조된 산화그래핀의 표면을 AFM(원자력 현미경), TEM(투과전자현미경) 및 SEM(주사 전자현미경)으로 분석하고 도 1로 나타내었다.The surface of graphene oxide prepared by the method according to Example 1 was analyzed by AFM (atomic force microscope), TEM (transmission electron microscope), and SEM (scanning electron microscope), and is shown in FIG. 1.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 의한 방법으로 제조된 산화 그래핀이 단층으로 형성됨을 확인할 수 있으며, 이는 종래 Hummers method를 제외한 다른 방법에서는 도출하기 어려운 효과로, 단층의 산화 그래핀 제조로 추후 환원 후 더욱 물성이 우수한 그래핀을 제조할 수 있음을 예측할 수 있다. Referring to Figure 1, it can be seen that the graphene oxide prepared by the method according to Example 1 of the present invention is formed as a single layer, which is an effect that is difficult to deduce in other methods except for the conventional Hummers method, and is a single layer of graphene oxide. It can be predicted that graphene having more excellent physical properties can be prepared after reduction by manufacturing.

산화그래핀의Graphene oxide 특성 분석 Characterization

실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 3에 의한 방법으로 제조된 산화그래핀을 C1s XPS(Thermo scientific, ESCA Probe), Raman 분석(Renishaw, 514 nm, Ar+ionlaser), X선 회절분석(Rigaku Ultima IV X-ray diffractometer with Cu Kα radiation at a scanning rate of 5°C min-1), 열안정성 분석 및 FT-IR(FT-IR-2501PC, SHIMADZU)을 통해 분석하고 각각 도 2 내지 도 6으로 나타내었다. Graphene oxide prepared by the method according to Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 3 was C1s XPS (Thermo scientific, ESCA Probe), Raman analysis (Renishaw, 514 nm, Ar + ionlaser), X-ray Analysis through diffraction analysis (Rigaku Ultima IV X-ray diffractometer with Cu Kα radiation at a scanning rate of 5°C min -1 ), thermal stability analysis, and FT-IR (FT-IR-2501PC, SHIMADZU), respectively, Fig. 2 To Figure 6.

도 2 내지 6에서, 1M2X는 실시예 1, 2M2X는 실시예 2, 3M2X는 실시예 3을 의미하며, 2-1M2X, 2-2M2X, 2-3M2X는 흑연 : Na2CO3의 중량비를 달리하여 실험한 것으로, 2-1M2X는 1:1, 2-2M2X는 1:2, 2-3M2X는 1:3의 혼합비로 혼합된 것을 의미한다. In Figures 2 to 6, 1M 2 X refers to Example 1, 2M 2 X refers to Example 2, 3M 2 X refers to Example 3, 2-1M 2 X, 2-2M 2 X, 2-3M 2 X Is a graphite: Na 2 CO 3 experiment with different weight ratios, 2-1M 2 X is 1:1, 2-2M 2 X is 1:2, 2-3M 2 X is mixed at a mixing ratio of 1:3. Means that.

접촉각Contact angle , 반사율 및 흡광도 측정, Reflectance and absorbance measurement

실시예 1과 비교예 3에서 얻어진 MSGO와 H-GO을 400℃ 열처리로 환원하여 각각 환원산화그래핀(MSrGO H-rGO)을 얻고, 이를 시트상으로 형성하여, 이들의 접촉각, 반사율 및 흡광도를 측정하고 도 7로 나타내었다.MSGO and H-GO obtained in Example 1 and Comparative Example 3 were reduced by heat treatment at 400° C. to obtain reduced graphene (MSrGO H-rGO), respectively, and formed in a sheet shape to determine their contact angle, reflectance and absorbance. Measured and shown in Figure 7.

도 2의 결과를 참조해보면, 실시예 1에 의해 제조된 산화그래핀은 비교예 3에 의해 제조된 산화그래핀과 대비하여 탄소-탄소 이중결합이 피크가 산화반응에 의해 형성된 탄소-산소 결합의 피크와 분명히 구분된 형태를 보여주고 있다. 이러한 구분한 형태로 볼 때, 비교예 3은 다양한 형태의 산소 함유 작용기가 폭넓게 그래핀 분자 상에 포함되어 있음을 보여주고 있고, 실시예 1에서는 산소 함유 작용기가 특정 작용기로 제한되어 종류가 보다 적다는 것을 시사하고 있다. 또한, 실시예 1의 산화물에 해당하는 부분의 피크 값이 낮은 것을 볼 때, 비교예 3 대비 상대적으로 산화된 탄소의 숫자는 적으면서도, 그래핀에 표면 영역에 해당하는 탄소-탄소 이중결합의 비율은 높은 것을 확인할 수 있다. 한편, 고농도의 산성용액을 사용하지 않는 실시예 1을 통해서 제조된 산화그래핀이 종래 Hummer’s method를 이용하여 제조된 산화 그래핀과 대비해 물성적인 면에서도 유사한 것을 확인할 수 있다. Referring to the results of Figure 2, the graphene oxide prepared by Example 1 compared to the graphene oxide prepared by Comparative Example 3, the carbon-carbon double bond peak of the carbon-oxygen bond formed by the oxidation reaction. It shows a clearly distinct shape from the peak. In terms of this distinct form, Comparative Example 3 shows that various types of oxygen-containing functional groups are widely included on the graphene molecule, and in Example 1, the oxygen-containing functional groups are limited to specific functional groups, and thus there are fewer types. Suggests that. In addition, when it is seen that the peak value of the portion corresponding to the oxide of Example 1 is low, compared to Comparative Example 3, the number of oxidized carbons is relatively small, but the ratio of carbon-carbon double bonds corresponding to the surface area of graphene Can be confirmed that is high. On the other hand, it can be seen that the graphene oxide prepared in Example 1 in which a high concentration acidic solution is not used is similar in physical properties compared to the graphene oxide prepared using the conventional Hummer's method.

도 3의 결과를 참조해보면, 실시예 1에 의해 제조된 산화 그래핀이 Hummer’s method를 이용하여 제조된 산화 그래핀과 가장 유사한 라만 흡광피크를 나타내고 있다. Referring to the results of FIG. 3, the graphene oxide prepared according to Example 1 shows a Raman absorption peak most similar to the graphene oxide prepared using the Hummer’s method.

도 4의 XRD 결과를 참조해보면, 층간에 산소 작용기가 도입됨에 따라 층간 박리가 발생하여 약 10° 부근에서 산화 그래핀에서 특징적으로 나타나는 회절 피크를 확인할 수 있다. 따라서 도 2 내지 도 4의 결과를 종합해 볼 때 본 발명은 종래 Hummer’s method과 동등한 수준으로 단층 수준의 산화그래핀을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. Referring to the XRD results of FIG. 4, as oxygen functional groups are introduced between layers, delamination occurs, and a diffraction peak characteristic of graphene oxide at about 10° can be confirmed. Accordingly, when the results of FIGS. 2 to 4 are summarized, it can be seen that the present invention can produce graphene oxide at the level of a single layer at the same level as the conventional Hummer's method.

도 5의 열안정성 실험 결과를 참조해 보면, 실시예 1에 의해 생성된 산화그래핀이 비교예 3의 종래 Hummer’s method를 이용하여 제조된 산화 그래핀과 가장 유사한 거동을 나타냄을 확인할 수 있다. Referring to the results of the thermal stability experiment of FIG. 5, it can be seen that the graphene oxide produced by Example 1 exhibits the most similar behavior to the graphene oxide prepared using the conventional Hummer's method of Comparative Example 3.

도 6의 FT-IR 실험 결과를 참조해 보면, 실시예 1 및 비교예 3은 산소 함유 작용기에 의한 다양한 흡광 피크를 공통적으로 보여주고 있으며, 이러한 결과는 상기 도 2 내지 도 4의 결과와 일치하는 것이다. 그러나 실시예 1에 의해 제조된 산화그래핀은 비교예 3에 의해 제조된 산화그래핀과 대비하여 탄소-탄소 이중결합이 피크가 산화반응에 의해 형성된 탄소-산소 결합의 피크와 좀더 구분된 형태를 보여주고 있다. 이러한 구분한 형태로 볼 때, 비교예 3은 다양한 형태의 산소 함유 작용기가 포함되어 있음에 비해 실시예 1에서는 산소 함유 작용기가 특정 작용기로 제한되어 종류가 보다 적다는 것을 시사하고 있으며, 이러한 결과는 도 2의 결과와 일치하는 것이다.Referring to the FT-IR experiment results of FIG. 6, Example 1 and Comparative Example 3 commonly show various absorption peaks due to oxygen-containing functional groups, and these results are consistent with the results of FIGS. 2 to 4. will be. However, the graphene oxide prepared by Example 1 has a more distinct form from the peak of the carbon-oxygen bond formed by the oxidation reaction in the carbon-carbon double bond peak compared to the graphene oxide prepared by Comparative Example 3. Showing. In view of this distinct form, Comparative Example 3 contains various types of oxygen-containing functional groups, whereas Example 1 suggests that the oxygen-containing functional groups are limited to specific functional groups, and thus there are fewer types. This is consistent with the results of FIG. 2.

도 7의 결과로 볼 때, 비교예 3 대비 실시예 1에서 제조된 산화 그래핀의 접촉각이 높은 것을 알 수 있으며, 이러한 결과는 각각 이들을 환원하여 환원산화그래핀을 형성한 경우에도 비슷한 경향으로 나타남을 확인할 수 있다. From the results of FIG. 7, it can be seen that the contact angle of the graphene oxide prepared in Example 1 is higher than that of Comparative Example 3, and these results show a similar tendency even when each of them is reduced to form reduced graphene oxide. can confirm.

반사율 및 흡광도 측면에서 볼 때 본 발명의 실시예에 의해 제조된 산화 그래핀을 환원하여 제조한 환원산화그래핀이 반사율이 낮으면서, 흡광도가 높음을 확인할 수 있다. 흡광도가 높으면서 반사율이 낮은 검정 안료는 디스플레이 패널에 black matrix 로 적용 할 수 있을 것으로 보여진다. In terms of reflectance and absorbance, it can be seen that the reduced graphene prepared by reducing the graphene oxide prepared according to the embodiment of the present invention has a low reflectance and a high absorbance. It is believed that a black pigment with high absorbance and low reflectivity can be applied as a black matrix to a display panel.

Claims (12)

흑연과 금속 탄산염을 혼합하여, 강산 용매 없이 건식 공정으로 산소를 포함하는 분위기에서 열처리하는 단계; 및 열처리단계 후 생성된 1차 산화물을 0.5 내지 5 중량% 무기산 수용액으로 세정하는 단계;를 포함하는 산화그래핀 제조방법. Mixing graphite and metal carbonate and performing heat treatment in an atmosphere containing oxygen by a dry process without a strong acid solvent; And washing the primary oxide generated after the heat treatment step with an aqueous 0.5 to 5% by weight inorganic acid aqueous solution. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 열처리하는 단계의 열처리는 500 내지 1200 ℃에서 수행되는 산화그래핀 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment in the heat treatment step is performed at 500 to 1200 ℃ graphene oxide manufacturing method.
제 1항에 있어서,
상기 열처리단계에서 혼합되는 흑연 : 금속 탄산염의 중량비는 1:1 내지 10인 산화그래핀 제조방법.
The method of claim 1,
Graphene mixed in the heat treatment step: the weight ratio of the metal carbonate is 1:1 to 10 graphene oxide production method.
제 1항에 있어서,
상기 금속 탄산염에 포함되는 금속은 1족 금속인 산화그래핀 제조방법.
The method of claim 1,
The metal contained in the metal carbonate is a group 1 metal, graphene oxide production method.
제 1항에 있어서,
상기 열처리단계는 10분 이상 수행되는 산화그래핀 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment step is a method for producing graphene oxide performed for 10 minutes or more.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 및 제 3항 내지 제 6항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 산화그래핀을 환원하는 단계를 포함하는 환원 산화그래핀 제조방법. A method for producing reduced graphene oxide comprising the step of reducing the graphene oxide prepared by the method of any one of claims 1 and 3 to 6. 삭제delete
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