KR102176630B1 - Method for preparing single-walled carbon nanotube fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 효율적인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 이에 따른 제조방법은 방사원료 내 비율, 예컨대 촉매 활성제와 탄소 화합물을 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 양으로 조절함으로써 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 용이하게 제조할 수 있다.The present invention relates to an efficient method for producing single-walled carbon nanotube fibers. According to the manufacturing method, a single-walled carbon nanotube fiber can be easily manufactured by adjusting the ratio in the spinning material, for example, a catalyst activator and a carbon compound to an amount satisfying Equations 1 and 2.
Description
본 발명은 효율적인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an efficient method for producing single-walled carbon nanotube fibers.
탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연면(graphene sheet)이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말린 형태의 섬유상 탄소 동소체로, 직경이 수 내지 수십 ㎚이며, 길이가 수백 ㎛에서 수 ㎜에 달하므로 종횡비가 매우 큰 이상적인 1차원 구조를 갖는다. Carbon Nanotube (CNT) is a fibrous carbon allotrope in which a hexagonal honeycomb graphene sheet in which one carbon atom is bonded to three other atoms is rolled into a nano-sized diameter. It has an ideal one-dimensional structure with a very large aspect ratio because it is ㎚ and its length ranges from several hundred µm to several ㎜.
또한, 탄소나노튜브는 흑연면 층의 개수에 따라 단일벽 탄소나노튜브(Single- Walled Carbon Nanotube, SWCNT), 이중벽 탄소나노튜브(Double-Wall Carbon Nanotube, DWNT), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Wall Carbon Nanotube, MWNT) 및 다발형 탄소나노튜브(Rope Carbon Nanotube)로 구분되며, 비대칭성/말린 각도(chirality)에 따라서 지그재그(zigzag), 암체어(armchair), 키랄(chiral) 구조로 나뉜다.In addition, carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWNTs), and multi-walled carbon nanotubes (Multi-walled carbon nanotubes), depending on the number of graphite surface layers. It is divided into Wall Carbon Nanotube, MWNT) and Rope Carbon Nanotube, and is divided into zigzag, armchair, and chiral structures according to asymmetry/chirality.
이러한, 탄소나노튜브는 크기나 형태에 따라 독특한 물리적 성질을 갖는 거대 분자로, 속이 비어 있어 가볍고 전기 전도도는 구리만큼 좋으며, 열전도도는 다이아몬드만큼 우수하고 인장력은 철강에 못지 않는 특성을 가지고 있다. 특히, 탄소나노튜브는 100 GPa 이상의 높은 인장강도와 1 TPa 이상의 탄성계수를 가지고 있다. Such carbon nanotubes are macromolecules having unique physical properties depending on their size and shape, and are light because they are hollow and have electrical conductivity as good as copper, thermal conductivity is as good as diamond, and tensile strength is as good as steel. In particular, carbon nanotubes have a high tensile strength of 100 GPa or more and an elastic modulus of 1 TPa or more.
이에 최근 몇 년 사이 탄소나노튜브가 가진 우수한 성질을 충분히 발현하는 합성 탄소나노튜브, 예컨대 탄소나노튜브 섬유를 제조하여 활용하는 연구들이 진행되고 있다. Accordingly, in recent years, studies have been conducted to manufacture and utilize synthetic carbon nanotubes, such as carbon nanotube fibers, which sufficiently express the excellent properties of carbon nanotubes.
그러나, 합성 탄소나노튜브는 이를 구성하는 탄소나노튜브 단위체들 사이에 직접적인 결합이 없는 길이가 짧은 단섬유로, 인장력이 가해지면 상기 탄소나노튜브 단위체들이 서로 미끄러져 섬유가 쉽게 끊어지는 문제가 있다. 이에, 장섬유인 합성 탄소나노튜브를 제조하는 방법이 연구되고 있다. However, synthetic carbon nanotubes are short short fibers that do not have direct bonds between the carbon nanotube units constituting them, and when a tensile force is applied, the carbon nanotube units slide together and the fibers are easily broken. Thus, a method of manufacturing a long fiber synthetic carbon nanotube is being studied.
한편, 합성 탄소나노튜브의 강도는 탄소나노튜브 단위체의 길이, 직경 및 탄소나노튜브 단위체들 간에 결합력 등에 의하여 영향을 받으며, 강도를 향상시키기 위해서는 상기 탄소나노튜브 단위체의 길이가 길고, 직경은 작아야 하며 결합력은 높아야 한다. 특히, 상기 탄소나노튜브 단위체가 단일벽 탄소나노튜브인 경우 직경이 작을 수 있고, 이로 구성된 합성 탄소나노튜브의 강도가 향상될 수 있다. Meanwhile, the strength of the synthetic carbon nanotubes is affected by the length and diameter of the carbon nanotube units and the bonding force between the carbon nanotube units, and to improve the strength, the length of the carbon nanotube units must be long and the diameter must be small. Cohesion must be high. In particular, when the carbon nanotube unit is a single-walled carbon nanotube, the diameter may be small, and the strength of the synthetic carbon nanotube composed of the carbon nanotube may be improved.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 효율적인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an efficient method for producing single-walled carbon nanotube fibers.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 촉매 활성제 및 촉매 전구체를 포함하는 촉매 시스템을 이용하여, 탄소 화합물을 포함하는 방사원료가 환원가스를 포함하는 캐리어 가스 존재 하에 방사되는 단계를 포함하고, 상기 촉매 활성제 및 탄소 화합물은 하기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 양으로 사용하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention includes the step of spinning a spinning raw material including a carbon compound in the presence of a carrier gas including a reducing gas using a catalyst system including a catalyst activator and a catalyst precursor, The catalyst activator and the carbon compound are used in an amount satisfying the following Equations 1 and 2 to provide a method for producing a single-walled carbon nanotube fiber.
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
상기 수학식 1 및 수학식 2에서,In Equations 1 and 2,
A는 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비[탄소 화합물/촉매 활성제]를 나타내는 것이고, A represents the molar ratio of the catalyst activator and the carbon compound [carbon compound/catalyst activator],
IG 및 ID는 각각 라만분광법에 의해 측정된 탄소나노튜브 섬유의 최대피크 강도를 나타내는 것으로, IG는 진동 주파수 1560 cm-1 내지 1600 cm-1 범위에서의 최대피크 강도이고, ID는 진동 주파수 1310 cm-1 내지 1350 cm-1 범위에서의 최대피크 강도이다.IG and ID represent the maximum peak intensity of carbon nanotube fibers measured by Raman spectroscopy, respectively, IG is the maximum peak intensity in the range of vibration frequency 1560 cm -1 to 1600 cm -1 , and ID is vibration frequency 1310 cm It is the maximum peak intensity in the range of -1 to 1350 cm -1 .
본 발명에 따른 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법은 방사원료 내 비율, 예컨대 촉매 활성제와 탄소 화합물을 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 양으로 조절함으로써 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 용이하게 제조할 수 있으며, 이에 따라 신뢰성이 높은 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법을 제공할 수 있다.The method for producing a single-walled carbon nanotube fiber according to the present invention easily prepares a single-walled carbon nanotube fiber by adjusting the ratio in the spinning material, for example, a catalyst activator and a carbon compound to an amount satisfying Equations 1 and 2 In this way, it is possible to provide a method of manufacturing a highly reliable single-walled carbon nanotube fiber.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 1에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 라만분광법 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 2에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 라만분광법 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시예 3에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 라만분광법 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 1에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 라만분광법 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 2에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 라만분광법 분석 결과를 나타낸 것이다.The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the content of the above-described invention, so the present invention is limited to the matters described in such drawings. It is limited and should not be interpreted.
1 shows the results of Raman spectroscopy analysis of carbon nanotube fibers prepared in Example 1 according to an embodiment of the present invention.
2 shows the Raman spectroscopy analysis results of the carbon nanotube fibers prepared in Example 2 according to an embodiment of the present invention.
3 shows the Raman spectroscopy analysis results of the carbon nanotube fibers prepared in Example 3 according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the Raman spectroscopy analysis results of the carbon nanotube fibers prepared in Comparative Example 1 according to an embodiment of the present invention.
5 shows the results of Raman spectroscopy analysis of carbon nanotube fibers prepared in Comparative Example 2 according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 발명으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to describe his own invention as the best invention. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
본 발명에서 사용하는 용어 "탄소나노튜브(Carbon Nanotube)"는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연면(graphene sheet)이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말린 형태의 섬유상 탄소 동소체를 나타내는 것이다. The term "carbon nanotube" used in the present invention refers to a fibrous carbon allotrope in which a hexagonal honeycomb graphene sheet in which one carbon atom is bonded to three other atoms is rolled into a nano-sized diameter. To indicate.
본 발명에서 사용하는 용어 "단일벽 탄소나노튜브 섬유(Single-Walled Carbon Nanotube fiber)"는 하나의 단일벽 탄소나노튜브를 단위체로하여 상기 단일벽 탄소나노튜브 집합체가 섬유상으로 성장되어 형성된 것이거나, 복수개의 단일벽 탄소나노튜브 집합체가 융합되어 형성된 것을 나타내는 것이다. The term "single-walled carbon nanotube fiber" used in the present invention is formed by growing the single-walled carbon nanotube aggregate into a fibrous shape using one single-walled carbon nanotube as a unit, or It indicates that a plurality of single-walled carbon nanotube aggregates are fused to form.
본 발명에서 사용하는 용어 "단위체"는 이를 포함하거나 이로부터 유래되어 형성된 물질에 있어 출발물질, 혹은 원료물질을 나타내는 것이다. The term "unit" used in the present invention refers to a starting material or a raw material in a material containing or derived therefrom.
본 발명에서 사용하는 용어 "집합체"는 단위체가 모인 형태를 나타내는 것으로, 예컨대 다수의 단위체가 응집되어 있는 형태, 다수의 단위체가 연결되어 있는 형태 등을 포함하는 것이다. The term "aggregate" used in the present invention refers to a form in which units are gathered, and includes, for example, a form in which a plurality of units are aggregated, a form in which a plurality of units are connected.
본 발명에서 사용하는 용어 "메탈로센(metallocene)"은 시클로펜타디엔 고리 2개와 각종 전이금속으로 구성되어 있는 비스시클로펜타디엔일 착염을 나타내는 것이다. The term "metallocene" used in the present invention refers to a biscyclopentadienyl complex salt composed of two cyclopentadiene rings and various transition metals.
본 발명에서 사용하는 용어 "라만분광법(Raman spectroscopy)"은 라만효과(Raman effect)에서 분자의 진동수를 구하는 분광법을 나타내는 것이고, 여기에서 상기 라만효과는 특정 분자에 레이저 광과 같은 강력한 단색의 여기 광을 쬐었을 때 분자의 진동수만큼의 차이가 있는 산란광이 생기는 현상을 나타낸다. The term "Raman spectroscopy" used in the present invention refers to a spectroscopy method that obtains the frequency of a molecule in the Raman effect. Here, the Raman effect is a powerful monochromatic excitation light such as laser light on a specific molecule. It represents a phenomenon in which scattered light with a difference by the frequency of the molecule occurs when exposed to.
본 발명은 단일벽 탄소나노튜브로 구성된 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 간단한 방법을 통해 효율적으로 제조할 수 있는 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing single-walled carbon nanotube fibers that can efficiently produce single-walled carbon nanotube fibers composed of single-walled carbon nanotubes through a simple method.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법은 방사원료 내 비율, 특히 촉매 활성제 및 탄소 화합물이 특정조건을 만족하도록 조절하여 사용함으로써 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 용이하게 제조할 수 있다. In the method for producing the single-walled carbon nanotube fiber according to an embodiment of the present invention, a single-walled carbon nanotube fiber is easily manufactured by using the ratio in the spinning material, in particular, the catalyst activator and the carbon compound to satisfy specific conditions. can do.
구체적으로, 상기 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법은 촉매 활성제 및 촉매 전구체를 포함하는 촉매 시스템을 이용하여, 탄소 화합물을 포함하는 방사원료가 환원가스를 포함하는 캐리어 가스 존재 하에 방사되는 단계(단계 A)를 포함하고, 상기 촉매 활성제 및 탄소 화합물은 하기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 양으로 사용하는 것을 특징으로 한다. Specifically, the method of manufacturing the single-walled carbon nanotube fiber is a step in which a spinning material containing a carbon compound is spun in the presence of a carrier gas including a reducing gas using a catalyst system including a catalyst activator and a catalyst precursor (step A), wherein the catalyst activator and the carbon compound are used in an amount satisfying the following Equations 1 and 2.
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
상기 수학식 1 및 수학식 2에서,In Equations 1 and 2,
A는 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비[탄소 화합물/촉매 활성제]를 나타내는 것이고, IG 및 ID는 각각 라만분광법에 의해 측정된 탄소나노튜브 섬유의 최대피크 강도를 나타내는 것으로, IG는 진동 주파수 1560 cm-1 내지 1600 cm-1 범위에서의 최대피크 강도이고, ID는 진동 주파수 1310 cm-1 내지 1350 cm-1 범위에서의 최대피크 강도이다. A is to represent the maximum peak intensity of the catalyst activator and will represent the molar ratio of the carbon compound, a carbon compound / catalyst activator], IG, and ID is the carbon nanotube fibers as measured by Raman spectroscopy, respectively, IG is a vibration frequency of 1560 cm - It is the maximum peak intensity in the range of 1 to 1600 cm -1 , and ID is the maximum peak intensity in the range of the vibration frequency 1310 cm -1 to 1350 cm -1 .
구체적으로, 상기 수학식 1에서 A는 IG/ID가 수학식 2를 만족하게 하는 범위이면 제한하지 않으나, 예컨대 상기 A는 650 내지 7500일 수 있고, 구체적으로는 1000 내지 3000, 더욱 구체적으로는 1200 내지 2500일 수 있다. Specifically, in Equation 1, A is not limited as long as IG/ID satisfies Equation 2, but, for example, A may be 650 to 7500, specifically 1000 to 3000, more specifically 1200 To 2500.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수학식 1은 변수 간의 함수관계를 나타낸 회귀식으로, 구체적으로 탄소나노튜브 섬유의 IG 및 ID 값의 비(IG/ID)를 제1 변수로 하고, 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비[탄소 화합물/촉매 활성제]를 제2 변수로 하여 상기 제1 변수와 제2 변수 간 함수관계를 나타낸 것이다. In an embodiment of the present invention, Equation 1 is a regression equation showing a functional relationship between variables, specifically, a ratio of IG and ID values of carbon nanotube fibers (IG/ID) as a first variable, and catalyst The functional relationship between the first variable and the second variable is shown using the molar ratio of the activator and the carbon compound [carbon compound/catalyst activator] as a second variable.
여기에서, 상기 수학식 1은 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비를 다양하게 조절하여 기록해 두고, 이에 따라 다수의 탄소나노튜브 섬유를 반복적으로 제조하고 제조된 각 탄소나노튜브 섬유를 라만분광법으로 분석하여 IG 및 ID 값을 기록해둔 후, 상기 탄소나노튜브 섬유의 IG 및 ID 값으로부터 얻어진 IG/ID 값과 이들 탄소나노튜브 섬유의 제조시 사용된 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비로부터 점 그래프를 그리고 이로부터 회귀식을 구하고 검정하여 작성한 것이다. Here, Equation 1 is recorded by controlling the molar ratio of the catalyst activator and the carbon compound in various ways, and accordingly, a number of carbon nanotube fibers are repeatedly prepared and each of the prepared carbon nanotube fibers is analyzed by Raman spectroscopy. And after recording the ID value, draw a dot graph from the IG/ID value obtained from the IG and ID values of the carbon nanotube fiber and the molar ratio of the catalyst activator and the carbon compound used in the production of these carbon nanotube fibers, and regression therefrom. It was written by finding and testing the equation.
또한, 상기 수학식 2는 제조된 각 탄소나노튜브 섬유를 라만분광법으로 분석하여 단일벽 탄소나노튜브에서만 나타나는 진동 주파수 100 cm-1 내지 500 cm-1에서 발생하는 RBM(Radical breathing mode) 피크가 확인된 탄소나노튜브 섬유에 대한 IG 및 ID 값을 따로 기록한 후, 이들 IG 및 ID 값으로부터 얻어진 IG/ID 값의 범위를 나타낸 것이다. In addition, Equation 2 shows the RBM (radical breathing mode) peak occurring at a vibration frequency of 100 cm -1 to 500 cm -1 that appears only in single-walled carbon nanotubes by analyzing each prepared carbon nanotube fiber by Raman spectroscopy. After separately recording the IG and ID values for the carbon nanotube fibers, the range of the IG/ID values obtained from these IG and ID values is shown.
여기에서, 상기 라만분광법은 DXRTM 2 Raman Microscope(ThermoFisher Scientific) 장비를 사용하여 측정하였다. Here, the Raman spectroscopy was measured using DXR TM 2 Raman Microscope (ThermoFisher Scientific) equipment.
본 발명에 따른 상기 제조방법은 전술한 바와 같이 다수의 반복실험을 통하여 탄소나노튜브 섬유 제조시 사용된 방사원료에 포함되는 촉매 활성제 및 탄소 화합물 간의 몰비와 제조된 탄소나노튜브 섬유의 IG/ID 값 사이에 함수관계 및 단일벽 탄소나노튜브 섬유일 때 나타나는 IG/ID 값 범위를 도출하여 상기와 같은 수학식 1과 수학식 2을 도출함으로써 이를 이용하여 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 간단한 방법으로 효율적으로 제조할 수 있으며, 단일벽 탄소나노튜브 섬유가 제조된다는 점에 높은 신뢰성을 부여할 수 있다. The manufacturing method according to the present invention includes the molar ratio between the catalytic activator and the carbon compound contained in the spinning raw material used for manufacturing the carbon nanotube fiber through a number of repeated experiments as described above, and the IG/ID value of the produced carbon nanotube fiber. By deriving the functional relationship and the range of IG/ID values that appear in the case of single-walled carbon nanotube fibers, and by deriving Equations 1 and 2 as described above, the single-walled carbon nanotube fibers can be efficiently produced in a simple manner. It can be manufactured, and high reliability can be imparted to the fact that single-walled carbon nanotube fibers are manufactured.
상기 단계 A는 촉매 활성제 및 탄소 화합물을 포함하는 방사원료로부터 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 제조하기 위한 단계로, 촉매 활성제 및 촉매 전구체를 포함하는 촉매 시스템을 이용하여, 탄소 화합물을 포함하는 방사원료가 환원가스를 포함하는 캐리어 가스 존재 하에 방사됨으로써 수행되는 것일 수 있다. 이때, 상기 촉매 활성제 및 탄소 화합물은 상기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 양으로 사용하는 것일 수 있다.The step A is a step for producing a single-walled carbon nanotube fiber from a spinning material containing a catalyst activator and a carbon compound. Using a catalyst system including a catalyst activator and a catalyst precursor, a spinning material containing a carbon compound is It may be performed by radiation in the presence of a carrier gas including a reducing gas. In this case, the catalyst activator and the carbon compound may be used in an amount satisfying Equations 1 and 2.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄소 화합물은 탄소원으로서 액상 또는 기상일 수 있고, 메탄, 에틸렌, 아세틸렌, 메틸아세틸렌, 비닐아세틸렌, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 자일렌, 클로로포름, 에틸아세트산, 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 에틸포르메이트, 메시틸렌, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아마이드, 디클로로메탄, 헥산, 벤젠, 사염화탄소 및 펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the carbon compound may be liquid or gaseous as a carbon source, and methane, ethylene, acetylene, methylacetylene, vinylacetylene, ethanol, methanol, propanol, acetone, xylene, chloroform, ethylacetic acid, Diethyl ether, polyethylene glycol, ethyl formate, mesitylene, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dichloromethane, hexane, benzene, carbon tetrachloride, and pentane may be one containing at least one selected from the group consisting of.
구체적으로, 상기 탄소 화합물이 액상일 경우에는 상기 탄소 화합물은 에탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 자일렌, 클로로포름, 에틸아세트산, 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 에틸포르메이트, 메시틸렌, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아마이드, 디클로로메탄, 헥산, 벤젠, 사염화탄소 및 펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.Specifically, when the carbon compound is in a liquid state, the carbon compound is ethanol, methanol, propanol, acetone, xylene, chloroform, ethyl acetic acid, diethyl ether, polyethylene glycol, ethyl formate, mesitylene, tetrahydrofuran, dimethyl It may contain one or more selected from the group consisting of formamide, dichloromethane, hexane, benzene, carbon tetrachloride, and pentane.
또한, 상기 탄소 화합물이 기상일 경우에는 상기 탄소 화합물은 메탄, 에틸렌, 아세틸렌, 메틸아세틸렌 및 비닐아세틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. In addition, when the carbon compound is a gas phase, the carbon compound may include one or more selected from the group consisting of methane, ethylene, acetylene, methylacetylene, and vinylacetylene.
더욱 구체적으로, 상기 탄소 화합물은 메탄일 수 있다. More specifically, the carbon compound may be methane.
본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 촉매 활성제는 탄노나노튜브 합성 촉진제로 작용하여 탄소 확산율(diffusion rate)을 증가시켜 빠른 시간 내에 탄소나노튜브 단위체가 합성되도록 하는 것일 수 있다. 구체적으로, 통상적으로 탄소나노튜브 단위체는 촉매가 용융된 상태에서 탄소가 촉매로 확산된 후 석출되면서 합성이 진행되게 되는데, 이때 촉매 활성제는 상기 탄소가 촉매로 확산되는 것을 촉진시키는 역할을 하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the catalytic activator may act as an accelerator for synthesizing carbon nanotubes to increase a carbon diffusion rate so that a carbon nanotube unit is synthesized in a short time. Specifically, in general, the carbon nanotube unit is synthesized as carbon diffuses into the catalyst and then precipitates while the catalyst is molten. In this case, the catalyst activator may play a role of promoting diffusion of the carbon into the catalyst. have.
상기 촉매 활성제는 특별히 제한하는 것은 아니나, 구체적으로는 황, 메틸티올, 메틸에틸술피드, 디메틸티오케톤, 페닐티올, 디페틸술피드, 피리딘, 퀴놀린, 벤조티오펜 및 티오펜으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 촉매 활성제는 황 또는 티오펜을 포함하는 것일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 상기 촉매 활성제는 황을 포함하는 것일 수 있다. The catalytic activator is not particularly limited, but specifically, 1 selected from the group consisting of sulfur, methylthiol, methylethylsulfide, dimethylthioketone, phenylthiol, difetylsulfide, pyridine, quinoline, benzothiophene and thiophene. It may contain more than a species. More specifically, the catalytic activator may contain sulfur or thiophene, and more specifically, the catalytic activator may contain sulfur.
상기 촉매 전구체는 자체적으로는 촉매사이클에 포함되지 않지만 촉매 시스템을 구성하는 물질로, 촉매 전구체가 촉매 시스템을 형성한 후 탄소나노튜브 단위체가 합성되는 것일 수 있다. The catalyst precursor itself is not included in the catalyst cycle, but is a material constituting the catalyst system. After the catalyst precursor forms the catalyst system, a carbon nanotube unit may be synthesized.
상기 메탈로센 형태인 것일 수 있으며, 구체적으로는 상기 촉매 전구체는 철, 니켈, 코발트, 백금, 루테늄, 몰리브덴, 바나듐 및 이의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 촉매 전구체는 철, 니켈 및 코발트 중 하나 이상의 전이금속을 포함하는 메탈로센일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 페로센(ferrocene)일 수 있다.It may be in the form of the metallocene, and specifically, the catalyst precursor may include at least one transition metal selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, platinum, ruthenium, molybdenum, vanadium, and oxides thereof. More specifically, the catalyst precursor may be a metallocene containing at least one transition metal of iron, nickel and cobalt, and more specifically, ferrocene.
한편, 상기 촉매 전구체는 탄소 화합물 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 10 중량부로 방사원료에 포함되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 1 중량부 내지 5 중량부 또는 1.5 중량부 내지 4 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 만약, 상기 촉매 전구체가 전술한 최대량을 벗어나 과잉으로 포함되는 경우에는 불순물로 작용하고, 이에 제조된 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 순도가 저하되고 열적, 전기적, 물리적 특성이 저하될 수 있다. Meanwhile, the catalyst precursor may be included in the spinning raw material in an amount of 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon compound, specifically 1 to 5 parts by weight or 1.5 to 4 parts by weight. I can. If the catalyst precursor exceeds the above-described maximum amount and is excessively included, it acts as an impurity, and the purity of the single-walled carbon nanotube fiber thus produced may decrease, and thermal, electrical, and physical properties may be deteriorated.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매 전구체 및 촉매 활성제는 탄소 화합물의 상(phase)에 따라 상이 다를 수 있다. 예컨대, 탄소 화합물이 액상일 경우 상기 촉매 전구체 및 촉매 활성제도 액상일 수 있고, 탄소 화합물이 기상일 경우 상기 촉매 전구체 및 촉매 활성제도 기상일 수 있다. In addition, the catalyst precursor and catalyst activator according to an embodiment of the present invention may have different phases depending on the phase of the carbon compound. For example, when the carbon compound is in a liquid phase, the catalyst precursor and the catalyst activator may be in a liquid phase, and when the carbon compound is in a gas phase, the catalyst precursor and the catalytic activator may also be in a gas phase.
본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 환원가스는 특별히 제한하는 것은 아니나, 구체적으로는 수소, 암모니아 또는 이들의 조합일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the reducing gas is not particularly limited, but may be specifically hydrogen, ammonia, or a combination thereof.
또한, 상기 캐리어 가스는 불활성 가스를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 불활성 가스는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 여기에서, 상기 불활성 가스는 화학적으로 매우 안정하여 전자를 주고 받거나 공유하지 않는 성질을 갖는 것으로, 합성된 탄소나노튜브와 반응을 일으키지 않고 단지 이동시키는 역할만을 수행하는 것일 수 있다. In addition, the carrier gas may include an inert gas, and the inert gas may include at least one selected from the group consisting of nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon. Here, the inert gas is chemically very stable and has a property that does not exchange or share electrons, and may only perform a role of moving without causing a reaction with the synthesized carbon nanotube.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 방사는 특별히 제한하지 않고 용액방사, 어레이방사, 에어로겔방사, 필름의 꼬기/롤링법 등을 이용하여 수행할 수 있으며, 구체적으로는 화학증착법(Chemical deposition)을 이용하여 방사원료로부터 형성된 탄소나노튜브 집합체를 직접 방사하는 공정에 의하여 수행하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사는 구체적으로는 직접 방사에 의하여 수행하는 것일 수 있다. On the other hand, the spinning according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, and may be performed using solution spinning, array spinning, airgel spinning, film twisting/rolling method, etc., and specifically, chemical deposition It may be performed by a process of directly spinning a carbon nanotube aggregate formed from a spinning material by using. That is, the radiation according to an embodiment of the present invention may be specifically performed by direct radiation.
상기 직접 방사는 반응영역을 구비한 반응기에 방사원료 및 캐리어 가스를 주입하여 단일벽 탄소나노튜브 단위체를 합성하고, 합성된 단일벽 탄소나노튜브 단위체들을 융합하여 단일벽 탄소나노튜브 집합체들을 형성하여 수행하는 것일 수 있다. The direct spinning is performed by injecting a spinning material and a carrier gas into a reactor equipped with a reaction zone to synthesize single-walled carbon nanotube units, and fusing the synthesized single-walled carbon nanotube units to form single-walled carbon nanotube aggregates. It can be.
상기 반응영역은 방사원료로부터 단일벽 탄소나노튜브 단위체가 합성되고, 동시에 합성된 단일벽 탄소나노튜브 단위체가 성장 또는 융합하여 연속적으로 집합하여 단일벽 탄소나노튜브 집합체를 형성하여 최종적으로 단일벽 탄소나노튜브 섬유가 형성되는 영역으로, 1,000℃ 내지 3,000℃의 고온 분위기를 갖는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 반응영역은 1,000℃ 내지 2,000℃, 더욱 구체적으로는 1,000℃ 내지 1,500℃ 또는 1,000℃ 내지 1,300℃의 고온 분위기를 갖는 것일 수 있다. 만약, 상기 반응영역이 1,000℃ 미만인 경우에는 단일벽 탄소나노튜브 단위체가 합성되지 않을 수 있고, 3,000℃를 초과하는 경우에는 합성된 단일벽 탄소나노튜브 단위체가 기화되는 문제가 발생할 수 있다. In the reaction zone, single-walled carbon nanotube units are synthesized from a spinning material, and the synthesized single-walled carbon nanotube units are grown or fused to continuously aggregate to form a single-walled carbon nanotube aggregate, and finally, single-walled carbon nanotubes. As a region in which the tube fibers are formed, it may have a high temperature atmosphere of 1,000°C to 3,000°C. Specifically, the reaction zone may have a high temperature atmosphere of 1,000°C to 2,000°C, more specifically 1,000°C to 1,500°C, or 1,000°C to 1,300°C. If the reaction zone is less than 1,000°C, the single-walled carbon nanotube unit may not be synthesized, and if it exceeds 3,000°C, the synthesized single-walled carbon nanotube unit may be vaporized.
한편, 상기 방사원료는 이에 포함되는 촉매 활성제, 탄소 화합물 및 촉매 전구체가 미리 혼합되어 혼합물 형태로 주입하거나, 혹은 촉매 활성제, 탄소 화합물 및 촉매 전구체가 각각이 반응기에 분리되어 동시에 주입하는 것일 수 있다. Meanwhile, the spinning material may be a catalyst activator, a carbon compound, and a catalyst precursor contained therein are mixed in advance and injected in the form of a mixture, or a catalyst activator, a carbon compound, and a catalyst precursor are separated into a reactor and injected simultaneously.
이때, 상기 방사원료가 혼합물 형태로 주입되는 경우에는, 상기 혼합물 내에 촉매 활성제와 탄소 화합물은 전술한 바와 같은 조건을 만족하는 비율로 포함되어 있는 것일 수 있으며, 상기 방사원료는 50 ml/min 내지 200 ml/min의 유량으로 반응기에 주입하는 것일 수 있다. At this time, when the spinning material is injected in the form of a mixture, the catalyst activator and the carbon compound may be included in the mixture in a ratio satisfying the conditions as described above, and the spinning material is 50 ml/min to 200 It may be injected into the reactor at a flow rate of ml/min.
또한, 상기 방사원료로 촉매 활성제, 탄소 화합물 및 촉매 전구체를 분리하여 반응기에 동시에 주입하는 경우에는, 상기 탄소 화합물은 10 ml/min 내지 500 ml/min의 유량으로 반응기에 주입하는 것일 수 있고, 구체적으로는 50 ml/min 내지 200 ml/min 또는 80 cm3/min 내지 150 cm3/min의 유량으로 반응기에 주입하는 것일 수 있다. 이때, 상기 촉매 활성제는 전술한 바와 같은 조건을 만족하도록 탄소 화합물의 유량에 따라 조절되어 주입하는 것일 수 있다. In addition, when the catalyst activator, the carbon compound, and the catalyst precursor are separated from the spinning raw material and simultaneously injected into the reactor, the carbon compound may be injected into the reactor at a flow rate of 10 ml/min to 500 ml/min. For example, it may be injected into the reactor at a flow rate of 50 ml/min to 200 ml/min or 80 cm 3 /min to 150 cm 3 /min. In this case, the catalytic activator may be controlled and injected according to the flow rate of the carbon compound so as to satisfy the conditions as described above.
또한, 상기 캐리어 가스는 1 L/min 내지 5 L/min의 유량으로 반응기에 주입하는 것일 수 있고, 구체적으로는 1.5 L/min 내지 3 L/min의 유량으로 반응기에 주입하는 것일 수 있다.In addition, the carrier gas may be injected into the reactor at a flow rate of 1 L/min to 5 L/min, and specifically, may be injected into the reactor at a flow rate of 1.5 L/min to 3 L/min.
이후, 합성된 단일벽 탄소나노튜브 섬유는 권취(winding)하여 수거할 수 있으며, 이때 권취속도는 섬유 내 단일벽 탄소나노튜브가 섬유축 방향으로 배양되는데 영향을 주어, 결과적으로 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 열적, 전기적, 물리적 성질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 권취 시 단일벽 탄소나노튜브 섬유에 미치는 영향을 최소화하기 위해서 권취속도는 1 m/min 내지 1000 m/min일 수 있다. Thereafter, the synthesized single-walled carbon nanotube fibers can be collected by winding, and the winding speed at this time affects the cultivation of the single-walled carbon nanotubes in the fiber in the fiber axis direction, resulting in single-walled carbon nanotubes. It can affect the thermal, electrical and physical properties of the fiber. Therefore, in order to minimize the effect on the single-walled carbon nanotube fiber during the winding, the winding speed may be 1 m/min to 1000 m/min.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1 내지 실시예 3Examples 1 to 3
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 메탄과 황의 몰비를 다르게 조절하여 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다. As shown in Table 1 below, single-walled carbon nanotube fibers were prepared by differently controlling the molar ratio of methane and sulfur.
구체적으로, 1200℃의 고온 가열로를 구비한 원통형 반응기 상단에 페로센을 60 mg/hr, 황을 1.5~5 mg/hr로 기화시켜 주입하고, 메탄을 80~120 ml/min, 수소를 1.3 L/min로 주입시켜 탄소나노튜브 합성을 진행하고, 반응기 하단 배출구로 배출되는 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 보빈(bobbin)으로 구성된 권취수단으로 감아 수득하였다. Specifically, ferrocene was vaporized at the top of a cylindrical reactor equipped with a high-temperature heating furnace at 1200° C. at 60 mg/hr, sulfur at 1.5 to 5 mg/hr, and injected, methane was 80 to 120 ml/min, and hydrogen was 1.3 L. The carbon nanotubes were synthesized by injecting at /min, and the single-walled carbon nanotube fibers discharged through the lower outlet of the reactor were wound with a winding means composed of a bobbin.
비교예 1 및 비교예 2Comparative Example 1 and Comparative Example 2
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 메탄과 황의 몰비를 다르게 조절하여 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다. As shown in Table 1 below, carbon nanotube fibers were prepared by differently controlling the molar ratio of methane and sulfur.
구체적으로, 1200℃의 고온 가열로를 구비한 원통형 반응기 상단에 페로센을 60 mg/hr, 황을 6~12 mg/hr로 기화시켜 주입하고, 메탄을 100 ml/min, 수소를 1.3 L/min로 주입시켜 탄소나노튜브 합성을 진행하고, 반응기 하단 배출구로 배출되는 탄소나노튜브 섬유를 보빈(bobbin)으로 구성된 권취수단으로 감아 수득하였다.Specifically, ferrocene was vaporized at 60 mg/hr and sulfur at 6-12 mg/hr and injected into the top of a cylindrical reactor equipped with a high-temperature heating furnace at 1200° C., methane was 100 ml/min, and hydrogen was 1.3 L/min. The carbon nanotubes were synthesized by injecting into the reactor, and the carbon nanotube fibers discharged through the lower outlet of the reactor were wound with a winding means composed of a bobbin.
실험예Experimental example
상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 각 단일벽 탄소나노튜브 섬유 및 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 각 탄소나노튜브 섬유에 대하여 라만분광법 분석을 실시하였다. 이때, 라만분석법은 DXRTM 2 Raman Microscope(ThermoFisher Scientific) 장비를 사용하여 실시하였으며, 분석결과를 도 1 내지 도 5에 나타내었다. Raman spectroscopy analysis was performed on each of the single-walled carbon nanotube fibers prepared in Examples 1 to 3 and each of the carbon nanotube fibers prepared in Comparative Examples 1 and 2. At this time, the Raman analysis method was performed using a DXR TM 2 Raman Microscope (ThermoFisher Scientific) equipment, and the analysis results are shown in FIGS. 1 to 5.
또한, 각 분석결과에서 1560 cm-1 내지 1600 cm-1 범위에서의 최대피크 강도 IG와 1310 cm-1 내지 1350 cm-1 범위에서의 최대피크 강도 ID를 각각 도출하여, IG와 ID의 비(IG/ID)를 계산하여 하기 표 2에 나타내었다. In addition, from each analysis result, the maximum peak intensity IG in the range of 1560 cm -1 to 1600 cm -1 and the maximum peak intensity ID in the range of 1310 cm -1 to 1350 cm -1 were derived, respectively, and the ratio of IG and ID ( IG/ID) was calculated and shown in Table 2 below.
상기 표 2에서, 계산값은 본원발명 수학식 1을 통하여 A에 상기 표 1에 기재된 황과 메탄의 몰비를 대입하여 계산한 값이고, 측정값은 상기 라만분광법으로 분석하여 얻어진 값이다. In Table 2, the calculated value is a value calculated by substituting the molar ratio of sulfur and methane described in Table 1 to A through Equation 1 of the present invention, and the measured value is a value obtained by analyzing by the Raman spectroscopy method.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, IG/ID 계산값과 측정값이 유사한 것을 확인하였으며, 이를 통하여 본원발명 수학식 1의 적합도가 높음을 확인하였다. As shown in Table 2, it was confirmed that the calculated IG/ID value and the measured value were similar, and through this, it was confirmed that the suitability of Equation 1 of the present invention is high.
또한, 도 1 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 본원발명 일 실시예에 따른 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 촉매 활성제인 황과 탄소 화합물인 메탄의 양을 조절한 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 탄소나노튜브 섬유는 진동 주파수(라만변이, Raman shift) [150 cm-1 내지 250 cm- 1]에서 피크가 관찰되었다. 반면에, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 경우에는 상기 진동 주파수에서 별다른 피크가 관찰되지 않았다. 한편, 진동 주파수 100 cm-1 내지 500 cm-1에서 발생하는 RBM(Radical breathing mode) 피크는 단일벽 탄소나노튜브에서 나타나는 특성으로 알려져 있다(Journal of the KSME, Vol. 55, No. 12, pp32~35, 성균관대학교, 백승현). In addition, as shown in FIGS. 1 to 5, Examples 1 to 3 in which the amounts of sulfur as a catalyst activator and methane as a carbon compound were adjusted to satisfy Equations 1 and 2 according to an exemplary embodiment of the present invention. The carbon nanotube fiber prepared in was observed at a vibration frequency (Raman shift) [150 cm -1 to 250 cm - 1 ]. On the other hand, in the case of the carbon nanotube fibers prepared in Comparative Examples 1 and 2, no specific peak was observed at the vibration frequency. On the other hand, the RBM (radical breathing mode) peak occurring at a vibration frequency of 100 cm -1 to 500 cm -1 is known as a characteristic appearing in single-walled carbon nanotubes (Journal of the KSME, Vol. 55, No. 12, pp32). ~35, Sungkyunkwan University, Baek Seunghyun).
이를 통하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따르면, 단일벽 탄소나노튜브 섬유가 가지는 IG 및 ID 값을 이용하여, 탄소나노튜브 제조시의 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비를 상기 단일벽 탄소 나노튜브 섬유가 가지는 IG 및 ID 값을 가지게 하는 비율로 조절함으로써 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 용이하게 제조할 수 있고, 나아가 상기의 몰비를 적용하여 탄소나노튜브를 제조하는 경우 단일벽 탄소나노튜브 섬유를 높은 신뢰성으로 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.Through this, according to the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of the catalytic activator and the carbon compound at the time of manufacturing the carbon nanotube is determined by using the IG and ID values of the single-walled carbon nanotube fiber. Single-walled carbon nanotube fibers can be easily manufactured by adjusting the ratio to have the IG and ID values of the nanotube fibers, and furthermore, when carbon nanotubes are manufactured by applying the above molar ratio, single-walled carbon nanotube fibers It can be seen that it can be manufactured with high reliability.
Claims (13)
상기 촉매 활성제 및 탄소 화합물은 하기 수학식 1 및 수학식 2를 만족하는 양으로 사용하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법:
[수학식 1]
[수학식 2]
상기 수학식 1 및 수학식 2에서,
A는 촉매 활성제와 탄소 화합물의 몰비[탄소 화합물/촉매 활성제]를 나타내는 것이고,
IG 및 ID는 각각 라만분광법에 의해 측정된 탄소나노튜브 섬유의 최대피크 강도를 나타내는 것으로, IG는 진동 주파수 1560 cm-1 내지 1600 cm-1 범위에서의 최대피크 강도이고, ID는 진동 주파수 1310 cm-1 내지 1350 cm-1 범위에서의 최대피크 강도이며,
상기 A는 630 내지 7500이다.
Using a catalyst system including a catalyst activator and a catalyst precursor, a spinning raw material containing a carbon compound is spinning in the presence of a carrier gas including a reducing gas,
The catalytic activator and the carbon compound are used in an amount satisfying the following Equation 1 and Equation 2, the method of producing a single-walled carbon nanotube fiber:
[Equation 1]
[Equation 2]
In Equations 1 and 2,
A represents the molar ratio of the catalyst activator and the carbon compound [carbon compound/catalyst activator],
IG and ID represent the maximum peak intensity of carbon nanotube fibers measured by Raman spectroscopy, respectively, where IG is the maximum peak intensity in the range of vibration frequency 1560 cm -1 to 1600 cm -1 , and ID is vibration frequency 1310 cm Is the maximum peak intensity in the range of -1 to 1350 cm -1 ,
A is 630 to 7500.
상기 수학식 1에서, A는 1200 내지 2500인 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
In Equation 1, A is a method for producing a single-walled carbon nanotube fiber that is 1200 to 2500.
상기 탄소 화합물은 액상 또는 기상이고,
메탄, 에틸렌, 아세틸렌, 메틸아세틸렌, 비닐아세틸렌, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 자일렌, 클로로포름, 에틸아세트산, 디에틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 에틸포르메이트, 메시틸렌, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아마이드, 디클로로메탄, 헥산, 벤젠, 사염화탄소 및 펜탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The carbon compound is liquid or gaseous,
Methane, ethylene, acetylene, methylacetylene, vinylacetylene, ethanol, methanol, propanol, acetone, xylene, chloroform, ethylacetic acid, diethyl ether, polyethylene glycol, ethylformate, mesitylene, tetrahydrofuran, dimethylformamide, Dichloromethane, hexane, benzene, carbon tetrachloride, and a method for producing a single-walled carbon nanotube fiber comprising at least one selected from the group consisting of pentane.
상기 촉매 활성제는 황, 메틸티올, 메틸에틸술피드, 디메틸티오케톤, 페닐티올, 디페틸술피드, 피리딘, 퀴놀린, 벤조티오펜 및 티오펜으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The catalytic activator is a single wall containing at least one selected from the group consisting of sulfur, methylthiol, methylethylsulfide, dimethylthioketone, phenylthiol, difetylsulfide, pyridine, quinoline, benzothiophene and thiophene Method for producing carbon nanotube fibers.
상기 촉매 전구체는 메탈로센 형태인 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The catalyst precursor is a method of producing a single-walled carbon nanotube fiber in the form of a metallocene.
상기 촉매 전구체는 철, 니켈, 코발트, 백금, 루테늄, 몰리브덴, 바나듐 및 이의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 전이금속을 포함하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method of claim 6,
The catalyst precursor is iron, nickel, cobalt, platinum, ruthenium, molybdenum, vanadium, and a method of producing a single-walled carbon nanotube fiber comprising at least one transition metal selected from the group consisting of oxides thereof.
상기 환원가스는 수소, 암모니아 또는 이들의 혼합가스를 포함하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The reducing gas is a method of producing a single-walled carbon nanotube fiber containing hydrogen, ammonia or a mixture gas thereof.
상기 캐리어 가스는 불활성 가스를 포함하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing a single-walled carbon nanotube fiber wherein the carrier gas contains an inert gas.
상기 불활성 가스는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method of claim 9,
The inert gas is a method of producing a single-walled carbon nanotube fiber containing at least one selected from the group consisting of nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon and radon.
상기 방사는 직접 방사에 의하여 수행하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing a single-walled carbon nanotube fiber, wherein the spinning is performed by direct spinning.
상기 직접 방사는 반응영역을 구비한 반응기에 방사원료 및 캐리어 가스를 주입하여 탄소나노튜브를 합성하고, 합성된 탄소나노튜브를 융합하여 수행하는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.
The method of claim 11,
The direct spinning is a method of producing a single-walled carbon nanotube fiber by injecting a spinning material and a carrier gas into a reactor having a reaction zone to synthesize carbon nanotubes, and fusing the synthesized carbon nanotubes.
상기 반응영역은 1,000℃ 내지 3,000℃의 고온 분위기를 갖는 것인 단일벽 탄소나노튜브 섬유의 제조방법.The method of claim 12,
The reaction zone is a method of producing a single-walled carbon nanotube fiber having a high temperature atmosphere of 1,000 ℃ to 3,000 ℃.
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