KR102532424B1 - Carbon nano material-nano metal complex and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법에 있어서, 산화제 및 탄소나노소재를 혼합하여 반죽과정을 통한 반죽물 형태로, 상기 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용이 가능한 관능기를 도입하는 관능기 도입 단계, 기능화된 상기 탄소나노소재를 환원성 용매에 분산하여 탄소나노소재 분산액을 제조하는 탄소나노소재 분산액 제조단계, 금속전구체를 상기 탄소나노소재 분산액에 첨가하는 금속전구체 첨가단계 및 환원제를 첨가하여 금속나노입자를 제조하는 금속나노입자 제조단계를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입하고, 이로부터 금속이 성장하여 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체를 얻을 수 있다.The present invention relates to a carbon nanomaterial-nanometal composite and a method for producing the same, in which an oxidizing agent and a carbon nanomaterial are mixed to form a dough through a kneading process, and a functional group capable of interacting with a metal salt is introduced into the surface of the carbon nanomaterial A functional group introduction step, a carbon nano material dispersion preparation step of preparing a carbon nano material dispersion by dispersing the functionalized carbon nano material in a reducing solvent, a metal precursor addition step of adding a metal precursor to the carbon nano material dispersion, and adding a reducing agent to It is a technical point to include a metal nanoparticle manufacturing step of manufacturing metal nanoparticles. As a result, a plurality of functional groups that interact with metal salts are introduced to the surface of the carbon nanomaterial, and metal grows therefrom to obtain a carbon nanomaterial-nanometal composite in which the carbon nanomaterial is impregnated into the metal nanoparticle.

Description

탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법 {CARBON NANO MATERIAL-NANO METAL COMPLEX AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME} Carbon nanomaterial-nanometal complex and its manufacturing method {CARBON NANO MATERIAL-NANO METAL COMPLEX AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반죽을 통한 효율적인 산화공정을 이용하여 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입하고, 이로부터 금속이 성장하여 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanomaterial-nanometal composite and a method for producing the same, and more particularly, by using an efficient oxidation process through kneading, a plurality of functional groups interacting with metal salts are introduced to the surface of the carbon nanomaterial, from which It relates to a carbon nanomaterial-nanometal composite in which metal is grown and the carbon nanomaterial is impregnated into metal nanoparticles, and a manufacturing method thereof.

일반적으로 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 그래핀(graphene), 탄소섬유(carbon fiber) 등 전도성 탄소나노소재는 투명전극, 대전방지, 전자파 차폐, 에너지 발생 및 저장소자용 전극소재, 방열소재, 고분자 복합체, 금속 복합체, 세라믹 복합체, 전도성 섬유 등의 다양한 분야에 적용이 가능하다. 이러한 탄소나노소재를 코팅하거나 섬유형태로 제조하기 위해서는 묽은 용액이나 고점도 페이스트(paste) 형태의 코팅액 또는 방사도프가 필요하게 된다.In general, conductive carbon nanomaterials such as carbon nanotube (CNT), graphene, and carbon fiber are transparent electrodes, antistatic, electromagnetic wave shielding, energy generation and storage electrode materials, heat dissipation materials, It can be applied to various fields such as polymer composites, metal composites, ceramic composites, and conductive fibers. In order to coat these carbon nanomaterials or manufacture them in the form of fibers, a coating solution or spinning dope in the form of a dilute solution or a high-viscosity paste is required.

통상적으로 코팅액 또는 페이스트를 제조하기 위해 계면활성제, 공중합체 고분자, 이온성 액체(ionic liquid)와 같은 분산제가 필수적으로 사용된다. 물론 소재 표면에 관능기를 과도하게 도입할 경우 분산이 용이하지만 이 경우 전도성이 결여되는 문제가 발생하게 된다. 따라서 분산제를 사용하지 않고 전도성을 유지하면서 전도성 탄소나노소재를 이용한 전도성 코팅액 또는 페이스트를 제조할 경우 원가 절감뿐만 아니라 공정을 간소화할 수 있다. 또한, 분산제가 필요하지 않기 때문에 다양한 바인더 소재, 금속 및 금속 산화물과의 조합이 가능하다는 장점을 지니게 된다.In general, dispersants such as surfactants, copolymer polymers, and ionic liquids are necessarily used to prepare coating solutions or pastes. Of course, if the functional group is excessively introduced to the surface of the material, dispersion is easy, but in this case, a problem of lack of conductivity occurs. Therefore, in the case of manufacturing a conductive coating liquid or paste using a conductive carbon nanomaterial while maintaining conductivity without using a dispersant, not only cost reduction but also simplification of the process can be achieved. In addition, since a dispersant is not required, it has the advantage of being possible to combine with various binder materials, metals, and metal oxides.

탄소나노소재의 전기전도성을 향상시키기 위해 금속입자를 도입하는 기술들이 보고되고 있는데, 종래기술에 따른 탄소나노소재에 금속나노소재를 하이브리드한 기술은 '대한민국특허청 등록특허 제10-1410854호 다중수소결합에 의해 고차구조를 지니는 탄소나노소재와 금속나노소재를 하이브리드하여 형성된 고전도성 소재 및 그 제조방법'이 소개되어 있다. 이러한 종래기술은 전도성 탄소나노소재에 다중수소결합이 가능한 관능기를 도입함에 의해 탄소나노소재간의 다중수소결합에 의해 고차구조를 지니는 탄소나노소재를 형성하고, 고차구조를 지니는 탄소나노소재와 금속나노소재를 단순 혼합하여 복합소재가 형성됨을 특징으로 하는 소재이다. 그러나 이와 같은 종래기술은 분산성은 우수하나 재료로 사용된 탄소나노소재와 금속나노소재가 결합력에 의해 개별적으로 분포됨에 의해 우수한 금속특성의 발현은 다소 미비하다는 단점이 있다.Techniques for introducing metal particles to improve the electrical conductivity of carbon nanomaterials have been reported, and the technology of hybridizing metal nanomaterials with carbon nanomaterials according to the prior art is 'Korean Intellectual Property Office Registration Patent No. 10-1410854 Multiple Hydrogen Bonds'. A highly conductive material formed by hybridizing a carbon nanomaterial and a metal nanomaterial having a higher order structure and a method for manufacturing the same are introduced. In this prior art, by introducing a functional group capable of multiple hydrogen bonds into a conductive carbon nanomaterial, a carbon nanomaterial having a higher order structure is formed by multiple hydrogen bonds between carbon nanomaterials, and a carbon nanomaterial and a metal nanomaterial having a higher order structure are formed. It is a material characterized in that a composite material is formed by simply mixing. However, this prior art has a disadvantage in that, although the dispersibility is excellent, the expression of excellent metal properties is somewhat insufficient because the carbon nano-material and the metal nano-material used as materials are individually distributed by bonding force.

다른 종래기술로는 '대한민국특허청 등록번호 제10-0961914호 은나노입자로 장식된 탄소나노튜브 나노복합체의 제조방법'이 소개되어 있다. 이러한 종래기술은 탄소나노튜브를 유기용매에 분산시킨 탄소나노튜브 분산액을 만드는 제1단계와; 상기 탄소나노튜브 분산액을 은이온을 포함한 용액과 혼합하여 은나노입자를 상기 탄소나노튜브의 표면에 부착시키는 제2단계와; 상기 제2단계의 결과물에 원심분리 및 세척공정을 적용하는 제3단계;를 구비하는 것이 특징이다. 그러나 이러한 종래기술은 탄소나노튜브의 존재 하에 은이온을 은입자로 환원시켜 은나노입자와 탄소나노튜브의 복합체는 형성되나, 은입자의 모양이 구형의 나노입자로 연속적인 형태를 이루고 있지 못하기 때문에 이를 이용해 고전도성 전극에 응용이 용이하지 못하다. 또한 탄소나노튜브의 관능기에 은입자가 도입되기 때문에 은입자 도입 후 복합체가 용매 내에서 분산성이 현저히 저하되어 별도의 분산제를 사용해야 하는 단점이 있다.As another prior art, 'Korean Intellectual Property Office Registration No. 10-0961914 Method for Manufacturing Carbon Nanotube Nanocomposites Decorated with Silver Nanoparticles' is introduced. This prior art includes a first step of making a carbon nanotube dispersion in which carbon nanotubes are dispersed in an organic solvent; a second step of attaching silver nanoparticles to the surface of the carbon nanotubes by mixing the carbon nanotube dispersion with a solution containing silver ions; It is characterized by having a; third step of applying a centrifugation and washing process to the result of the second step. However, in this prior art, silver ions are reduced to silver particles in the presence of carbon nanotubes to form a composite of silver nanoparticles and carbon nanotubes, but the shape of the silver particles is not continuous as spherical nanoparticles. It is not easy to apply to highly conductive electrodes using this. In addition, since silver particles are introduced into the functional groups of the carbon nanotubes, the dispersibility of the composite in the solvent is significantly reduced after the introduction of the silver particles, so there is a disadvantage in that a separate dispersing agent must be used.

한편 '대한민국특허청 출원번호 제10-2014-0133501호 은입자와 탄소나노소재의 복합체 제조방법'이 소개되어 있다. 이러한 종래기술은 탄소나노소재에 초분자구조의 관능기를 도입하고 이를 은입자 합성에 응용하여 형상이 제어된 복합체 제조가 가능하고 제조된 복합체를 이용해 페이스트를 제조하는 것을 특징으로 하는 발명이다. 그러나 이와 같은 종래기술은 은입자의 구조를 나노벨트 형태로 제어가 가능하지만 탄소나노튜브가 함침된 구조로 합성하기에는 관능기의 개수가 제한적인 문제점이 있다.On the other hand, 'Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2014-0133501, a composite manufacturing method of silver particles and carbon nano materials' is introduced. This prior art is an invention characterized by introducing a functional group of a supramolecular structure into a carbon nanomaterial and applying it to the synthesis of silver particles to produce a composite having a controlled shape, and to manufacture a paste using the manufactured composite. However, this prior art can control the structure of silver particles in the form of a nanobelt, but has a problem in that the number of functional groups is limited to synthesize a structure impregnated with carbon nanotubes.

대한민국특허청 등록특허 제10-1614837호Korea Intellectual Property Office Registration Patent No. 10-1614837 대한민국특허청 등록특허 제10-1265709호Korea Intellectual Property Office Registration Patent No. 10-1265709 대한민국 특허청 출원번호 제10-2014-0133501호Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2014-0133501

따라서 본 발명의 목적은, 반죽을 통한 효율적인 산화공정을 이용하여 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입하고, 이로부터 금속이 성장하여 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to introduce a plurality of functional groups that interact with metal salts on the surface of carbon nanomaterials by using an efficient oxidation process through kneading, and from which metals grow, carbon nanomaterials are impregnated into metal nanoparticles. It is to provide a nanomaterial-nanometal composite and a manufacturing method thereof.

기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 산화제 및 탄소나노소재를 혼합하여 반죽과정을 통한 반죽물 형태로, 상기 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용이 가능한 관능기를 도입하는 관능기 도입 단계; 기능화된 상기 탄소나노소재를 환원성 용매에 분산하여 탄소나노소재 분산액을 제조하는 탄소나노소재 분산액 제조단계; 금속전구체를 상기 탄소나노소재 분산액에 첨가하는 금속전구체 첨가단계; 및 환원제를 첨가하여 금속나노입자를 제조하는 금속나노입자 제조단계;를 포함하여, 상기 관능기에 의해 상기 탄소나노소재 표면에서 상기 금속나노입자가 성장하여 상기 탄소나노소재가 상기 금속나노입자에 함침되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법을 제공한다.The present invention, which was devised to solve the technical problem, is a functional group introduction step of introducing a functional group capable of interacting with a metal salt on the surface of the carbon nano material in the form of a dough through a kneading process by mixing an oxidizing agent and a carbon nano material; A carbon nano material dispersion preparation step of preparing a carbon nano material dispersion by dispersing the functionalized carbon nano material in a reducing solvent; A metal precursor addition step of adding a metal precursor to the carbon nano material dispersion; and a step of preparing metal nanoparticles by adding a reducing agent to produce metal nanoparticles, wherein the metal nanoparticles are grown on the surface of the carbon nanomaterial by the functional group and the carbon nanomaterial is impregnated into the metal nanoparticles. It provides a method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which the carbon nanomaterial is impregnated into metal nanoparticles.

상기 탄소나노소재는, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본블랙, 나노다이아몬드 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The carbon nanomaterial is preferably selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, nanocarbon black, nanodiamonds, and mixtures thereof.

상기 금속 전구체는, 금(Au) 전구체, 은(Ag) 전구체, 백금(Pt) 전구체, 구리(Cu) 전구체, 알루미늄(Al) 전구체, 팔라듐(Pd) 전구체, 니켈(Ni) 전구체 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 상기 은 전구체는, 실버나이트레이드(AgNO3), 실버퍼클로레이트(AgClO4), 실버테트라플루오로보레이트(AgBF4), 실버헥사플루오로포스페이트(AgPF6), 실버아세테이트(CH3COOAg), 실버트리플루오로메탄설포네이트(AgCF3SO3), 실버설페이트(Ag2SO4), 실버2,4-펜탄디오네이트(CH3COCH=COCH3Ag) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The metal precursor is a gold (Au) precursor, a silver (Ag) precursor, a platinum (Pt) precursor, a copper (Cu) precursor, an aluminum (Al) precursor, a palladium (Pd) precursor, a nickel (Ni) precursor, and a mixture thereof It is preferably selected from the group consisting of silver nitride (AgNO 3 ), silver perchlorate (AgClO 4 ), silver tetrafluoroborate (AgBF 4 ), silver hexafluorophosphate (AgPF 6 ), silver Acetate (CH 3 COOAg), silver trifluoromethanesulfonate (AgCF 3 SO 3 ), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), silver 2,4-pentanedionate (CH 3 COCH=COCH 3 Ag) and mixtures thereof It can be selected from the group consisting of.

상기 환원제는, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화 암모늄(NH4OH), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 히드라진(N2H4), 히드리오딘 (HI), 아스코빅산, 환원성 유기용매 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The reducing agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrazine (N 2 H 4 ), hydriodine (HI), ascorbic acid, It is preferably selected from the group consisting of reducing organic solvents and mixtures thereof.

여기서, 상기 환원제는, 첨가 속도를 조절하면서 첨가할 수 있으며, 상기 환원제 첨가속도는 1 내지 20 mL/min 인 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.Here, the reducing agent may be added while adjusting the addition rate, and the reducing agent addition rate is 1 to 20 mL / min. Carbon nanomaterial impregnated in metal nanoparticles Carbon nanomaterial-nanometal composite production, characterized in that method.

한편, 상기 반죽과정은, 상기 탄소나노소재에 산화제를 혼합하여 혼합분말을 형성하고, 상기 혼합분말에 강산을 혼합하여 반죽하여 형성된 반죽물을 방치하여 산화반응을 진행하며, 중화과정 및 정제과정을 통해 산과 산화제를 제거하여 산화 탄소나노소재를 형성하는 과정일 수 있다.On the other hand, in the kneading process, an oxidizing agent is mixed with the carbon nano material to form a mixed powder, a strong acid is mixed with the mixed powder, and the kneaded product is left to stand to proceed with an oxidation reaction, and a neutralization process and a purification process are performed. It may be a process of forming an oxidized carbon nanomaterial by removing an acid and an oxidizing agent through the process.

여기서, 상기 산화제는, 염소산나트륨(sodium chlorate, NaClO3), 염소산나트륨염(sodium chlorate salt), 과염소산나트륨(sodium perchlorate, NaClO4), 과염소산나트륨염(sodium perchlorate salt), 염소산칼륨(potassium chlorate, KClO3), 염소산칼륨염(potassium chlorate salt), 과염소산칼륨(potassium perchlorate, KClO4), 과염소산칼륨염(potassium perchlorate salt), 과망간산칼륨(potassium permanganate, KMnO4), 과망간산칼륨염(potassium permanganate salt), 질산칼륨(potassium nitrate, KNO3), 질산칼륨염(potassium nitrate salt), 질산나트륨(sodium nitrate, NaNO3), 질산나트륨염(sodium nitrate salt) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 상기 강산은, 농질산(fuming nitric acid), 황산(sulfuric acid), 질산(nitric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid), 과산화수소(hydrogen peroxide), 무기물산, 아세트계열 산 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.Here, the oxidizing agent is sodium chlorate (NaClO 3 ), sodium chlorate salt, sodium perchlorate (NaClO 4 ), sodium perchlorate salt, potassium chlorate (potassium chlorate, KClO 3 ), potassium chlorate salt, potassium perchlorate (KClO 4 ) , potassium perchlorate salt, potassium permanganate (KMnO 4 ) , potassium permanganate salt , It is preferably selected from the group consisting of potassium nitrate (KNO 3 ), potassium nitrate salt, sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium nitrate salt, and mixtures thereof, , The strong acid is concentrated nitric acid (fuming nitric acid), sulfuric acid (sulfuric acid), nitric acid (nitric acid), hydrochloric acid (hydrochloric acid), phosphoric acid (phosphoric acid), hydrogen peroxide (hydrogen peroxide), inorganic acid, acetic acid and It is preferably selected from the group consisting of mixed.

한편, 본 발명에 따른 탄소나노소재-나노금속 복합체는 본 발명에 따른 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법에 의하여 제조된 탄소나노소재-나노금속 복합체일 수 있다.On the other hand, the carbon nanomaterial-nanometal composite according to the present invention may be a carbon nanomaterial-nanometal composite prepared by a method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which metal nanoparticles are impregnated with the carbon nanomaterial according to the present invention. there is.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 반죽을 통한 효율적인 산화공정을 이용하여 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입하고, 이로부터 금속이 성장하여 고변형에서 안정적인 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체를 얻을 수 있다. According to the configuration of the present invention described above, by using an efficient oxidation process through kneading, a plurality of functional groups that interact with metal salts are introduced to the surface of the carbon nano material, and the metal grows therefrom, resulting in a stable carbon nano material at high strain. A carbon nanomaterial-nanometal composite impregnated into nanoparticles can be obtained.

이러한 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법의 순서도이다.
도 2는본 발명의 금속나노입자가 산화된 탄소나노소재 표면에서 성장하는 모식도 및 탄소나노소재가 나노금속에 함침된 복합체 모식도이다.
도 3은 탄소나노튜브가 합침된 은나노입자 복합체의 주사전자현미경 이미지이다.
1 is a flowchart of a method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal composite according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic view of the growth of the metal nanoparticles of the present invention on the surface of the oxidized carbon nano material and a schematic diagram of a composite in which the carbon nano material is impregnated into the nano metal.
3 is a scanning electron microscope image of a silver nanoparticle composite in which carbon nanotubes are impregnated.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술한 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims described below. And, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법을 도면을 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, a carbon nanomaterial-nanometal composite and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to drawings.

여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법의 순서도이고, 도 2는본 발명의 금속나노입자가 산화된 탄소나노소재 표면에서 성장하는 모식도 및 탄소나노소재가 나노금속에 함침된 복합체 모식도이며, 도 3은 탄소나노튜브가 합침된 은나노입자 복합체의 주사전자현미경 이미지이다.Here, FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal composite according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the growth of metal nanoparticles of the present invention on the surface of an oxidized carbon nanomaterial and the carbon nanomaterial It is a schematic diagram of a composite impregnated with nano-metal, and FIG. 3 is a scanning electron microscope image of a composite of silver nanoparticles impregnated with carbon nanotubes.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 산화제 및 탄소나노소재를 혼합하여 반죽과정을 통한 반죽형태로, 상기 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용이 가능한 관능기를 도입한다(S1).First, as shown in FIG. 1, a functional group capable of interacting with a metal salt is introduced to the surface of the carbon nano material in the form of dough through a kneading process by mixing an oxidizing agent and a carbon nano material (S1).

여기서, 탄소나노소재는, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본블랙, 나노다이아몬드 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 이하 단일벽 탄소나노튜브인 것으로 설명하기로 한다.Here, the carbon nanomaterial may be selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, nanocarbon black, nanodiamond, and mixtures thereof, but one aspect of the present invention In an embodiment, it will be described below as a single-walled carbon nanotube.

일반적으로 금속염과 반응하는 관능기를 도입하기 위해 탄소나노소재를 표면개질한다. 탄소나노소재를 표면 개질시키는 방법은 탄소나노소재의 종류에 따라서 상이한 방법을 사용할 수 있다.In general, carbon nanomaterials are surface-modified to introduce functional groups that react with metal salts. Different methods may be used for surface modification of the carbon nanomaterial depending on the type of the carbon nanomaterial.

본 발명에서는 반죽과정을 통한 반죽물 형태의 효율적인 산화과정을 통해 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입할 수 있다. In the present invention, it is possible to introduce a plurality of functional groups that interact with metal salts through an efficient oxidation process of the kneaded material through the kneading process.

보다 구체적으로, 반죽과정은 산화 탄소나노소재에 산화제를 혼합하여 혼합분말을 형성하고, 혼합분말에 강산을 혼합하여 반죽하여 형성된 반죽물을 방치하여 산화반응을 진행하며, 중화과정 및 정제과정을 통해 산과 산화제를 제거하는 과정을 통해 산화 탄소나노소재를 형성하는 과정일 수 있다.More specifically, in the kneading process, an oxidation reaction is performed by mixing an oxidizing agent with an oxidizing carbon nano material to form a mixed powder, mixing a strong acid with the mixed powder and leaving the kneaded product to stand, and proceeding with an oxidation reaction through a neutralization process and a purification process. It may be a process of forming an oxidized carbon nanomaterial through a process of removing an acid and an oxidizing agent.

산화가 되는 대상인 탄소나노소재와 탄소나노소재를 산화시키기 위한 산화제를 각각 준비하고, 이를 혼합하여 혼합 분말을 형성한다. 탄소나노소재와 산화제는 각각이 분말 상태로 존재하기 때문에 이를 혼합하여 혼합 분말을 형성하여도 서로 반응이 되지는 않는다.A carbon nanomaterial to be oxidized and an oxidizing agent for oxidizing the carbon nanomaterial are prepared, respectively, and mixed to form a mixed powder. Since the carbon nanomaterial and the oxidizer each exist in a powder state, they do not react with each other even if they are mixed to form a mixed powder.

여기서 산화제는, 염소산나트륨(sodium chlorate, NaClO3), 염소산나트륨염(sodium chlorate salt), 과염소산나트륨(sodium perchlorate, NaClO4), 과염소산나트륨염(sodium perchlorate salt), 염소산칼륨(potassium chlorate, KClO3), 염소산칼륨염(potassium chlorate salt), 과염소산칼륨(potassium perchlorate, KClO4), 과염소산칼륨염(potassium perchlorate salt), 과망간산칼륨(potassium permanganate, KMnO4), 과망간산칼륨염(potassium permanganate salt), 질산칼륨(potassium nitrate, KNO3), 질산칼륨염(potassium nitrate salt), 질산나트륨(sodium nitrate, NaNO3), 질산나트륨염(sodium nitrate salt) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 또한 산화제는 탄소나노소재의 중량 대비 0.1 내지 10중량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 산화제가 0.1중량비 미만일 경우 단일벽 탄소나노튜브가 충분히 산화되지 못하며 10중량비를 초과할 경우 과도한 산화에 의해 탄소나노소재의 표면에 결함이 많이 생기는 단점이 있다.Here, the oxidizing agent is sodium chlorate (NaClO 3 ), sodium chlorate salt, sodium perchlorate (NaClO 4 ), sodium perchlorate salt, potassium chlorate (KClO 3 ), potassium chlorate salt, potassium perchlorate (KClO 4 ), potassium perchlorate salt, potassium permanganate (KMnO 4 ), potassium permanganate salt, nitric acid It is preferably selected from the group consisting of potassium nitrate (KNO 3 ), potassium nitrate salt, sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium nitrate salt, and mixtures thereof. In addition, the oxidizing agent is preferably added in a weight ratio of 0.1 to 10 based on the weight of the carbon nanomaterial. When the oxidizing agent is less than 0.1 weight ratio, the single-walled carbon nanotubes are not sufficiently oxidized, and when the oxidizing agent is greater than 10 weight ratio, many defects occur on the surface of the carbon nanomaterial due to excessive oxidation.

이어서, 탄소나노소재와 산화제가 혼합된 혼합 분말에 강산을 첨가하면서 반죽한다. 혼합 분말에 강산을 첨가하게 되면 강산이 산화제를 탄소나노소재 표면에서 녹이면서 매우 빠른 속도로 폭발적으로 반응이 일어나게 되고, 이로 인해 고온의 열이 발생하기 때문에 필요한 양의 강산을 한꺼번에 첨가하지 않고 조금씩 소량으로 첨가하면서 반죽을 수행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 강산을 혼합 분말에 첨가함에 의해 반응이 폭발적으로 일어나기 때문에 종래와 같이 혼합용액 내에서 교반으로 반응이 이루어지는 경우보다 반응시간이 훨씬 줄어들게 되며, 적은 양의 강산만 사용하여도 산화 탄소나노소재를 용이하게 형성 가능하다는 이점이 있다.Subsequently, kneading is performed while adding strong acid to the mixed powder in which the carbon nanomaterial and the oxidizing agent are mixed. When strong acid is added to the mixed powder, the strong acid dissolves the oxidizing agent on the surface of the carbon nanomaterial and reacts explosively at a very high speed. As a result, high-temperature heat is generated. It is preferable to perform kneading while adding to. In this way, since the reaction occurs explosively by adding strong acid to the mixed powder, the reaction time is much shorter than in the case where the reaction is performed by stirring in the mixed solution as in the prior art, and even if only a small amount of strong acid is used, carbon oxide nanomaterials It has the advantage of being easily formed.

여기서 강산은 농질산(fuming nitric acid), 황산(sulfuric acid), 질산(nitric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid), 과산화수소(hydrogen peroxide), 무기물산, 아세트계열 산 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.Here, the strong acids include fuming nitric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrogen peroxide, inorganic acids, acetic acids, and mixtures thereof. It is preferably selected from the group consisting of

혼합 분말에 강산을 첨가한 후 반죽시킨 흐름성이 없는 반죽물을 방치하여 산화시켜 산화 탄소나노소재를 형성한다. 여기서, 방치는 30분 내지 10시간 동안 방치하는 것이 바람직하다. 즉, 반죽물을 별도의 처리를 하지 않고 그대로 방치하여도 반죽물 내의 탄소나노소재가 산화되어 산화 탄소나노소재를 얻을 수 있다. After adding strong acid to the mixed powder, the kneaded non-flowable kneaded product is left to oxidize to form an oxide carbon nano material. Here, it is preferable to leave it for 30 minutes to 10 hours. That is, even if the kneaded product is left as it is without separate treatment, the carbon nano-material in the kneaded product is oxidized to obtain an oxidized carbon nano-material.

중화과정 및 정제과정을 통해 산과 산화제를 제거하여 산화 탄소나노소재를 형성한다. 즉, 방치를 통해 산화된 반죽물에 증류수, 염산 및 과산화수소를 사용하여 탄소나노소재의 중화과정을 수행한 후 세척, 여과 및 건조 과정을 통해 산 및 산화제를 제거하여 산화된 탄소나노소재를 얻을 수 있다. Acids and oxidizing agents are removed through neutralization and purification processes to form oxide carbon nanomaterials. In other words, the carbon nanomaterial is neutralized by using distilled water, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide on the dough oxidized through leaving, and then the acid and oxidizing agent are removed through washing, filtration, and drying to obtain the oxidized carbon nanomaterial. there is.

필요에 따라서는 동결 건조기를 이용한 건조 과정을 수행하여 산화 탄소나노소재 파우더를 수득할 수 있으며, 이러한 과정은 기재된 방법 이외에도 다양한 방법을 적용 가능하며 특별히 방법이 제한된 것은 아니다.If necessary, a drying process using a freeze dryer may be performed to obtain carbon oxide nano material powder, and various methods other than the described method may be applied to this process, and the method is not particularly limited.

이러한 효율적인 산화과정을 통해 탄소나노소재 표면에 히드록실(hydroxyl)기와 같이 금속 합성 시 사용하는 금속염과 상호작용할 수 있는 다수의 관능기를 도입시킬 수 있다.Through this efficient oxidation process, it is possible to introduce a number of functional groups that can interact with metal salts used in metal synthesis, such as hydroxyl groups, on the surface of carbon nanomaterials.

여기서, 관능기는 작용기 또는 기능기라고도 하며 공통된 화학적 특성을 지닌 한 무리의 유기 화합물에서 그 특성의 원인이 되는 원자단 또는 결합 양식을 의미한다. 본 발명에 있어서 관능기는 탄소나노소재에 금속염과 상호작용이 가능하게 형성된다면 그 종류는 본 실시예에 제한되지 않고 다양할 수 있다. Here, a functional group, also called a functional group or a functional group, means an atomic group or bonding pattern that causes the characteristic in a group of organic compounds having common chemical properties. In the present invention, if the functional group is formed to be able to interact with the metal salt in the carbon nanomaterial, the type is not limited to the present embodiment and may be various.

이러한 다수의 관능기를 통해 산화된 탄소소나노소재 표면에서 금속나노입자가 성장하여 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 복합체를 제조하는 효과를 가질 수 있다.Metal nanoparticles grow on the surface of the carbon nanomaterial oxidized through such a plurality of functional groups, thereby producing a composite in which the carbon nanomaterial is impregnated with the metal nanoparticle.

기능화된 상기 탄소나노소재를 환원성 용매에 분산하여 탄소나노소재 분산액을 제조한다(S2).A carbon nanomaterial dispersion is prepared by dispersing the functionalized carbon nanomaterial in a reducing solvent (S2).

여기서 환원성 용매는 금속염을 용해시킬 수 있는 극성용매로서 통상적으로 용매로 사용되고 있는 환원성 용매라면 제한 없이 적용 가능하다.Here, the reducing solvent is a polar solvent capable of dissolving a metal salt, and any reducing solvent that is commonly used as a solvent can be applied without limitation.

이어서 금속전구체를 상기 탄소나노소재 분산액에 첨가한다(S3).Subsequently, a metal precursor is added to the carbon nanomaterial dispersion (S3).

금속 전구체는, 금(Au) 전구체, 은(Ag) 전구체, 백금(Pt) 전구체, 구리(Cu) 전구체, 알루미늄(Al) 전구체, 팔라듐(Pd) 전구체, 니켈(Ni) 전구체 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 전구체에를 이용하여 제조될 수 잇는 나노금속 입자면 제한없이 적용 가능하며 본 발명의 일 실시예에 있어서 은 전구체인 것을 기준으로 설명한다.The metal precursor consists of a gold (Au) precursor, a silver (Ag) precursor, a platinum (Pt) precursor, a copper (Cu) precursor, an aluminum (Al) precursor, a palladium (Pd) precursor, a nickel (Ni) precursor, and a mixture thereof. It is preferably selected from the group, and is applicable without limitation to nanometal particles that can be prepared using a precursor, and in one embodiment of the present invention, it will be described based on being a silver precursor.

여기서, 은 전구체는, 실버나이트레이드(AgNO3), 실버퍼클로레이트(AgClO4), 실버테트라플루오로보레이트(AgBF4), 실버헥사플루오로포스페이트(AgPF6), 실버아세테이트(CH3COOAg), 실버트리플루오로메탄설포네이트(AgCF3SO3), 실버설페이트(Ag2SO4), 실버2,4-펜탄디오네이트(CH3COCH=COCH3Ag) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.Here, the silver precursor is silver nitride (AgNO 3 ), silver perchlorate (AgClO 4 ), silver tetrafluoroborate (AgBF 4 ), silver hexafluorophosphate (AgPF 6 ), silver acetate (CH 3 COOAg), silver trifluoromethanesulfonate (AgCF 3 SO 3 ), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), silver 2,4-pentanedionate (CH 3 COCH=COCH 3 Ag), and mixtures thereof. .

마지막으로, 환원제를 첨가하여 금속나노입자를 제조한다(S4).Finally, a reducing agent is added to prepare metal nanoparticles (S4).

환원제는, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화 암모늄(NH4OH), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 히드라진(N2H4), 히드리오딘 (HI), 아스코빅산, 환원성 유기용매 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The reducing agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrazine (N 2 H 4 ), hydriodine (HI), ascorbic acid, reducing It is preferably selected from the group consisting of organic solvents and mixtures thereof.

여기서, 환원제는, 첨가 속도를 조절하면서 첨가할 수 있다. 환원제를 첨가할 때에는 첨가 속도가 매우 중요하기 때문에 환원제의 첨가속도를 조절하면서 첨가한다. 예를 들어 환원제를 빠른 속도로 첨가할 경우 금속입자가 탄소나노소재 표면에서 성장하기 전에 용액상에서 입자로 성장하여 탄소나노소재가 금속에 함침된 구조를 얻기 어려우며, 너무 느린 속도로 첨가할 경우 금속입자의 크기가 지나치게 커질 수 있다. 첨가속도가 0.1ml/min 미만일 경우 제조 시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지며, 0.3ml/min을 초과할 경우 탄소나노소재와 금속염 전구체 간의 반응성이 증가하여 금속 입자를 얻게된다. 따라서 본 발명에 있어서 환원제 첨가속도는 1 내지 20 ml/min 인 것이 바람직하다. Here, the reducing agent can be added while adjusting the addition rate. When adding a reducing agent, since the addition rate is very important, it is added while controlling the addition rate of the reducing agent. For example, if a reducing agent is added at a high rate, metal particles grow into particles in the solution phase before growing on the surface of the carbon nanomaterial, making it difficult to obtain a structure in which the carbon nanomaterial is impregnated with the metal. If the reducing agent is added too slowly, the metal particles size may be too large. When the addition rate is less than 0.1ml/min, a lot of manufacturing time is required, resulting in low productivity, and when it exceeds 0.3ml/min, the reactivity between the carbon nanomaterial and the metal salt precursor is increased to obtain metal particles. Therefore, in the present invention, the reducing agent addition rate is preferably 1 to 20 ml / min.

이와 같은 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법은 반죽을 통한 효율적인 산화공정을 이용하여 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입하고, 이로부터 금속이 성장하여 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체를 제조할 수 있으며, 따라서 고변형에서 안정적인 전기적 특성을 가질 수 있다.Such a method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal complex introduces a plurality of functional groups that interact with metal salts on the surface of a carbon nanomaterial by using an efficient oxidation process through kneading, and a metal is grown therefrom to form a carbon nanomaterial. A carbon nanomaterial-nanometal composite impregnated into a particle can be manufactured, and thus it can have stable electrical properties at high strain.

이를 이용하여 신축전극에 매우 유용한 전도성 필러로 사용이 가능하며, 신축 인쇄전극, 신축 전도성 섬유, 전자피부용 센서 등에 활용이 가능하다.Using this, it can be used as a very useful conductive filler for stretchable electrodes, and can be used for stretchable printed electrodes, stretchable conductive fibers, and sensors for electronic skin.

이하에서는 본 발명의 실시예를 좀 더 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.

<실시예><Example>

먼저, 단일벽 탄소나노튜브 1g과 염소산나트륨(sodium chlorate, NaClO3) 10g을 파우더 상태에서 혼합하고, 여기에 농질산(fuming nitric acid) 20mL를 혼합하여 반죽 (kneading)한 후 5시간동안 방치하여 산화반응을 진행시킨다. 그 후 증류수, 염산, 과산화수소를 사용하여 단일벽 탄소나노튜브의 중화과정을 수행한 후 세척, 여과 및 건조 과정을 통해 산 및 산화제를 제거하여 산화된 단일벽 탄소나노튜브를 얻는다. 필요에 따라서는 동결건조기를 이용한 건조 과정을 수행하여 산화 단일벽 탄소나노튜브 파우더를 수득한다.First, 1 g of single-walled carbon nanotubes and 10 g of sodium chlorate (NaClO 3 ) were mixed in a powder state, mixed with 20 mL of fuming nitric acid, kneaded, and left for 5 hours to oxidize proceed the reaction. After neutralizing the single-walled carbon nanotubes using distilled water, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide, acid and oxidizing agents are removed through washing, filtration, and drying to obtain oxidized single-walled carbon nanotubes. If necessary, a drying process using a lyophilizer is performed to obtain oxidized single-walled carbon nanotube powder.

가능한 탄소나노소재로는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본블랙, 나노다이아몬드 등이 있으며, 탄소나노소재에 은이온 또는 은입자와 상호작용이 가능한 관능기를 도입하고, 관능기가 도입된 탄소나노소재를 은입자 합성시 첨가하여 은입자가 탄소나노소재 표면에서부터 성장하여 최종적으로 도2(b)와 같이 탄소나노소재가 함침된 구조의 은 복합소재를 합성하는 것이다.Possible carbon nanomaterials include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, nanocarbon black, and nanodiamonds. Carbon nanomaterials do not interact with silver ions or silver particles. A possible functional group is introduced, and the functional group-introduced carbon nanomaterial is added during the synthesis of silver particles, so that the silver particles grow from the surface of the carbon nanomaterial, and finally a silver composite material impregnated with the carbon nanomaterial as shown in FIG. 2(b) is to synthesize

여기서, 도2(a)는 탄소나노튜브 표면에서 기핵된 은나노입자(10)가 산화된 단일벽 탄소나노튜브 표면(20)에서 성장함을 나타낸 모식도이며, 도2(b)는 최종적으로 은나노입자의 성장에 의해 탄소나노튜브 번들(40)이 은입자(30)안에 합친되는 구조를 가지는 복합체를 나타낸 모식도이다. Here, FIG. 2(a) is a schematic diagram showing that silver nanoparticles 10 nucleated on the surface of carbon nanotubes grow on the surface of oxidized single-walled carbon nanotubes 20, and FIG. 2(b) shows the final growth of silver nanoparticles. It is a schematic diagram showing a composite having a structure in which carbon nanotube bundles 40 are combined into silver particles 30 by growth.

은입자-단일벽 탄소나노튜브 복합소재 합성을 위해 10 ~ 500 mg/L로 분산된 산화 단일벽 탄소나튜브 분산액 150 mL에 0.5 g AgNO3를 녹여 은 전구체가 함유된 단일벽 탄소나노튜브 분산액을 제조한다. 그리고, 교반하에서 0.5 중량% NaBH4 50 mL 수용액을 10mL/min의 속도로 첨가하여 은나노입자를 합성한다.For the synthesis of silver particle-single-walled carbon nanotube composites, 0.5 g AgNO 3 was dissolved in 150 mL of oxidized single-walled carbon nanotube dispersion dispersed at 10 to 500 mg/L to obtain a single-walled carbon nanotube dispersion containing silver precursor. manufacture Then, silver nanoparticles were synthesized by adding 50 mL aqueous solution of 0.5 wt % NaBH 4 at a rate of 10 mL/min while stirring.

도 3에서와 같이 은입자 내부에 단일벽 탄소나노튜브가 합성된 구조의 복합소재를 합성할 수 있었으며, 탄소나노튜브의 농도를 증가시킬 경우 은입자가 성장할 수 있는 기핵제 역할을 할 수 있는 사이트가 많아지면서 보다 작은 은입자가 형성되었다. As shown in FIG. 3, it was possible to synthesize a composite material having a structure in which single-walled carbon nanotubes are synthesized inside silver particles, and when the concentration of carbon nanotubes is increased, a site that can act as a nucleating agent for silver particles to grow As the number increased, smaller silver particles were formed.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 및 이의 제조방법은 반죽을 통한 효율적인 산화공정을 이용하여 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용하는 다수의 관능기를 도입하고, 이로부터 금속이 성장하여 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체를 제조할 수 있으며, 따라서 고변형에서 안정적인 전기적 특성을 가질 수 있다. 또한 이로 인하여 신축전극에 매우 유용한 전도성 필러로 사용이 가능하며, 신축 인쇄전극, 신축 전도성 섬유, 전자피부용 센서 등에 활용이 가능하다.As described above, the carbon nanomaterial-nanometal composite in which metal nanoparticles are impregnated with the carbon nanomaterial according to the present invention and the method for manufacturing the same are based on the interaction of the metal salt on the surface of the carbon nanomaterial using an efficient oxidation process through kneading. A plurality of functional groups may be introduced, and metals may be grown therefrom to prepare a carbon nanomaterial-nanometal composite in which metal nanoparticles are impregnated with carbon nanomaterials, and thus may have stable electrical properties at high strain. In addition, it can be used as a very useful conductive filler for stretchable electrodes, and can be used for stretchable printed electrodes, stretchable conductive fibers, and sensors for electronic skin.

Claims (11)

산화제 및 탄소나노소재를 혼합하여 반죽과정을 통한 반죽물 형태로, 상기 탄소나노소재 표면에 금속염과 상호작용이 가능한 관능기를 도입하는 관능기 도입 단계;
기능화된 상기 탄소나노소재를 환원성 용매에 분산하여 탄소나노소재 분산액을 제조하는 탄소나노소재 분산액 제조단계;
금속전구체를 상기 탄소나노소재 분산액에 첨가하는 금속전구체 첨가단계; 및
환원제를 첨가하여 금속나노입자를 제조하는 금속나노입자 제조단계;를 포함하여,
상기 관능기에 의해 상기 탄소나노소재 표면에서 상기 금속나노입자가 성장하여 상기 탄소나노소재가 상기 금속나노입자에 함침되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
A functional group introduction step of introducing a functional group capable of interacting with a metal salt on the surface of the carbon nano material in the form of a dough through a kneading process by mixing an oxidizing agent and a carbon nano material;
A carbon nano material dispersion preparation step of preparing a carbon nano material dispersion by dispersing the functionalized carbon nano material in a reducing solvent;
A metal precursor addition step of adding a metal precursor to the carbon nano material dispersion; and
A metal nanoparticle manufacturing step of preparing metal nanoparticles by adding a reducing agent; including,
The metal nanoparticles are grown on the surface of the carbon nanomaterial by the functional group and the carbon nanomaterial is impregnated into the metal nanoparticles. manufacturing method.
제 1항에 있어서,
상기 탄소나노소재는,
단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본블랙, 나노다이아몬드 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 1,
The carbon nanomaterial,
Metal nanoparticles are impregnated with a carbon nanomaterial selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, nanocarbon black, nanodiamonds, and mixtures thereof. Carbon nanomaterial-nanometal composite manufacturing method.
제 1항에 있어서,
상기 금속 전구체는,
금(Au) 전구체, 은(Ag) 전구체, 백금(Pt) 전구체, 구리(Cu) 전구체, 알루미늄(Al) 전구체, 팔라듐(Pd) 전구체, 니켈(Ni) 전구체 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 1,
The metal precursor,
A gold (Au) precursor, a silver (Ag) precursor, a platinum (Pt) precursor, a copper (Cu) precursor, an aluminum (Al) precursor, a palladium (Pd) precursor, a nickel (Ni) precursor, and a mixture thereof. A method for producing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which a carbon nanomaterial is impregnated into metal nanoparticles.
제 3항에 있어서,
상기 은 전구체는,
실버나이트레이드(AgNO3), 실버퍼클로레이트(AgClO4), 실버테트라플루오로보레이트(AgBF4), 실버헥사플루오로포스페이트(AgPF6), 실버아세테이트(CH3COOAg), 실버트리플루오로메탄설포네이트(AgCF3SO3), 실버설페이트(Ag2SO4), 실버2,4-펜탄디오네이트(CH3COCH=COCH3Ag) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 3,
The silver precursor,
Silver Nitride (AgNO 3 ), Silver Perchlorate (AgClO 4 ), Silver Tetrafluoroborate (AgBF 4 ), Silver Hexafluorophosphate (AgPF 6 ), Silver Acetate (CH 3 COOAg), Silver Trifluoromethanesulfonate (AgCF 3 SO 3 ), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), silver 2,4-pentanedionate (CH 3 COCH=COCH 3 Ag), and a carbon nanomaterial characterized in that it is selected from the group consisting of a mixture thereof A method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal composite impregnated with metal nanoparticles.
제 1항에 있어서,
상기 환원제는,
수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화 암모늄(NH4OH), 수소화붕소나트륨(NaBH4), 히드라진(N2H4), 히드리오딘 (HI), 아스코빅산, 환원성 유기용매 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 1,
The reducing agent,
Sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), sodium borohydride (NaBH 4 ), hydrazine (N 2 H 4 ), hydriodin (HI), ascorbic acid, reducing organic solvent and A method for producing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which metal nanoparticles are impregnated with a carbon nanomaterial selected from the group consisting of mixtures thereof.
제 1항에 있어서,
상기 환원제는,
첨가 속도를 조절하면서 첨가하는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 1,
The reducing agent,
A method for producing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which metal nanoparticles are impregnated with a carbon nanomaterial, characterized in that the addition is performed while adjusting the addition rate.
제 6항에 있어서,
상기 환원제 첨가속도는 1 내지 20 mL/min 인 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 6,
The method for producing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which the carbon nanomaterial is impregnated into the metal nanoparticle, characterized in that the reducing agent addition rate is 1 to 20 mL/min.
제 1항에 있어서,
상기 반죽과정은,
상기 탄소나노소재에 산화제를 혼합하여 혼합분말을 형성하고, 상기 혼합분말에 강산을 혼합하여 반죽하여 형성된 반죽물을 방치하여 산화반응을 진행하며, 중화과정 및 정제과정을 통해 산과 산화제를 제거하여 산화 탄소나노소재를 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 1,
The kneading process,
An oxidizing agent is mixed with the carbon nanomaterial to form a mixed powder, a strong acid is mixed with the mixed powder and kneaded, and the kneaded product is allowed to proceed with an oxidation reaction, and the acid and oxidizing agent are removed through a neutralization process and a purification process to oxidize the mixture. A method for producing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which a carbon nanomaterial is impregnated into metal nanoparticles, characterized in that the carbon nanomaterial is formed.
제 8항에 있어서,
상기 산화제는,
염소산나트륨(sodium chlorate, NaClO3), 염소산나트륨염(sodium chlorate salt), 과염소산나트륨(sodium perchlorate, NaClO4), 과염소산나트륨염(sodium perchlorate salt), 염소산칼륨(potassium chlorate, KClO3), 염소산칼륨염(potassium chlorate salt), 과염소산칼륨(potassium perchlorate, KClO4), 과염소산칼륨염(potassium perchlorate salt), 과망간산칼륨(potassium permanganate, KMnO4), 과망간산칼륨염(potassium permanganate salt), 질산칼륨(potassium nitrate, KNO3), 질산칼륨염(potassium nitrate salt), 질산나트륨(sodium nitrate, NaNO3), 질산나트륨염(sodium nitrate salt) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 8,
The oxidizing agent,
Sodium chlorate (NaClO 3 ), sodium chlorate salt, sodium perchlorate (NaClO 4 ), sodium perchlorate salt, potassium chlorate (KClO 3 ), potassium chlorate Potassium chlorate salt, potassium perchlorate (KClO 4 ), potassium perchlorate salt, potassium permanganate (KMnO 4 ), potassium permanganate salt, potassium nitrate , KNO 3 ), potassium nitrate salt (potassium nitrate salt), sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium nitrate salt (sodium nitrate salt) and a mixture thereof characterized in that the carbon nanomaterial is selected from the metal A method for manufacturing a carbon nanomaterial-nanometal composite impregnated into nanoparticles.
제 8항에 있어서,
상기 강산은,
농질산(fuming nitric acid), 황산(sulfuric acid), 질산(nitric acid), 염산(hydrochloric acid), 인산(phosphoric acid), 과산화수소(hydrogen peroxide), 무기물산, 아세트계열 산 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 탄소나노소재가 금속나노입자에 함침된 탄소나노소재-나노금속 복합체 제조방법.
According to claim 8,
The strong acid,
from the group consisting of fuming nitric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrogen peroxide, inorganic acids, acetic acids and mixtures thereof A method for producing a carbon nanomaterial-nanometal composite in which the selected carbon nanomaterial is impregnated into metal nanoparticles.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 탄소나노소재-나노금속 복합체.A carbon nanomaterial-nanometal composite prepared by the method of any one of claims 1 to 10.
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