KR20050110912A - Process for non-oxidative purification of carbon nanotube - Google Patents

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KR20050110912A
KR20050110912A KR1020040035874A KR20040035874A KR20050110912A KR 20050110912 A KR20050110912 A KR 20050110912A KR 1020040035874 A KR1020040035874 A KR 1020040035874A KR 20040035874 A KR20040035874 A KR 20040035874A KR 20050110912 A KR20050110912 A KR 20050110912A
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게켈러케이이
드리티네팔
김동식
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명은 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT)의 비산화 정제 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 유기용매에 융해시켜 초음파분쇄(sonication)한 후 원심분리(centrifuge)하여 잔여물(residue)을 제거하는 과정을 포함하는 탄소 나노튜브의 정제 방법은 수율이 높고, 우수한 순도 및 용해도를 갖는 비다발 상태(debundlized state)의 CNT를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 가공이 용이하며, 정제 과정이 간단하고 경제적이므로 산업적으로 유용하게 활용할 수 있다. The present invention relates to a method for non-oxidative purification of carbon nanotubes (carbon nanotubes, CNTs), which is melted in an organic solvent and sonicated in accordance with the present invention, followed by centrifugation to remove residues. The method for purifying carbon nanotubes, which includes a process for producing carbon nanotubes, has a high yield, can obtain a debundlized state CNT having excellent purity and solubility, is easy to process, and the purification process is simple and economical. This can be useful.

Description

탄소 나노튜브의 비산화 정제 방법{PROCESS FOR NON-OXIDATIVE PURIFICATION OF CARBON NANOTUBE} PROCESS FOR NON-OXIDATIVE PURIFICATION OF CARBON NANOTUBE}

본 발명은 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT)의 비산화 정제방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for non-oxidative purification of carbon nanotubes (carbon nanotubes, CNTs).

탄소 나노튜브는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 형태를 가리키고 있으며, 크기나 형태에 따라 독특한 물리적 성질을 갖는 거대 분자이다. 속이 비어 있어 가볍고 전기 전도도는 구리만큼 좋으며, 열전도도는 다이아몬드만큼 우수하고 인장력은 철강에 못지 않다. 원통형을 이루는 결합 구조에 따라 일부러 불순물을 넣지 않아도 튜브와 튜브가 상호 작용하면서 도체에서 반도체로 변한다. 말려진 형태에 따라서 단일벽 나노튜브(single walled nanotube, SWNT), 다중벽 나노튜브(multi-walled nanotube, MWNT), 및 다발형 나노튜브(rope nanotube)로 구분되기도 한다. Carbon nanotubes are hexagonal honeycomb graphite surfaces in which one carbon atom is bonded to three other carbon atoms, which are rounded to a nano-sized diameter, and are large molecules having unique physical properties according to their size and shape. It is hollow, lightweight and has good electrical conductivity as copper, thermal conductivity as good as diamond and tensile strength as steel. According to the cylindrical coupling structure, the tube and the tube interact with each other and change from conductor to semiconductor without intentionally adding impurities. Depending on the shape of the roll, it may be divided into single walled nanotubes (SWNTs), multi-walled nanotubes (MWNTs), and rope nanotubes.

이러한 CNT 고유의 물리화학적 성질로 인하여 다양한 산업에서 그 수요가 늘어가고 있는 실정이므로 CNT의 다양한 제조 방법이 급진적으로 발전하였다. 그러나, CNT의 제조 과정에서 야기된 금속 촉매(metal catalysts), 흑연(graphite) 또는 비정질 탄소(amorphous carbon particles) 등의 불순물들이 CNT보다 열적으로 안정하여 고순도의 CNT를 얻어내기 위한 정제 공정이 매우 복잡하고, 이로 인해 산업적으로 이용 가능한 고순도의 CNT는 고가이어서 그 활용에 제약이 따르고 있다. 특히 SWNT는 우수한 금속적 성질로 인해 1차(one-dimentional) 양자 전선(quantum wires)으로의 활용성이 매우 크므로 이를 산업에 적용하기 위한 CNT 정제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Due to the inherent physicochemical properties of CNTs, the demand for them is increasing in various industries. Therefore, various manufacturing methods of CNTs have been radically developed. However, impurities such as metal catalysts, graphite, or amorphous carbon particles, which are generated during the production of CNTs, are more thermally stable than CNTs, and thus, a purification process for obtaining high purity CNTs is very complicated. As a result, industrially available high-purity CNTs are expensive and are limited in their use. In particular, SWNTs are very useful as one-dimentional quantum wires due to their excellent metallic properties. Therefore, studies on CNT refining for industrial application are being actively conducted.

기존의 CNT 정제의 주류를 이루던 방법은 불순물인 비정질 탄소(amorphous carbon)의 부식률(etching rate)이 CNT보다 더 빠른 성질을 이용한 열적 및/또는 화학적 산화법(thermal and/or chemical oxidation)에 기초한 공정이다(Chiang, I. 등, J. Phys. Chem. B, 105, 8297-8301, 2001; Hu, H. 등, J. Phys. Chem. B, 107, 13838-13840, 2003; 미국특허 제 5,698,175 호; 및 미국특허 제 5,695,734 호 등) 그러나, 이러한 산화적 정제 방법은, CNT 고유의 우수한 전기적 성질을 파괴하고 화학적 구조를 변화시켜 전혀 다른 물질을 만들어 내기 때문에, 정제과정에서 불순물 뿐 아니라 대부분의 CNT도 함께 파괴되어 수율이 낮은 문제점이 있다. 최근에는 산화적 정제법의 CNT 파괴를 해결하기 위해, 여러 비산화적 정제 방법인 여과법(filtration, Bandow, S., J. Appl. Phys., 80, 1020, 1996; Bandow, S. 등, J. Phys. Chem. B, 101, 8839, 1997; Shelimov, K. B. 등, Chem. Phys. Lett., 282, 429, 1988), 크로마토그래프(chromatograph, Duesberg, g. S. 등, Chem. Commun., 3, 435, 1998; Zhao B. 등, J. Am. Chem. Soc., 123, 11673, 2001) 및 중합체-보조 정제법(polymer-assisted purification process, Murphy, R.외 6명, J. Phys. Chem. B, 106, 3087-3091, 2002) 등이 개시되었으나, 높은 경비 및 낮은 수율의 문제점은 여전하여 대량생산을 요하는 광범위한 산업적 활용에는 한계가 있다.Conventional methods for refining CNTs are based on thermal and / or chemical oxidation, where the etching rate of amorphous carbon, which is an impurity, is faster than CNTs. (Chiang, I. et al. , J. Phys. Chem. B , 105, 8297-8301, 2001; Hu, H. et al. , J. Phys. Chem. B , 107, 13838-13840, 2003; US Pat. No. 5,698,175 And U. S. Patent No. 5,695, 734, etc.) However, this method of oxidative purification destroys CNT's inherent electrical properties and alters its chemical structure, resulting in a completely different material, which results in most CNTs as well as impurities in the purification process. There is also a problem that the yield is low along with the destruction. Recently, in order to solve CNT destruction of oxidative purification, filtration, Bandow, S., J. Appl. Phys. , 80, 1020, 1996; Bandow, S. et al., J. Phys. Chem. B , 101, 8839, 1997; Shelimov, KB et al. , Chem. Phys. Lett. , 282, 429, 1988), chromatograph, Duesberg, g.S. et al. , Chem. Commun. , 3 , 435, 1998; Zhao B. et al. , J. Am. Chem. Soc. , 123, 11673, 2001) and polymer-assisted purification process, Murphy, R. et al . , 6, J. Phys. Chem. B , 106, 3087-3091, 2002), but the problems of high cost and low yield are still limited in the wide range of industrial applications requiring mass production.

따라서, 본 발명의 목적은 우수한 수율 및 경제성을 가진 탄소 나노튜브(carbon nanotube, CNT)의 비산화 정제 방법(non-oxidative purification process)을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a non-oxidative purification process of carbon nanotubes (CNTs) with excellent yields and economics.

상기 목적에 따라, 본 발명에서는 탄소 나노튜브(CNT)를 유기용매에 융해시켜 초음파분쇄(sonication)한 후 원심분리하여 잔여물(residue)을 제거하는 과정을 포함하는 탄소 나노튜브의 음향화학적(sonochemistry) 정제 방법을 제공한다.In accordance with the above object, in the present invention, carbon nanotubes (CNT) are dissolved in an organic solvent, sonication and sonication, followed by centrifugation to remove residues. ) Provides a purification method.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 간단한 공정으로 이루어지는 고수율의 CNT 비산화 정제 방법을 예의 연구한 결과, CNT를 유기용매에 융해시켜 초음파분쇄(sonication)한 후 원심분리하여 잔여물을 제거하는 과정을 포함하는 본 발명의 음향화학적(sonochemistry) 정제 방법이, 수율이 높고, 우수한 순도 및 용해성을 갖는 비다발 상태(debundlized state)의 CNT를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 가공이 용이하며, 정제 과정이 간단하고 경제적임을 발견하였다. The present inventors intensively studied a high yield CNT deoxidation purification method, which consists of a simple process. The present invention includes a process of dissolving CNTs in an organic solvent, sonication, and centrifugation to remove residues. It has been found that the sonochemistry purification method not only yields CNTs in a debundlized state with high yield, good purity and solubility, but also is easy to process and the purification process is simple and economical.

본 발명의 방법은 어떠한 가용화제(solubilizing agent) 또는 작용화제(functional agent)도 사용하지 않고, 단지 CNT를 유기용매에 융해시켜 초음파 분쇄한 후, 이를 원심분리 하여 상청액을 취하는 과정을 반복하여 고순도의 CNT를 수득함을 특징으로 한다. The method of the present invention does not use any solubilizing agent or functional agent, but only melts CNTs in an organic solvent and ultrasonically grinds them, followed by centrifugation to take a supernatant to obtain high purity. Characterized by obtaining CNTs.

이때 유기용매는 탄소 나노튜브의 분산매 역할을 하며, 사용가능한 유기용매로는 방향족 용매인 자일렌(xylene), 1,2-다이클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene) 등이 있고, 탄소 나노튜브를 융해시키기에 충분한 양으로 사용할 수 있다. 예를 들면, 탄소 나노튜브 1 ㎎ 당 1 내지 50 ㎖, 바람직하게는 2 내지 10 ㎖ 로 사용할 수 있다. At this time, the organic solvent serves as a dispersion medium of the carbon nanotubes, and available organic solvents include aromatic solvents xylene, 1,2-dichlorobenzene, and the like. It may be used in an amount sufficient to melt. For example, it may be used in an amount of 1 to 50 ml, preferably 2 to 10 ml, per mg of carbon nanotubes.

초음파 분쇄는, 불순물이 섞여 있는 뒤얽힌 다발의 CNT 분말을 풀어진 작은 다발 (또는 개개의) CNT와 불순물로 분리, 융해시켜, CNT가 유기용매에 등질적으로 융해되도록 하는 공정으로서, 10 내지 100 ㎑, 바람직하게는 15 내지 30 ㎑의 주파수에서 1 내지 60분, 바람직하게는 5 내지 10분 동안 수행할 수 있다.Ultrasonic pulverization is a process of separating and melting an entangled bundle of CNT powders containing impurities into small bundles (or individual) CNTs and impurities to dissolve the CNTs homogeneously in an organic solvent. Preferably it can be carried out for 1 to 60 minutes, preferably 5 to 10 minutes at a frequency of 15 to 30 kHz.

원심분리는 1000 내지 500000 g에서 10 내지 120분으로 2회 이상 수행할 수 있으며, 바람직하게는 1500 내지 1800 g에서 10 내지 15분, 15000 내지 18000 g에서 30 내지 60분 동안, 320000 내지 360000 g에서 60 내지 120분 동안 각각 1회씩 수행하여 점진적으로 잔여물을 제거할 수 있다. Centrifugation may be carried out two or more times at 10 to 120 minutes at 1000 to 500000 g, preferably at 10 to 15 minutes at 1500 to 1800 g, for 30 to 60 minutes at 15000 to 18000 g, at 320000 to 360000 g The residue may be gradually removed by performing once each for 60 to 120 minutes.

이러한 본 발명의 정제 방법에 의하면, 탄소 나노튜브(CNT) 분말에 포함된 비정질 탄소, 탄소 나노 입자, 흑연 등의 불순물이 효과적으로 제거될 수 있으며, 순도 75% 이상의 CNT를 수득할 수 있다. According to the purification method of the present invention, impurities such as amorphous carbon, carbon nanoparticles, graphite, and the like contained in the carbon nanotube (CNT) powder can be effectively removed, and a CNT having a purity of 75% or more can be obtained.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1><Example 1>

통상의 저순도 단일벽 나노튜브(s(starting)-SWNT) 분말 5 ㎎을 1,2-다이클로로벤젠 10 ㎖에 융해시켜 5분 동안 주파수 20 ㎑에서 50% 증폭으로 팁 타입의 분쇄기를 이용하여 초음파분쇄 하였다. 이를 1600 g에서 10분 동안 1차 원심분리하여 잔여물인 <B>와 상청액을 분리하였다. 분리한 상청액을 다시 16000 g에서 60분 동안 2차 원심분리하여 상청액인 <C>와 잔여물인 <D>로 분리하였고, 분리한 <C>를 다시 350000 g에서 30분 동안 최종 원심분리하여 거의 100%에 가까운 고순도의 p(purificated)-SWNT를 얻었다.Using the - (SWNT s (starting)) of the tip-type grinder to powder 5 ㎎ with 1,2-dichlorobenzene was melted in 10 ㎖ 50% amplified in the frequency ㎑ 20 for 5 minutes, conventional low-purity single-wall nanotubes Ultrasonic grinding. This was centrifuged at 1600 g for 10 minutes to separate the residue <B> and the supernatant. The separated supernatant was further centrifuged at 16000 g for 60 minutes to separate the supernatant <C> and the residue <D>, and the separated <C> was finally centrifuged at 350000 g for 30 minutes to almost 100%. close to the purity of the% p (purificated) - got the SWNT.

SEM(scanning electron microscopy) 분석Scanning electron microscopy (SEM) analysis

SEM(scanning electron microscopy, S-4700 SEM) 분석기를 이용하여 실시예 1에서 출발물질로서 사용된 s-SWNT 분말, 1차 원심분리 시 잔여물인 <B>, 2차 원심분리 시 상청액인 <C>, 2차 원심분리 시 잔여물인 <D> 및 최종 원심분리 시 상청액인 p-SWNT의 세부 형태적 특성을 분석하였다.The SEM (scanning electron microscopy, SEM S-4700) analyzer to Example 1 s- SWNT powder as a starting material in, during the first centrifugation during the remaining is water <B>, 2 car centrifugation supernatant using a <C> The detailed morphological characteristics of <D>, the residue from the second centrifugation, and the supernatant from the final centrifugation, p- SWNT, were analyzed.

그 결과, 도 1의 a 내지 d 및 도 2의 a 내지 d에 나타낸 바와 같이, s-SWNT에는 SWNT와 큰 덩어리(bulky)의 불순물들이 섞여있는 것을 알 수 있고(도 1의 a 및 b), 1차 원심분리 시 잔여물인 <B>에 지름 10 ㎛ 이상의 흑연(graphite)들이 걸러진 것을 알 수 있다(도 1의 c). 또한, 2차 원심분리 시 잔여물인 <D>에서는 지름 500 ㎚이상의 불순물 입자들(particles)이 걸러진 것을 알 수 있으며(도 1의 d), 이렇게 정제된 2차 원심분리 시 상청액 <C>에는 SWNT와 작은 입자들만이 섞여 있음을 확인하였다(도 2의 a). 최종적으로 p-SWNT에서는 거의 100%의 SWNT만이 비다발 상태(debundlized state)로 정제되었음을 알 수 있다(도 2의 b 내지 d).As a result, as shown in a to d of FIG. 1 and a to d of FIG. 2, it can be seen that s- SWNT is mixed with SWNT and bulky impurities (a and b of FIG. 1). In the first centrifugation, it can be seen that graphite having a diameter of 10 μm or more is filtered out as a residue <B> (FIG. 1C). In addition, it can be seen that <D>, the residue during the second centrifugation, particles of particles having a diameter of 500 nm or more are filtered (FIG. 1 d), and the SWNTs in the supernatant <C> thus purified in the second centrifugation. It was confirmed that only and small particles and mixed (Fig. 2a). Finally, it can be seen that almost 100% of SWNTs were purified in a debundlized state in p- SWNTs (b to d of FIG. 2).

열중량 분석(TGA), 유도 열중량 분석(DTG) 및 로렌치안 곡선 분석(Lorentzian curve fit) Thermogravimetric Analysis (TGA), Inductive Thermogravimetric Analysis (DTG), and Lorenzian Curve Fit

실시예 1에서 출발물질로서 사용된 s-SWNT 분말, 1차 원심분리 시 잔여물인 <B>, 2차 원심분리 시 상청액인 <C> 및 2차 원심분리 시 잔여물인 <D>를 TGA, DTG 및 로렌치안 곡선으로 분석하여 그 결과를 도 3a 내지 도3d 및 하기 표 1에 나타내었다. S- SWNT powder used as starting material in Example 1, residue <B> at the first centrifugation, <C> at the second centrifugation, and <D> at the second centrifugation, TGA, DTG And Lorenchean curves, and the results are shown in FIGS. 3A to 3D and Table 1 below.

여기서, 도 3a는 실시예 1의 출발물질인 s-SWNT 분말, 도 3b는 1차 원심분리 시 잔여물인 <B>, 도 3c는 2차 원심분리 시 잔여문인 <D>, 도 3d는 2차 원심분리 시 상청액인 <C>를 나타낸다.Here, Figure 3a is the starting material of Example 1 s- SWNT powder, Figure 3b is the residue during the first centrifugal <B>, Figure 3c is the residual door during the second centrifugation <D>, Figure 3d is the secondary The supernatant at centrifugation is shown as <C>.

시료명Sample Name 피크온도(℃)Peak temperature (℃) 구성요소Component 구성비율Composition ratio 잔여비율(%)Residual Ratio (%) s-SWNT도 3a s- SWNT diagram 3a 725.126725.126 흑연black smoke 42.29442.294 4.534.53 680.992680.992 SWNTSWNT 50.27750.277 550.342550.342 탄소 나노 입자(carbon nano particles, CNPs)Carbon nano particles (CNPs) 6.42846.4284 <B>도 3b<B> Figure 3b 741.652741.652 흑연black smoke 6.876.87 00 692.189692.189 흑연black smoke 87.6787.67 635.57635.57 비정질 탄소Amorphous carbon 5.455.45 <D>도 3c<D> Fig. 3c 667.084667.084 A-흑연A-graphite 36.1336.13 5.765.76 567.421567.421 비정질 탄소/B-흑연Amorphous carbon / B-graphite 50.6450.64 341.79341.79 탄소 나노 입자Carbon nanoparticles 13.2313.23 <C>도 3d<C> degrees 3d 567.525567.525 비정질 탄소/B-흑연Amorphous carbon / B-graphite 20.1120.11 00 613.617613.617 SWNTSWNT 79.8979.89

그 결과, 1차 원심분리 시 잔여물인 <B>는 95%의 흑연 및 5%의 비정질 탄소를 함유하고 있으며, 금속 잔여물은 관찰되지 않았다. 또한, 2차 원심분리 시 잔여물인 <D>는 36%의 큰 흑연 입자(A-graphite particles) 및 50% 정도의 작은 흑연 입자(B-graphite particles)의 두 가지 흑연 입자들이 667℃ 및 567℃에서 각각 피크를 나타냈고, 349.7℃ 피크의 CNT 입자 및 5.76%의 금속 잔여물도 함유되어 있음을 확인되었다. 한편, 2차 원심분리 시 상청액인 <C>는 613℃ 피크의 약 80%의 SWNT와 20%의 비정질 탄소 및 흑연 입자를 함유하고 있음을 알 수 있다.As a result, the residue <B> in the first centrifugation contained 95% graphite and 5% amorphous carbon, and no metal residue was observed. In addition, the residual <D> in the second centrifugation is 667 ℃ and 567 ℃ two graphite particles of 36% large graphite particles (A-graphite particles) and 50% small graphite particles (B-graphite particles) Peaks were observed, respectively, and it was found that CNT particles of 349.7 ° C. peak and 5.76% metal residue were also contained. On the other hand, it can be seen that <C>, the supernatant during the second centrifugation, contains about 80% SWNT and 20% amorphous carbon and graphite particles having a 613 ° C peak.

이러한 결과는 상기 SEM 분석과 일치하는 것으로, 본 발명의 비산화 정제방법이 고순도의 SWNT를 효과적으로 얻을 수 있음을 나타낸다. These results are consistent with the SEM analysis, indicating that the non-oxidation purification method of the present invention can effectively obtain high purity SWNTs.

라만 분광 분석(Raman spectra)Raman spectra

실시예 1에서 최종 원심분리 시 상청액인 p-SWNT(a) 및 출발물질로서 사용된 s-SWNT 분말(b)의 라만 산란 분광 분석을 시행하였다.In Example 1, Raman scattering spectroscopic analysis of supernatant p- SWNT (a) and s- SWNT powder (b) used as starting material was carried out in the final centrifugation.

그 결과, 도 4에서 나타낸 바와 같이, RBM(radial breathing mode)은 p-SWNT의 172 및 182 ㎝-1, 및 s-SWNT 분말의 162 및 178 ㎝-1에서 두개의 강한 피크가 나타났으며, 이들은 각각 1.39 내지 1.53 ㎚(p-SWNT) 및 1.36 내지 1.44 ㎚(s-SWNT 분말)의 직경을 의미한다. p-SWNT가 s-SWNT 분말에 비해 더 큰 직경을 나타낸 것은 정제 과정으로 인해 더 잘 분리되어 있기 때문이다. 또한, RBM의 FWHM(full width at half maximum) 및 접선된(tangential) G-밴드는 두 물질이 유사하게 나타남으로써, 본 발명의 정제과정이 탄소나노튜브에 손상을 끼치지 않는 공정임을 알 수 있다.As a result, as shown in Figure 4, the radial breathing mode (RBM) showed two strong peaks at 172 and 182 cm -1 of p- SWNT, and 162 and 178 cm -1 of s- SWNT powder. These mean diameters of 1.39-1.53 nm ( p- SWNT) and 1.36-1.44 nm ( s- SWNT powder), respectively. The larger diameter of p - SWNTs compared to s- SWNT powders is due to better separation due to the purification process. In addition, the FWHM (full width at half maximum) and the tangential G-band of RBM are similar to each other, indicating that the purification process of the present invention does not damage carbon nanotubes. .

또한, G-밴드와 달리 D-밴드에서는 p-SWNT(1280 ㎝-1)가 s-SWNT 분말(1274 ㎝-1)에 비해 다소 증가된 피크를 보여주는데, 이는 p-SWNT의 우수한 대칭성 및 평균 p-SWNT들의 길이가 줄어짐에 따라 나타나는 나노튜브의 응축된 방향 구조(condensed aromatic structures) 내 sp3 혼성화 탄소 수의 증가를 의미한다.In addition, unlike the G-band, in the D-band, p- SWNT (1280 cm -1 ) shows a slightly increased peak compared to s- SWNT powder (1274 cm -1 ), which shows good symmetry and mean p of p- SWNT. This means an increase in the number of sp3 hybridized carbon in the condensed aromatic structures of the nanotubes as the length of the SWNTs decreases.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 탄소 나노튜브(carbon nanotubes, CNTs)를 유기용매에 융해시켜 초음파분쇄(sonication)하는 과정을 포함하는, CNT의 비파괴적(non-destructive), 비산화(non-oxidative) 음향화학적(sonochemistry) 정제 방법은, 수율이 높고, 온화하며(mild), 우수한 순도 및 용해도를 갖는 비다발 상태(debundlized state)의 CNT를 얻을 수 있어 가공이 용이하며, 정제 과정이 간단하고 경제적이므로, 생의학, 재료공학 및 반도체 등의 광범위한 산업에서 유용하게 활용될 수 있다.As discussed above, the non-destructive, non-destructive, non-destructive CNTs comprising melting the carbon nanotubes (CNTs) of the present invention in an organic solvent by ultrasonication. The oxidative sonochemistry purification method provides a high yield, mild, debundlized CNT with excellent purity and solubility, which is easy to process and simple to purify. Economical, they can be useful in a wide range of industries such as biomedical, materials engineering and semiconductors.

도 1은 실시예 1에서 출발물질로서 사용한 단일벽 나노튜브 분말(a 및 b), 및 본 발명에 따라 제거된 잔여물(c 및 d)의 전자주사현미경(SEM) 분석 결과이고, 1 is a scanning electron microscope (SEM) analysis of single-walled nanotube powders (a and b) used as starting materials in Example 1, and residues (c and d) removed according to the present invention,

도 2는 실시예 1에서 2차 원심분리 후 상청액(a) 및 최종 정제된 단일벽 나노튜브(b, c 및 d)의 SEM 분석 결과이고, 2 shows the results of SEM analysis of the supernatant (a) and the final purified single-wall nanotubes (b, c and d) after the second centrifugation in Example 1,

도 3a 내지 3d는 실시예 1에서 출발물질로서 사용한 단일벽 나노튜브 분말 및 본 발명에 따라 제거된 잔여물의 열중량 분석(TGA), 유도 열중량 분석(DTG) 및 로렌치안 곡선 분석(Lorentzian curve fit) 결과이고, 3A to 3D are thermogravimetric analysis (TGA), inductive thermogravimetric analysis (DTG) and Lorenzian curve fit of single-walled nanotube powders used as starting materials in Example 1 and residues removed in accordance with the present invention. ) Result,

도 4는 실시예 1에서 최종 정제된 단일벽 나노튜브(a) 및 출발물질로서 사용된 단일벽 나노튜브 분말(b)의 라만 분광 분석(Raman spectra) 결과이다. FIG. 4 shows Raman spectra of the final purified single wall nanotube (a) and single wall nanotube powder (b) used as starting material in Example 1. FIG.

Claims (5)

탄소 나노튜브를 유기용매에 융해시켜 이를 초음파 분쇄한 후 원심분리하여 잔여물을 제거하는 과정을 포함하는 탄소 나노튜브의 정제 방법.A method of purifying carbon nanotubes comprising melting carbon nanotubes in an organic solvent and pulverizing them ultrasonically and then centrifuging to remove residues. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 유기용매가 방향족 용매임을 특징으로 하는 정제 방법.Purification method characterized in that the organic solvent is an aromatic solvent. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 초음파 분쇄는 10 내지 100 ㎑의 주파수에서 1 내지 60분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 정제 방법. Ultrasonic grinding is a purification method, characterized in that performed for 1 to 60 minutes at a frequency of 10 to 100 Hz. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 원심분리는 1000 내지 500000 g에서 10 내지 120분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 정제 방법.Centrifugation is carried out at 1000 to 500000 g for 10 to 120 minutes. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 원심분리 공정을 2회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 정제 방법.Purification method characterized in that the centrifugation process is carried out two or more times.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8591771B2 (en) 2006-04-14 2013-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Dispersed solution of carbon nanotubes and method of preparing the same
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