KR20090019303A - 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법 및 그전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 - Google Patents

전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법 및 그전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 Download PDF

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최성호
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이광필
김상호
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재단법인 대구테크노파크
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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브를 불순물 정제처리로 결정성 탄소 제거와 함께 탄소나노튜브 표면에 카르복실기와 히드록시기가 도입된 기능성 탄소나노튜브를 얻게 하고, 방향성 단분자물질과 고분자반응개시제를 기능성 탄소나노튜브와 반응처리하여서 카르복실기와 히드록시기에 전도성고분자물질이 생성 결합되게 하여 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제조하며, 이렇게 제조된 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 연료전지용 촉매를 담지하는 담지체, 금속입자를 담지할 수 있는 담지체, 효소를 담지하는 담지체, 센서재료 및 전자파차폐 재료 등에 이용할 수 있다.
Figure P1020070083622
전도성고분자, 탄소나노튜브, 코팅, 연료전지용 촉매, 촉매 효율

Description

전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법 및 그 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브{MANUFACTURE METHOD OF CONDUCTING POLYMER COATED CARBON NANOTUBE AND CONDUCTING POLYMER COATED CARBON NANOTUBE THEREBY}
본 발명은 물리적 화학적 전기적 특성이 우수한 탄소나노튜브에 전도성고분자를 코팅처리하여 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제조하는 방법 및 그 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 관한 것이다.
연료전지는 연료 가스와 산화제 가스를 전기화학적으로 반응시켜 생기는 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 새로운 발전시스템으로서, 화석 에너지를 대체할 수 있는 미래의 청정에너지원으로 개발되고 있는 실정이다. 이러한 연료전지는 출력밀도 및 에너지 전환효율이 높고, 상온에서 작동가능하며 소형화 및 밀폐화가 가능하므로 무공해 자동차, 가정용 발전시스템, 이동통신장비, 의료기기, 군사용 장비, 우주사업용 장비 등의 분야에 폭넓게 사용가능하다.
이러한 연료전지의 종류는 고온(500∼700℃)에서 작동하는 용융탄산염 전해 질형 연료전지, 200℃ 근방에서 작동하는 인산전해질형 연료전지, 상온 내지 약 100℃ 이하에서 작동하는 알칼리 전해질형 연료전지, 및 고분자 전해질형 연료전지 등등으로 다양하다. 그중 고분자 전해질형 연료전지에는, 수소 가스를 연료로 사용하는 수소 이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell: PEMFC)와, 액상의 메탄올을 직접 연료로 애노드에 공급하여 사용하는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 등이 포함되어 있다.
연료전지에 있어 에너지밀도를 높여 출력밀도와 출력전압을 향상시키기 위해 전극, 연료, 전해질막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 전극에 사용되는 촉매의 활성을 높이려는 시도가 꾸준히 이루어지고 있다.
이러한 촉매의 활성은 촉매의 반응표면적이 증가할수록 향상되므로 촉매의 입자지름을 수 nm의 크기로 줄여 반응 표면적을 증가시키고 전극에 균일하게 분포시킬 필요가 있다.
종래에는 탄소천 등으로 된 지지층에 백금 촉매 등을 페이스트화 하여 분산시켰으므로 분산도가 균일하지 않았으며 탄소담체의 표면적 및 전기전도도 성능이 만족스럽지 않다는 문제점이 있었다.
일 예로 대한민국 특허공개 제10-2005-0093334호 "광환원법에 의한 연료전지용 카본촉매에 제조방법 및 그 연료전지용 카본촉매"에서는 방사선을 이용하여 연료전지용 촉매입자를 다양한 탄소에 담지하는 것을 개시하고 있다. 그 중 탄소나노튜브의 경우 탄소나노튜브가 갖은 소수적 성질에 인해 연료전지용 촉매인 나노귀금속입자가 뭉쳐져서(aggregation) 표면적이 적게 되고 결국 효율이 매우 낮은 단점 을 가지고 있다. 또한, 수용액에서 수화전자를 발생하기 위하여 10kGy-100kGy라는 강한 에너지를 조사하는데, 이 경우에는 탄소나노튜브가 갖은 sp2혼성을 파괴하여 전도도를 낮추는 경향을 나타낼 수 있다.
다른 일예로, 대한민국 특허등록 제10-0689866호 "비닐계 고분자가 그래프팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및그 전구체"에서는 표면에 비닐기가 도입된 탄소나노튜브를 제조하고 이를 비닐계 단량체와 중합시킴으로써 비닐계 고분자를 탄소나노튜브 표면에서 쉽게 성장시키는 방법 및 그 전구체를 개시하고 있다.
상기 제10-0689866호에 따르면 탄소나노튜브의 고유한 특성을 손상시키지 않으면서 탄소나노튜브의 강한 반데르발스 인력을 감소시켜 고분자에 탄소나노튜브를 균일하게 분산시킬 수 있으므로, 우수한 물성을 지닌 고분자/탄소나노튜브 나노복합재료의 제조방법으로 크게 활용될 수 있다.
하지만, 제10-0689866호에서는 전도성고분자를 사용하지 않으므로 전도도를 저하시켜 연료전지 전극으로 이용할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 연료전지용 촉매, 금속입자, 효소 등을 담지할 수 있는 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법 및 그 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료전지용 촉매입자를 대량 담지시킬 수 있을 뿐 아니라 촉매효율도 높이는 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법 및 그 전도성 고분자 코팅 탄소나노튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조된 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 이용하여 Pt-Ru을 화학적환원법으로 직접 담지하여 직접메탄올전지 전극에 적용할 수 있도록 하는 탄소나노튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 센서재료 및 전자파차폐 재료 등으로 사용될 수 있는 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 탄소나노튜브를 불순물 정제처리로 결정성 탄소 제거와 함께 탄소나노튜브 표면에 카르복실기와 히드록시기가 도입된 기능성 탄소나노튜브를 얻게 하고, 방향성 단분자물질과 고분자반응개시제를 상기 기능성 탄소나노튜브와 반응처리하여서 상기 카르복실기와 히드록시기에 전도성고분자물질이 생성 결합되게 하여 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제조함을 특징으로 한 다.
본 발명은 기존의 탄소나노튜브에 전도성고분자를 코팅시켜 연료전지용 촉매입자 등을 대량으로 담지할 수 있는 새로운 재료를 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 연료전지용 전극에 사용할 수 있을 뿐 아니라 그 밖의 금속입자를 담지할 수 있는 담지체, 효소를 담지하는 담지체, 센서재료 및 전자파차폐 재료 등에 이용할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
탄소나노튜브를 연료전지용 촉매의 담지체로 사용할 경우 탄소나노튜브의 표면이 갖는 소수적 성질에 인해 연료전지용 촉매인 나노귀금속입자가 뭉쳐져서(aggregation) 표면적이 적게 되고 결국 촉매 효율이 매우 낮게 된다.
그러므로 본 발명에서는 기존 탄소나노튜브에 높은 전도성은 물론이고 분산성이 좋은 전도성고분자가 코팅되게 처리하여 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제조함으로써, 그 탄소나노튜브가 양호한 분산성을 갖게하여서 연료전지용 촉매 등의 담지 표면적이 극대화되도록 한다. 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 그 사이즈가 나노단위이므로 표면적이 넓고 그 코팅된 전도성고분자가 분산성과 아울러 연 료전지용 촉매와의 전기적 특성도 좋다. 이렇게 제조된 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지용 촉매를 담지하는 경우에는 연료전지용 촉매의 담지량을 높일 뿐아니라 촉매의 효율도 높일 수 있게 된다.
연료전지용 촉매를 담지하는 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 하기와 같은 여러가지 실시 예들로 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 제조 절차도로서, 여러가지 형태로 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제조하는 과정을 보여주고 있다.
탄소나노튜브를 불순물 정제처리로 결정성 탄소 제거와 함께 탄소나노튜브 표면에 카르복실기와 히드록시기가 도입된 기능성 탄소나노튜브를 얻게 하고, 방향성 단분자물질과 고분자반응개시제를 상기 기능성 탄소나노튜브와 반응처리하여서 상기 카르복실기와 히드록시기에 전도성고분자물질이 생성 결합되게 하여서 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브가 완성되게 한 것이다.
도 1에 도시된 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에는, 전도성고분자의 일예인 폴리베타카르보락톤(PCL)이 코팅된 폴리베타카프로락톤 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)와, 전도성고분자의 일예인 폴리말레익안하이드로(PMA)이 코팅된 폴리말레익안하이드로 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)와, 전도성고분자의 일예인 폴리피롤(PPy)이 코팅된 폴리피롤 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)와, 및 전도성고분자의 일예인 폴리피롤/폴리말레익안하이드로(PPy/PMA)이 코팅된 폴리피롤/폴리말레익안하이드로 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)가 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브를 제조하는 과정 을 실시 예별로 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
(실시예 1)
본 발명에서는 먼저 통상의 탄소나노튜브(Multi Wall Carbon Nano Tube: MWNT)에서부터 비결정성 탄소와 함께 탄소나노튜브 제조시 사용되어져 잔존하고 있는 금속촉매를 제거하기 위한 불순물 정제를 수행한다. 상기 비결정성 탄소는 전류가 거의 통하지 않게 하는 성질이 있고, 탄소나노튜뷰 제조시 사용되어진 금속촉매는 연료전지용 촉매를 담지하는 담지체 역할에 악영향을 끼칠 수 있으므로 제거하는 것이 바람직하다.
비결정성 탄소 및 상기 금속촉매를 통상의 탄소나노튜브로부터 제거하기 위하여, 상용의 탄소나노튜브를 실온에서 왕수의 일종인 강산혼합용액(황산/질산=3/1, vol-%)에 4시간 초음파 처리하고, 그 후 60oC온도상태에서 12시간동안 침지 처리한다.
이 불순물 정제처리 과정에서 탄소나노튜브의 표면이 개질되어 탄소나노튜브 표면에 카르복실기 (>C=O)와 히도록시기 (-OH)가 도입된다. 이렇게 카르복실기 (>C=O)와 히도록시기 (-OH)가 도입되어져 기능화된 탄소나노튜브를 본 명세서에서는 '기능성 탄소나노튜브(functional MWNT)'로 칭한다.
도 2의 (a)에서는 실시예 1의 방법으로 얻어진 기능성 탄소나노튜브의 TEM이미지이고, 도 3의 (a)는 실시예 1의 방법으로 얻어진 기능성 탄소나노튜브의 SEM 이미지이다.
(실시예 2)
실시예 1에서 제조된 기능성 탄소나노튜브(functional MWNT) 1.0g를 분산제 용액인 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, 50mL)에 넣어 분산시킨 후, 고분자반응개시제의 일예인 Sn(Oct)2 촉매 2.0mL를 넣어준 후 80oC에서 한 시간동안 반응시킨다. 그 후, 방향성 단분자물질인 베타카프로락톤(β-caprolactone, 10mL)를 천천히 넣어준 다음, 80oC에서 24시간 동안 반응시켜 줌으로써 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 일예인 폴리베타카프로락톤(PCL) 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)를 제조하였다.
도 2의 (b)는 실시예 2의 방법으로 얻어진 PCL 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)의 TEM 이미지이고, 도 3의 (b)는 실시예 2의 방법으로 얻어진 PCL 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)의 SEM 이미지이다.
이러한 관측 이미지를 통해서 본원 발명자는 PCL 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)가 성공적으로 제조되었음을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 1에서 제조된 기능성 탄소나노튜브(functional MWNT) 1.0g을 분산제용액인 THF(tetrahydrofuran) 50mL에 넣어 분산시킨 후, 방향성 단분자 물질인 말 레익언하이드라이드(Maleic anhydride, 3g)을 넣어주고 80oC에서 1시간 반응시킨다. 그 후 고분자반응개시제에 해당하는 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide: BPO, 3g)을 넣어준 다음 80oC에서 8시간 반응시켜줌으로써 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 일예인 폴리말레익언하이드라이드(PMA) 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)를 제조하였다.
도 2의 (c)는 실시예 3의 방법으로 얻어진 PMA 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)의 TEM 이미지이고, 도 3의 (c)는 실시예 3의 방법으로 얻어진 PMA 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)의 SEM 이미지이다.
이러한 관측 이미지를 통해서 본원 발명자들은 PMA 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)가 성공적으로 제조되었음을 확인할 수 있었다.
(실시예 4)
실시예 1에서 제조된 기능성 탄소나노튜브(functional MWNT) 1.0g을 분산제용액인 0.1M HCl용액 100mL에 분산시킨 후, 방향성 단분자물질인 피롤(Pyrrole, 0.6g)을 첨가시킨다. 그 후, 고분자반응개시제에 해당하는 과황산암모니윰(Ammonium Persulfate) ((NH2)S2O8, 8.0g)을 천천히 넣어주면서 4시간 동안 0~5oC에서 반응시킨 다음, 그 상태에서 4시간 동안 계속적으로 반응되게 함으로써, 폴리피롤(PPy) 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)를 제조하였다.
도 2의 (d)는 실시예 4의 방법으로 얻어진 PPy 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)의 TEM 이미지이고, 도 3의 (d)는 실시예 4의 방법으로 얻어진 PPy 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)의 SEM 이미지이다.
이러한 관측 이미지를 통해서, 본원 발명자들은 목적한 PPy 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)가 성공적으로 제조되었음을 확인할 수 있었다.
본원 발명자들은 상기 실시예 4의 방법으로 방향성 단분자물질인 폴리피롤(PPy)을 대신하여 다른 방향성 단분자물질인 아닐린(aniline), 티오펜(thiophene)도 각각 코팅을 수행하여 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 일예인 아닐린 코팅 탄소나노튜브와 티오펜 코팅 탄소나노튜브도 각각 제조할 수 있었다.
(실시예 5)
본원 발명자들은 실시예 1에서 제조된 기능성 탄소나노튜브(functional MWNT) 1.0g을 실시예 3과 같이 PMA를 코팅하여서 PMA 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)를 얻은 후, 실시예 4와 같이 방향성 단분자의 일예인 폴리피롤(PPy)을 이중 코팅함으로써 PPy/PMA 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)를 제조하였다.
도 2의 (e)는 실시예 5의 방법으로 얻어진 PPy/PMA 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)의 TEM 이미지이고, 도 3의 (e)는 PPy/PMA 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)의 SEM 이미지이다.
상기 관측 이미지를 통해서 본원 발명자들은 2중층 PPy/PMA 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)가 제조됨을 확인할 수 있었다.
본원 발명자들은 상기한 실시예 1, 2, 3, 4, 5에서 제조된 기능성 탄소나노튜브 및 전도성 고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru 나노입자를 담지시켜 담지량 및 분산정도를 평가하였다.
도 4는 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지한 TEM이미지를 보여주는 도면이다.
도 4의 (a)는 실시예 1에서 제조된 기능성 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru 나노입자를 담지시킨 TEM 이미지이고, 도 4의 (b)는 실시예 2에서 제조된 PCL 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지시킨 TEM 이미지이며, 도 4의 (c)는 실시예 3에서 제조된 PMA 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지시킨 TEM 이미지이다. 그리고, 도 4의 (d)는 실시예 4에서 제조된 PPy 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지시킨 TEM 이미지이고, 도 4의 (e)는 실시예 5에서 제조된 PPy/PMA 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)에 Pt-Ru나노입자를 담지시킨 TEM 이미지이다.
도 4의 도시된 TEM이미지를 살펴보면, 도 4의 (d)에 도시된 PPy 코팅 탄소튜브(PPy/MWNT) 및 도 4의 (e)에 도시된 PPy/PMA 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자가 아주 고르게 담지됨을 확인 할 수 있었다. 나머지의 기능성 탄소나노튜브나 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에도 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자가 어느 정도 담지될 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지한 XRD 분석도이다.
도 5의 XRD 분석결과에서, 도 5의 (a)는 실시 예1에서 제조된 기능성 탄소나노튜브에 대한 것이고, 도 5의 (b)는 실시 예2에서 제조된 폴리베타카르보락톤 코팅 탄소나노튜브(PCL/MWNT)에 대한 것이며, 도 5의 (c)는 실시예 3에서 제조된 폴리말레익안하이드로 코팅 탄소나노튜브(PMA/MWNT)에 대한 것이다. 그리고, 도 5의 (d)는 실시 예4에서 제조된 폴리피롤 코팅 탄소나노튜브(PPy/MWNT)에 대한 것이고, 도 5의 (e)는 실시예 5에서 제조된 폴리피롤/폴리말레익안하이드로 코팅 탄소나노튜브(PPy/PMA/MWNT)에 대한 것이다.
도 5에 도시된 XRD 분석결과를 살펴보면, 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자가 전도성 코팅 탄소나노튜브에 성공적으로 담지됨을 확인 할 수 있다.
하기 표 1은 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자의 담지량을 나타내고 있다.
Figure 112007060094819-PAT00001
표 1에서 알 수 있듯이, 전도성고분자가 코팅되지 않은 탄소나노튜브의 경우는 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자가 담지되지 않음을 확인할 수 있고, 전도성 고분자 코팅 탄소나노튜브들 각각에는 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자가 담지되어 있음을 확인할 수 있다.
또한 본원 발명자들은 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자가 담지된 상태에서의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 대한 촉매효율을 측정하였으며, 그 결과 분석도는 도 6 및 도 7과 같다.
도 6은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지한 후, CO흡착 및 탈착 분석도이고, 도 7은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru촉매를 담지한 후, MeOH의 산화능력 평가 분석도이다.
도 6의 CO흡착 및 탈착 분석도는 CO흡착 및 탈착정도를 통해서 촉매의 효율을 측정하는 것으로, Pt-Ru/PPy/MWNT가 매우 높은 현상을 나타내므로 Pt-Ru/PPy/MWNT가 촉매 효율이 매우 좋음을 확인할 수 있었다.
그리고 도 7의 MeOH의 산화능력 평가 분석도는 메탄올을 산화하는 정도를 통해서 촉매의 효율을 측정하는 것으로, 도 6과 마찬가지로 Pt-Ru/PPy/MWNT가 촉매 효율이 매우 좋음을 확인할 수 있었다.
상기한 바와 같이 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 화학적환원법 등으로 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지할 수 있되, 대량으로 담지할 수 있을 뿐 아니라 그 담지분포가 균일하게 해주는 담지체가 된다. 이렇게 Pt-Ru나노입자가 담지된 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 예컨대, 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)의 전극으로도 적용할 수 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 연료전지용 촉매를 담지하는 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 관련해서 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 요컨대, 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브는 금속입자를 담지할 수 있는 담지체, 효소를 담지하는 담지체, 센서재료 및 전자파차폐 재료 등으로 이용될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
도 1은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조 절차도,
도 2는 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 TEM이미지 도면,
도 3은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 SEM이미지 도면,
도 4는 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지한 TEM이미지를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지한 XRD 분석도,
도 6은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru나노입자를 담지한 후, CO흡착 및 탈착 분석도.
도 7은 본 발명의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브에 연료전지 촉매인 Pt-Ru촉매를 담지한 후, MeOH의 산화능력 평가 분석도.

Claims (4)

  1. 탄소나노튜브를 불순물 정제처리로 결정성 탄소 제거와 함께 탄소나노튜브 표면에 카르복실기와 히드록시기가 도입된 기능성 탄소나노튜브를 얻게 하고, 방향성 단분자물질과 고분자반응개시제를 상기 기능성 탄소나노튜브와 반응처리하여서 상기 카르복실기와 히드록시기에 전도성고분자물질이 생성 결합되게 하는 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법.
  2. 제1항에서 있어서, 상기 방향성 단분자물질은 피롤, 아닐린, 티오펜중 하나임을 특징으로 하는 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브의 제조방법.
  3. 제1항의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법으로 제조하여서 연료전지용 촉매 나노입자, 금속촉매 나노입자, 효소 나노입자중 하나를 담지할 수 있도록 된 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브.
  4. 제1항의 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브 제조방법으로 제조하여서 센서재료 및 전자파차폐 재료중 하나로 사용될 수 있도록 된 전도성고분자 코팅 탄소나노튜브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101923967A (zh) * 2010-08-20 2010-12-22 电子科技大学 一种固体钽电解电容器及其制备方法
KR101272475B1 (ko) * 2010-11-22 2013-06-14 금호석유화학 주식회사 과요오드산나트륨 산화제를 이용한 탄소나노튜브의 표면 개질방법
WO2014010961A1 (ko) * 2012-07-11 2014-01-16 (주)탑나노시스 탄소나노튜브필름 제조 방법
KR101469185B1 (ko) * 2013-04-22 2014-12-09 인제대학교 산학협력단 폴리에틸렌이민 및 전도성 고분자가 그래프팅된 탄소나노튜브의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 폴리에틸렌이민 및 전도성 고분자가 그래프팅된 탄소나노튜브 및 이를 이용한 휘발성 유기 화합물 감지 센서

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