KR20110033652A - 고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법 - Google Patents

고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브, 금속염, 리간드, 분산용매 및 환원제를 포함하는 용액을 제조하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브 표면에 금속 나노 입자를 코팅하는 것으로, 기존의 탄소나노튜브에 비해 전기 전도성이 높으며, 체적저항 감소 효과가 있고, 제조공정에 있어서 비용이 저렴할 뿐만 아니라 대용량 합성에 유용하다.
탄소나노튜브, 금속 나노 입자, 고 전기전도성

Description

고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법{Manufacturing method of highly electrically conductive carbon nanotube-metal composite}
본 발명은 고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브 표면에 금속 나노 입자를 코팅하는 것으로, 기존의 탄소나노튜브에 비해 전기 전도성이 높으며, 체적저항 감소 효과가 있고, 제조공정에 있어서 비용이 저렴할 뿐만 아니라 대용량 합성이 가능한 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 형태로, 크기나 형태에 따라 독특한 물리적 성질을 갖는 거대 분자이다. 속이 비어 있어 가볍고 전기 전도도는 구리만큼 좋으며, 열전도도는 다이아몬드만큼 우수하고 인장력은 철강에 못지 않는 특성을 가지고 있다. 원통형을 이루는 결합구조에 따라 일부러 불순물을 넣지 않아도 튜브와 튜브가 상호 작용하면서 도체에서 반도체로 변한다. 말려진 형태에 따라서 단층벽 탄소나노튜브(single walled carbon nanotube, SWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNTs), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube)로 구분되기도 한다.
탄소나노튜브는 수십 GPa급의 높은 강도와 1 TPa급의 탄성계수를 가지며, 기존의 탄소섬유를 능가하는 우수한 전기전도도와 열전도도를 보이는 등 그 특성이 매우 뛰어나다.
최근에는 탄소나노튜브의 이러한 전기적 또는 기계적인 고유한 성질을 이용한 극미세영역(nanoscale)에서의 활용이 여러 산업에서 주목받고 있다. 탄소나노튜브의 여러 적용 분야에 대한 활용성을 높이기 위해 물리적 또는 화학적 방법을 이용하여 개조시킨 여러 탄소나노튜브 유도체들이 개발되고 있으며, 특히, 탄소나노튜브를 금속 나노 입자들과 결합시켜 탄소나노튜브 고유의 촉매활성, 전도도 및 수소 감지 능력 등이 변화된 탄소나노튜브-금속 복합체(carbon nanotube-metal composite)들에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
최근에는 금속 이온과 탄소나노튜브 간의 직접적인 산화환원 반응을 이용하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조하는 방법이 알려져 있으나, 이러한 방법은 탄소나노튜브가 분산되지 않은 고체상 반응(solid state reaction)을 이용하기 때문에 균일한 혼성물을 얻기 어렵고, 제조공정에 있어서 비경제적일 뿐만 아니라 제조된 혼성물 또한 다루기 힘든 문제점이 있다.
또한 고체 상에서 탄소나노튜브 파우더와 금속 파우더를 물리적, 기계적인 방법으로 혼합하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조하는 방법도 알려져 있으나, 이 방법 또한 혼성물을 균일하게 얻기 어렵고, 탄소나노튜브가 손상되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄소나노튜브, 금속염, 리간드, 분산용매 및 환원제를 포함하는 용액을 제조하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
보다 구체적으로 본 발명은 탄소나노튜브에 금속 나노 입자를 코팅하여 기존의 탄소나노튜브에 비해 전기 전도성이 높으며, 체적저항 감소 효과가 있고, 제조공정에 있어서 비용이 저렴할 뿐만 아니라 대용량 합성에 유용한, 고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 고 전기 전도성 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이때, 본 발명에 사용되는 기술 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브, 금속염, 리간드, 분산용매 및 환원제를 포함하는 용액을 제조하는 단계를 포함 한다.
보다 구체적으로 본 발명은 탄소나노튜브를 분산용매에 분산시킨 제1분산액과 금속염을 분산용매에 분산시킨 후, 리간드를 첨가하여 금속 착이온이 형성된 제2분산액을 혼합한 혼합액에 환원제를 첨가하여 제조된 용액을 여과 및 건조하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명은 탄소나노튜브를 분산용매에 분산시킨 제1분산액에 환원제를 첨가하고, 상기 환원제가 첨가된 제1분산액과 금속염을 분산용매에 분산시킨 후, 리간드를 첨가하여 금속 착이온이 형성된 제2분산액을 혼합하여 제조된 용액을 여과 및 건조하는 단계를 포함하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조할 수 있다.
상기 제1분산액과 제2분산액의 혼합액에 환원제를 첨가하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조하는 경우에는, CNT 손상을 최소화할 수 있고, 제1분산액에 환원제를 첨가하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조하는 경우에는, 환원제가 CNT 표면의 탄소원자를 미리 환원시켜 CNT의 표면의 Dangling bond가 많아지면서 금속이 부착될 수 있는 Nucleation site를 늘려주는 효과가 있다.
상기 두 가지 제조방법에 대한 체적비저항 측정 결과, 전기전도성은 통계적으로 유의미한 차이가 없어 두 가지의 제조방법 모두 탄소나노튜브-금속 복합체 제조를 위해 바람직하게 사용될 수 있다.
이 때, 탄소나노튜브(이하 ‘CNT'라 함)는 통상적으로 시판되거나 합성한 단일벽 CNT, 다중벽 CNT 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으나, 본 발명에 사용 가능한 CNT는 특별히 한정되지는 않지만, 우수한 전기적 특성을 지니며 대량 합성이 가능하고, 단일벽 CNT 대비 가격이 저렴한 다중벽 CNT가 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 금속염은 전이금속인 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 주석(Sn), 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au)으로부터 선택되는 금속 성분을 포함하는 화합물 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 이 중에서도 상기 은(Ag)염은 전극 재료의 전도성 필러로 가장 많이 활용되고 있으며, 전기적 특성이 매우 우수하다.
본 발명에서 사용가능한 은(Ag)염으로는 아세트산은, 질산은, 탄산은, 염소산은, 황산은, 염화은, 브롬화은 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 본 발명은 탄소나노튜브 표면에 금속 나노 입자를 코팅하여 두 재료의 장점을 극대화 시킬 뿐만 아니라 기존의 탄소나노튜브에 비해 전기 전도성이 높으며, 체적저항 감소 효과가 있고, 제조공정에 있어서 비용이 저렴하며, 대용량 합성에 유용한 탄소나노튜브-금속 복합체를 제공한다.
상기 분산용매는 CNT의 다발을 분리시키기 위한 것으로 CNT를 관능기화 시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지는 않으나 구체적인 예로는 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 프로필 알코올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올 및 그 이성질체 등의 알코올류; 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 다이에틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 다이에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 및 그 이성질체 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에틸이소부틸 케톤, 디메틸 케톤 등의 케톤류; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 메틸 락테이트, 에틸 락테이트, 부틸 락테이트, 3-메톡시부틸 아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노아세테이트, 에틸렌 글리콜 다이아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 다이에틸렌 글리콜 모노아세테이트, 다이에틸렌 글리콜 다이아세테이트, 다이에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노아세테이트, 프로필렌 글리콜 다이아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트 등의 에스테르류;에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이 중에서도 특히 물은 CNT 표면에 정전기적 전하 구현 및 카르복실화를 통해 CNT의 분산능을 우수하게 하여 바람직하게 사용될 수 있다.
또한 상기 탄소나노튜브, 금속염, 리간드, 분산용매 및 환원제를 포함하는 용액에 분산제를 더 첨가하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조할 수 있다. 일반적으로 분산제는 CNT를 분산용매에 균일하게 분산시키기 위해서, CNT와 결합하는 작용기 및 분산용매와 잘 혼화하는 용매친화성 작용기를 동시에 보유하여야 한다. 본 발명에서는 상기 분산제로 소듐콜레이트(sodium cholate), 소듐도데실벤젠설포네이트(sodium dodecylbenzene sulfonate), 소듐도데실설페이트(sodium dodecyl sulfate)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명에서는 상기 탄소나노튜브, 금속염, 리간드, 분산용매 및 환원제를 포함하는 용액 제조 시 초음파 처리하는 것이 특징이며, 초음파 처리는 분산용매 내에서 CNT의 분산을 더욱 촉진시킬 뿐만 아니라 후속 공정인 제2분산액과의 혼합 시 금속염이 CNT 사이로 확산되는 경로를 열어주는 효과가 있다.
상기 초음파 처리 조건은 500 ~ 1,000 Watt가 바람직하며, 500 Watt 미만일 경우에는 금속염이 CNT 사이로 잘 확산되지 않는 문제가 있고, 1,000 Watt를 초과할 경우에는 CNT가 손상되는 단점이 있다. 상기 초음파 처리 시간은 1 ~ 5시간 동안 처리하는 것이 바람직하다.
상기 CNT와 금속염은 1:0.1~10의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.
상기 제2분산액 제조 시 사용되는 리간드는 금속과 배위 결합 가능하기만 하면 특별한 제한이 없지만, 바람직하게는 암모니아, 아민, 시안화염, 아황산염에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 리간드는 환원되는 금속 입자 표면에 흡착되어 입자를 안정화시키고, 금속 입자의 성장을 조절할 수 있다.
본 발명에서는 상기 리간드를 금속염 대비 1:1 ~ 50의 중량비로 첨가하는 것이 특징이며, 상기 리간드가 은염 대비 1 미만의 중량비로 첨가될 경우에는 착이온 을 형성하기 위한 리간드의 양이 충분하지 않아 착이온 농도가 부족하게 되는 문제가 있고, 50을 초과하는 중량비로 첨가될 경우에는 금속 이온이 침전되는 문제점이 있다. 또한 착이온 형성이 충분히 이루어지기 위하여 리간드 첨가 후 10분 이상 교반해 주는 것이 좋다.
상기 환원제는 제1분산액과 제2분산액 제조 시에 사용되는 분산용매와 동일한 용매에 용해시켜 사용할 수 있으며, 본 발명에서 사용 가능한 환원제로는 하이드라진(N2H4), 소듐 하이드로포스페이트, 글루코스, 아스코빅산, 탄닌산, 디메틸포름아미드, 테트라부틸암모늄 보로하이드라이드, 소듐보로하이드라이드(NaBH4), 리튬보로하이드라이드(LiBH4)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한 상기 환원제의 함량은 환원제를 용해시키기 위해 사용되는 분산용매 100 중량부에 대하여 5 ~ 50 중량부인 것이 바람직하다. 환원제의 함량이 5 중량부 미만일 경우, 금속이온을 모두 환원시키지 못하여 합성 수율이 떨어지며, 50 중량부를 초과할 경우에는 반응이 폭발적으로 일어나 반응용기가 커야하기 때문에 바람직하지 못하다.
또한 상기 제1분산액과 제2분산액을 혼합할 때는 1:0.5 ~ 1:5의 부피비로 혼합하는 것이 바람직하며, 반응시간은 1 ~ 30분 동안 수행하는 것이 좋다. 반응시간이 30분을 초과할 경우에는 은 입자의 엉김현상이 발생할 수 있으며, 반응 온도는 15 ~ 25 ℃가 바람직하고, 반응 속도 제어 측면에서 일정하게 유지시켜 주는 것이 좋다.
상기 건조 조건은 사용한 분산용매에서 수분을 충분히 제거할 수 있는 온도인 80 ~ 700 ℃가 좋고, 시간은 6 ~ 24시간으로 충분한 산소 및 공기가 공급 되어 이 온도영역에서 불순물인 수분이나 분산용매 등을 충분히 제거 해주는 것이 좋다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브 표면에 금속 나노 입자를 코팅하는 것으로, 기존 탄소나노튜브에 비해 약 10 ~ 100배 증가된 전기 전도성을 갖고, 체적저항 감소 효과가 있으며, 제조공정에 있어서 비용이 저렴할 뿐만 아니라 대용량 합성에 유용한 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체는 전극 재료 및 전자파 차폐 재료 등에 사용가능하다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 이는 발명의 구성 및 효과를 이해시키기 위한 것 일뿐, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
분산용매인 증류수 100 mL에 다중벽 탄소나노튜브(직경; 약 10 ~ 15 nm, 길이; 20 ~ 100 ㎛, 제조사; 한화나노텍) 1 g을 첨가한 후, 초음파 세척장치(화신테크, Power Sonic 420)를 이용하여 700 W, 20 kHz 강도의 초음파를 1시간 동안 처리하였다. 상기 공정을 통해 증류수에 탄소나노튜브를 분산시킨 제1분산액을 제조하였다. 제 2용액을 제조하기 위하여 질산은 2 g을 증류수 100 mL에 첨가하고, 리간 드로 아민 5 g을 첨가하여 은(Ag) 착이온이 형성된 제2분산액을 제조하였다. 상기 제1분산액과 제2분산액을 1:1의 부피비로 혼합한 혼합액에 환원제로 사용하는 소듐보로하이드라이드 7 g을 증류수 100 mL에 녹인 후 천천히 적가함으로써 다중벽 탄소나노튜브에 은(Ag)을 코팅하였다. 상기 혼합물을 여과 및 100 ℃의 온도로 건조하여 탄소나노튜브-은 복합체를 제조하였다.
[실시예 2]
분산용매인 증류수 100 mL에 다중벽 탄소나노튜브(직경; 약 10 ~ 15 nm, 길이; 20 ~ 100 ㎛, 제조사; 한화나노텍) 1 g을 첨가한 후, 초음파 세척장치(화신테크, Power Sonic 420)를 이용하여 700 W, 20 kHz 강도의 초음파를 1시간 동안 처리하였다. 상기 공정을 통해 증류수에 탄소나노튜브를 분산시킨 제1분산액을 제조하였다. 상기 제1분산액에 환원제로 사용하는 소듐보로하이드라이드 7 g을 증류수 100 mL에 녹인 후 천천히 적가하였다. 제2분산액을 제조하기 위하여 질산은 2 g을 증류수 100 mL에 첨가하고, 리간드로 아민 5 g을 첨가하여 은(Ag) 착이온이 형성된 제2분산액을 제조하였다. 상기 환원제가 첨가된 제1분산액과 제2분산액을 1:1의 부피비로 혼합함으로써 다중벽 탄소나노튜브에 은(Ag)을 코팅하였다. 상기 혼합물을 여과 및 100 ℃의 온도로 건조하여 탄소나노튜브-은 복합체를 제조하였다.
[실시예 3]
분산용매인 증류수 100 mL에 다중벽 탄소나노튜브(직경; 약 10 ~ 15 nm, 길이; 20 ~ 100 ㎛, 제조사; 한화나노텍) 1 g을 첨가한 후, 초음파 세척장치(화신테크, Power Sonic 420)를 이용하여 700 W, 20 kHz 강도의 초음파를 1시간 동안 처리 하였다. 상기 공정을 통해 증류수에 탄소나노튜브를 분산시킨 제1분산액을 제조하였다. 상기 제1분산액에 은(Ag) 코팅 균일도를 높이기 위하여 분산제로 소듐도데실설페이트를 5 g 첨가하였다. 제2분산액을 제조하기 위하여 질산은 2 g을 증류수 100 mL에 첨가하고, 리간드로 아민 5 g을 첨가하여 은(Ag) 착이온이 형성된 제2분산액을 제조하였다. 상기 제1분산액과 제2분산액을 1:1의 부피비로 혼합한 혼합액에 환원제로 사용하는 소듐보로하이드라이드 7 g을 증류수 100 mL에 녹인 후 천천히 적가함으로써 다중벽 탄소나노튜브에 은(Ag)을 코팅하였다. 상기 혼합물을 여과 및 100 ℃의 온도로 건조하여 탄소나노튜브-은 복합체를 제조하였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브-은 복합체(CNT/Ag)의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 1에서 보이는 바와 같이 다중벽 탄소나노튜브 표면에 은(Ag) 입자가 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 4]
제1분산액은 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 제조하였으며, 제2분산액을 제조하기 위하여 황산구리 1.5 g을 증류수 100 mL에 첨가하고, 리간드로 아민 5 g을 첨가하여 구리(Cu) 착이온이 형성된 제2분산액을 제조하였다. 상기 제1분산액과 제2분산액을 1:1의 부피비로 혼합한 혼합액에 환원제로 사용하는 소듐보로하이드라이드 7 g을 증류수 100 mL에 녹인 후 천천히 적가함으로써 다중벽 탄소나노튜브에 구리(Cu)를 코팅하였다. 상기 혼합물을 여과 후 700 ℃의 온도로 Ar분위기에서 H2기체를 흘려주어 열처리한 후 탄소나노튜브-구리 복합체를 제조하였다.
도 2는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 탄소나노튜브-구리 복합체(CNT/Cu)의 투과 전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 2에서 보이는 바와 같이 다중벽 탄소나노튜브 표면에 구리(Cu) 입자가 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 5]
제1분산액은 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 제조하였으며, 제2분산액을 제조하기 위하여 황산니켈 1.5 g을 증류수 100 mL에 첨가하고, 리간드로 아민 5 g을 첨가하여 니켈(Ni) 착이온이 형성된 제2분산액을 제조하였다. 상기 제1분산액과 제2분산액을 1:1의 부피비로 혼합한 혼합액에 환원제로 사용하는 소듐보로하이드라이드 7 g을 증류수 100 mL에 녹인 후 천천히 적가함으로써 다중벽 탄소나노튜브에 니켈(Ni)을 코팅하였다. 상기 혼합물을 여과 후 700 ℃의 온도로 Ar분위기에서 H2기체를 흘려 주어 열처리한 후 탄소나노튜브-니켈 복합체를 제조하였다.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 탄소나노튜브-니켈 복합체(CNT/Ni)의 투과 전자현미경 사진을 나타낸 것이다. 도 3에서 보이는 바와 같이 다중벽 탄소나노튜브 표면에 니켈(Ni) 입자가 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있었다.
[비교예 1]
제1분산액은 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 제조하였으며, 제2분산액을 제조하기 위하여 질산은 2 g을 증류수 100 mL에 첨가하여 제2분산액을 제조하였다. 상기 환원제가 첨가된 제1분산액과 제2분산액을 1:1의 부피비로 혼합함으로써 다중벽 탄소나노튜브에 은(Ag)을 코팅하였다. 상기 혼합물을 여과 및 100 ℃의 온도로 건조하여 탄소나노튜브-은 복합체를 제조하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브-은 복합체(CNT/Ag)의 체적저항(비저항) 측정 결과를 나타낸 것으로, 도 4를 통하여 탄소나노튜브-은 복합체 시료에 인가한 압력에 따라 체적저항 값이 3.810-5Ωm ~ 7.710-5Ωm로 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 은(Ag)을 코팅하지 않은 동종 탄소나노튜브에 비해 체적저항 값이 대략 1/10 정도 감소한 것을 확인할 수 있다. 또한 도 2의 MWCNT/Ag(AS-IS)는 비교예 1에 따라 제조된 탄소나노튜브-은 복합체의 체적저항(비저항) 측정 결과를 나타낸 것으로, MWCNT/Ag와 비교하였을 때 체적저항이 상대적으로 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브-구리 복합체(CNT/Cu) 및 탄소나노튜브-니켈 복합체(CNT/Ni)의 체적저항(비저항) 측정 결과를 나타낸 것으로, 도 5를 통하여 탄소나노튜브-구리 복합체(CNT/Cu) 및 탄소나노튜브-니켈 복합체(CNT/Ni)의 시료에 인가한 압력에 따라 금속을 코팅하지 않은 동종 탄소나노튜브(MWCNT)에 비해 체적저항 값이 10 ~ 25%정도 감소한 것을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체(CNT/Ag)의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체(CNT/Cu)의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체(CNT/Ni)의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체(CNT/Ag)의 체적저항(비저항) 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4 및 실시예 5에 따라 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체(CNT/Cu, CNT/Ni)의 체적저항(비저항) 측정 결과를 나타낸 것이다.

Claims (12)

  1. 탄소나노튜브, 금속염, 리간드, 분산용매 및 환원제를 포함하는 용액을 제조하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속염은 전이금속인 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 주석(Sn), 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au)으로부터 선택되는 금속 성분을 포함하는 금속염 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 용액에 분산제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분산제는 소듐콜레이트, 소듐도데실설페이트, 소듐도데실벤젠설포네이트에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 리간드는 암모니아, 아민, 시안화염, 아황산염에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 리간드는 금속염 대비 1:1 ~ 50의 중량비로 첨가되는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분산용매는 물, 알코올류, 에테르류, 케톤류, 에스테르류에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 환원제는 하이드라진(N2H4), 소듐 하이드로포스페이트, 글루코스, 아스코빅산, 탄닌산, 디메틸포름아미드, 테트라부틸암모늄 보로하이드라이드, 소듐보로하이드라이드(NaBH4), 리튬보로하이드라이드(LiBH4)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 용액 제조 시 초음파 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 탄소나노튜브-금속 복합체.
  11. 탄소나노튜브;
    전이금속인 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 주석(Sn), 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au)으로부터 선택되는 금속 성분을 포함하는 금속염 또는 이들의 혼합물인 금속염;
    암모니아, 아민, 시안화염, 아황산염에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 리간드;
    물, 알코올류, 에테르류, 케톤류, 에스테르류에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 분산용매;
    하이드라진(N2H4), 소듐 하이드로포스페이트, 글루코스, 아스코빅산, 탄닌산, 디메틸포름아미드, 테트라부틸암모늄 보로하이드라이드, 소듐보로하이드라이 드(NaBH4), 리튬보로하이드라이드(LiBH4)에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 환원제를 혼합하여 용액을 제조하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 용액에 소듐콜레이트, 소듐도데실설페이트, 소듐도데실벤젠설포네이트에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 분산제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.
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