KR20130068515A - Method for manufacturing graphene - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of graphene is provided to facilitate manufacturing a large amount of graphene without causing environmental pollution. CONSTITUTION: A manufacturing method of graphene comprises the steps of: forming a mixture by mixing an ion liquid and a carbon structure comprising at least one among graphite, carbon nano tube, and carbon nano fiber (S100); irradiating a first ultrasound to the mixture (S102); irradiating microwave to the mixture (S104); and forming graphene by irradiating a second ultrasound to the mixture (S106). The mixture is in a gel state. The ion liquid contains fluorine. [Reference numerals] (S100) Form a mixture; (S102) Irradiate first ultrasound waves; (S104) Irradiate microwaves; (S106) Irradiate a second ultrasound waves; (S108) Separate graphene

Description

그래핀의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING GRAPHENE}Graphene manufacturing method {METHOD FOR MANUFACTURING GRAPHENE}

본 발명은 그래핀의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing graphene.

일반적으로 표시소자, 발광다이오드, 태양 전지 등과 같은 다양한 디바이스는 광을 투과시켜 화상을 형성하거나 전력을 생성하므로, 광을 투과시킬 수 있는 투명전극이 필수적인 구성요소로서 사용된다. 이와 같은 투명전극으로서는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide, ITO)이 가장 많이 알려져 있으며, 폭 넓게 사용되고 있다. In general, various devices such as a display element, a light emitting diode, a solar cell, and the like transmit light to form an image or generate power, so that a transparent electrode capable of transmitting light is used as an essential component. As such a transparent electrode, indium tin oxide (ITO) is most known and widely used.

그러나 이와 같은 인듐주석산화물은 인듐의 소비량이 많아짐에 따라 가격이 높아져 경제성이 저하된다는 문제점을 가지고 있으며, 인듐의 지구 매장량이 고갈되어가고, 특히 인듐을 소재로 하는 투명 전극의 화학적, 전기적 특성 결함이 존재함이 알려지면서 이를 대체할 수 있는 전극 물질을 찾기 위한 노력이 활발히 진행되고 있는 상황이다. However, such indium tin oxide has a problem that the higher the consumption of indium, the higher the price, the lower the economic feasibility, the global reserve of indium is depleted, especially the chemical and electrical characteristics defects of the transparent electrode made of indium material As it is known to exist, efforts are being made to find an electrode material that can replace it.

이와 더불어, 전자소자 및 반도체 디바이스의 경우 활성층(active layer)으로 실리콘을 사용한다. 실리콘의 경우 상온에서 대략 1,000 cm2/Vs 정도의 캐리어 이동도를 나타내나 더 빠르고 우수한 소자 제작을 위해서는 이를 대체할 만한 새로운 물질로 그래핀이 개발되어 연구되고 있다. In addition, silicon is used as an active layer in electronic devices and semiconductor devices. Silicon exhibits carrier mobility of about 1,000 cm 2 / Vs at room temperature, but graphene has been developed and studied as a new material to replace it for faster and superior device fabrication.

그패핀은 흑연층으로부터 그래핀을 분리하기 위해서는 스카치 테이프 등을 이용한 기계적 박리법 또는 유기 용매를 사용하는 화학적 방법들이 사용되고 있다.In the graphene, in order to separate the graphene from the graphite layer, mechanical peeling using scotch tape or the like or chemical methods using an organic solvent are used.

그러나 기계적 박리법은 균일한 두께로 많은 양의 그래핀을 얻기가 용이하지 않으며, 화학적 방법들은 유기 용매를 사용함으로써 환경을 오염시키는 문제점이 있다. However, mechanical peeling is not easy to obtain a large amount of graphene with a uniform thickness, and chemical methods have a problem of polluting the environment by using an organic solvent.

따라서 본 발명은 환경을 오염시키지 않으면서도 용이하게 다량의 그래핀을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is to provide a method for producing a large amount of graphene easily without polluting the environment.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 그래핀 제조 방법은 흑연, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 탄소구조물과 이온액을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계, 혼합물에 1차 초음파를 조사하는 단계, 혼합물에 마이크로파를 조사하는 단계, 그리고 혼합물에 2차 초음파를 조사하여 그래핀을 형성하는 단계를 포함한다.Graphene manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is a step of forming a mixture by mixing a carbon structure and ionic liquid containing at least one of graphite, carbon nanotubes, carbon nanofibers, primary ultrasonic wave to the mixture Irradiating microwave, irradiating microwaves to the mixture, and irradiating secondary ultrasonic waves to the mixture to form graphene.

그리고 혼합물은 젤 상태이고, 혼합물은 흑연1g당 이온액을 2ml 내지 3ml의 비율로 혼합할 수 있거나, 혼합물은 탄소나노튜브 1g당 이온액을 5ml의 비율로 혼합할 수 있다. The mixture may be in a gel state, and the mixture may mix ionic liquid per 1 g of graphite at a ratio of 2 ml to 3 ml, or the mixture may mix ionic liquid per 1 g of carbon nanotubes at a ratio of 5 ml.

상기 이온액은 불소가 들어있는 이온액일 수 있고, 이온액은 EMIM-BF4, EMIM-PF6, BMIM-PF6, BMIM-BF4 중 어느 하나일 수 있다. The ionic liquid may be an ionic liquid containing fluorine, and the ionic liquid may be any one of EMIM-BF 4 , EMIM-PF 6 , BMIM-PF 6 , and BMIM-BF 4 .

상기 혼합물을 형성하는 단계에서, 혼합물에 금속 전구체를 더 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the forming of the mixture, the method may further include adding a metal precursor to the mixture.

상기 금속 전구체는 탄소구조물의 무게 대비 50% 내지 100%(1: 0.5 내지 1)의 비율로 혼합물에 혼합할 수 있다. The metal precursor may be mixed in the mixture at a ratio of 50% to 100% (1: 0.5 to 1) based on the weight of the carbon structure.

상기 이온액은 철 전구체, 망간 전구체 및 은 전구체 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있고, 철 전구체는 아이언(III) 아세킬아세토네이트(iron(III) acetylacetonate)이고, 망간 전구체는 망간 아세테이트(manganese(II) acetate)이고, 은 전구체는 실버 아세테이트(silver acetate)일 수 있다.The ionic liquid may further include at least one of an iron precursor, a manganese precursor and a silver precursor, the iron precursor is iron (III) acetylacetonate, and the manganese precursor is manganese (manganese ( II) acetate) and the silver precursor may be silver acetate.

본 발명에서와 같이 이온액을 이용하면 환경 오염을 일으키지 않으면서도 용이하게 다량의 그래핀을 제조할 수 있다. Using the ionic liquid as in the present invention can be easily produced a large amount of graphene without causing environmental pollution.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 흑연의 사진이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라서 제조된 그래핀의 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 다른 그래핀 웜의 사진이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 그래핀에 대해서 전자 에너지 손실 분광기(electron energy loss spectrometer)를 이용하여 성분 분석을 한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라서 탄소 나노 튜브를 이용하여 형성한 그래핀의 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 다른 은과 결합된 그래핀의 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 은과 결합된 그래핀의 TEM 사진이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 은과 결합된 그래핀의 XPS 그래프이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 다른 철과 결합된 그래핀의 SEM 사진이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 철과 결합된 그래핀의 TEM 사진이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing graphene in order according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of graphite according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of graphene prepared according to one embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of another graphene worm in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph of component analysis using an electron energy loss spectrometer for graphene according to an embodiment of the present invention.
6 is a SEM photograph of graphene formed using carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
7 is an SEM photograph of graphene combined with another silver in one embodiment of the present invention.
8 is a TEM photograph of graphene combined with silver according to an embodiment of the present invention.
9 is an XPS graph of graphene combined with silver according to an embodiment of the present invention.
10 is an SEM image of graphene combined with another iron in one embodiment of the present invention.
11 is a TEM picture of the graphene combined with iron according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 한 실시예인 그래핀의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for manufacturing graphene, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 순서대로 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 흑연의 사진이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라서 제조된 그래핀의 사진이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing graphene according to an embodiment of the present invention in order, Figure 2 is a photograph of graphite according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention Therefore, it is a photograph of the prepared graphene.

본 발명의 한 실시예에 따른 그래핀 제조 방법은 먼저, 흑연과 이온액을 혼합하여 젤 상태의 혼합물을 만든다(S100).In the graphene manufacturing method according to an embodiment of the present invention, first, graphite and an ionic liquid are mixed to make a mixture in a gel state (S100).

흑연은 탄소 여섯 개로 이루어진 고리가 연결되어 도 2에서와 같이 층을 이룬 모양으로 C축 값은 6.696Å, 탄소간 결합 길이는 1.42Å이며, 단위 격자는 탄소 원자 3개를 포함한다. Graphite has six carbon chains connected to form a layered layer as shown in FIG. 2. The C-axis value is 6.696 kPa, the bond length between carbons is 1.42 kPa, and the unit lattice includes three carbon atoms.

이온액은 1-에틸-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트(1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, C6H11N2BF4 , 이하, EMIM-BF4라 함), 1-에틸-3-메틸이미다조리움 헥사플루오로포스파이트(1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophospate, C6H11N2PF6, 이하, EMIM-PF6라 함), 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사플로오로포스파이트, C8H15F6N2P, 이하, BMIM-PF6라 함), 1-부틸-3-메틸이미다이조리움 테트라플루오로보로네이트, C8H15N2BF4, BMIM-BF4)와 같이 불소(F)를 포함하는 이온액 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Ionic liquid is 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, C 6 H 11 N 2 BF 4 , hereinafter EMIM-BF 4 ), 1-ethyl 3-Methylimidazorium hexafluorophosphite (1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophospate, C 6 H 11 N 2 PF 6 , hereinafter EMIM-PF 6 ), 1-butyl-3-methyl Midazium hexafluorophosphite, C 8 H 15 F 6 N 2 P, hereinafter referred to as BMIM-PF 6 ), 1-butyl-3-methylimidazorium tetrafluoroboronate, C 8 H 15 N 2 BF 4 , BMIM-BF 4 ) may include at least one of the ionic liquid containing fluorine (F).

젤 상태는 흑연이 이온액에 젖은 상태로 용기의 바닥에 붙어서 떨어지지 않는 상태로, 이온액이 흐르지 않는다. 이때, 흑연1g 당 2㎖ 내지 3㎖의 비율로 혼합될 수 있다. In the gel state, graphite does not fall on the bottom of the container while wet with the ionic liquid, and the ionic liquid does not flow. At this time, it can be mixed in a ratio of 2ml to 3ml per 1g of graphite.

그런 다음, 젤 상태의 혼합물에 1차로 초음파를 조사(S102)하여 이온액이 흑연층 사이 사이에 잘 스며들 수 있도록 한다. 이때, 1차 초음파는 30분 내지 60분 동안 진행할 수 있다. Then, the ultrasonic wave is first irradiated to the mixture in a gel state (S102) so that the ionic liquid can permeate well between the graphite layers. In this case, the primary ultrasound may be performed for 30 to 60 minutes.

그런 다음, 젤 상태의 혼합액에 마이크로파를 조사(S104)하여 그래핀 웜(grapheme worms)을 형성한다. 그래핀 웜은 흑연층이 부풀어 막대형상으로 부풀어지면서 각각의 층을 이루는 상태이다. Then, microwaves are irradiated to the mixed solution of gel state (S104) to form graphene worms. The graphene worm is in a state in which the graphite layers are inflated in a rod shape to form respective layers.

이때, 마이크로 파는 700W이상의 세기로 진행할 수 있으며, 바람직하게는 700W 내지 1,000W의 범위에서 수초 내지 수분 동안 진행할 수 있다. 마이크로 파는 이온액을 분해하여 기체를 생성하고, 생성된 기체는 흑연이 부풀어 올라 마이크로 웜의 형태로 변형된다.At this time, the microwave may proceed with an intensity of 700W or more, preferably in the range of 700W to 1,000W for several seconds to several minutes. Microwaves decompose the ionic liquid to produce a gas, and the produced gas deforms into a form of a micro worm by swelling graphite.

그런 다음, 2차로 초음파를 조사(S106)하여 그래핀 웜을 이루는 각 층을 분리하여 도 3에서와 같은 그래핀을 얻는다. Then, by ultrasonically irradiating (S106) to separate the layers constituting the graphene worm to obtain a graphene as shown in FIG.

이때, 2차 초음파는 1시간 이상 진행하여 그래핀 웜을 이루는 각층이 분리되어 용액 내에 흩어질 때까지 진행한다. At this time, the second ultrasonic wave proceeds for 1 hour or more until each layer constituting the graphene worm is separated and dispersed in the solution.

이후, 그래핀 웜으로부터 분리되어 용액에 흩어진 그래핀들은 용액에 부유되며 분리되지 않은 그래핀 웜은 용기 바닥에 가라 앉으므로 여과로 그래핀을 분리(S108)하여 얻는다. Thereafter, the graphenes separated from the graphene worm and dispersed in the solution are suspended in the solution, and the non-separated graphene worm sinks to the bottom of the container, so that the graphene is separated by filtration (S108).

이상에서와 같이 초음파와 마이크로파를 이용하면 용이하게 많은 양의 그래핀을 얻을 수 있다. 그리고 본 발명에서는 이온액을 이용함으로써, 종래와 같이 강산화제 및 환원 과정에 필요한 유기 용매의 과다한 사용을 배제할 수 있다. As described above, by using ultrasonic waves and microwaves, a large amount of graphene can be easily obtained. In the present invention, by using the ionic liquid, it is possible to eliminate the excessive use of the strong oxidant and the organic solvent required for the reduction process as in the prior art.

한편, 본 발명의 한 실시예에서는 흑연층을 예로 들어서 설명하였으나 탄소나노튜브, 탄소나노섬유로도 형성할 수 있다. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the graphite layer has been described as an example, but may also be formed of carbon nanotubes and carbon nanofibers.

그리고 이상의 실시예에서와 달리 금속 전구체(metal precursor)를 이용하여 금속과 결합한 그래핀을 얻을 수 있다. And unlike in the above embodiment it is possible to obtain a graphene combined with a metal using a metal precursor (metal precursor).

금속 전구체로는 철 전구체, 망간 전구체 및 은 전구체를 사용할 수 있으며, 철 전구체는 아이언(III) 아세틸아세토네이트(iron(III) acetylacetonate), 망간 전구체는 망간 아세테이트(manganese(II) acetate), 은 전구체는 실버 아세테이트(silver acetate)일 수 있다.Iron precursors, manganese precursors and silver precursors may be used as the metal precursors, and iron precursors may be iron (III) acetylacetonate, and manganese precursors may be manganese (II) acetate or silver precursors. May be silver acetate.

금속 전구체는 흑연의 무게 대비 50% 내지 100%(1: 0.5 내지 1)의 비율로 혼합될 수 있다. The metal precursor may be mixed at a ratio of 50% to 100% (1: 0.5 to 1) based on the weight of the graphite.

금속과 결합된 그래핀은 금속에 따라서 반응재, 촉매, 전극등으로 이용될 수 있다. Graphene combined with a metal may be used as a reactant, a catalyst, an electrode, etc. depending on the metal.

즉, 금속과 결합된 그래핀은 전기 전도성이 증가하므로 표시 장치의 투명전극에 이용할 수 있다. 그리고 자기(Magnet)에 반응하므로 인덕션히팅 시스템의 반응제로 적용할 수 있다. That is, the graphene combined with the metal may increase the electrical conductivity, and thus may be used for the transparent electrode of the display device. And because it reacts to the magnet (Magnet) can be applied as a reactant of the induction heating system.

또한 각각의 금속의 성질을 그대로 가지고 있으므로 금속 고유의 성질을 이용한 촉매로써 이용이 가능하다. 또한, 그래핀 표면에 나노크기의 입자로 균일하게 분산되어 결합되어 있으므로 고분자에 분산시킬 경우에도 균일하게 분산시킬 수 있다.
In addition, since it has the properties of each metal as it is, it can be used as a catalyst using the unique properties of the metal. In addition, since the particles are uniformly dispersed as nano-sized particles on the surface of graphene, even when dispersed in the polymer can be uniformly dispersed.

실시예1Example 1

먼저, 흑연 0.5g과 EMIM-BF4 1.0ml을 혼합하여 젤 상태의 혼합물을 제조한다.First, 0.5 g of graphite and 1.0 ml of EMIM-BF 4 are mixed to prepare a gel mixture.

그럼 다음, 혼합액에 1차 초음파를 조사하여 흑연층 사이에 이온액이 잘 스며들도록 한다. 이때, 초음파는 모델명 NXP 1002를 사용하여 60분 동안 조사한다.Then, the first ultrasonic wave is irradiated to the mixed solution so that the ionic liquid penetrates well between the graphite layers. At this time, the ultrasound is irradiated for 60 minutes using the model name NXP 1002.

그런 다음, 혼합액에 마이크로파를 조사하여 도 4에서와 같이 그래핀 웜을 형성한다. 도 4는 본 발명의 한 실시예에 다른 그래핀 웜의 사진이다.Then, microwaves are irradiated to the mixed solution to form a graphene worm as shown in FIG. 4. Figure 4 is a photograph of another graphene worm in one embodiment of the present invention.

마이크로 파는 700W의 세기로 30초씩 10회 조사할 수 있다. The microwave can be irradiated 10 times for 30 seconds at an intensity of 700 W.

이후, 그래핀 웜에 2차 초음파를 조사하여 각 층이 분리될 수 있도록 한다. 이때, 2차 초음파는 그래핀 웜의 각 층이 충분히 분리되어 용액 내에 흩어지도록 60분 동안 진행한다.Then, the second ultrasonic wave is irradiated to the graphene worm so that each layer can be separated. At this time, the second ultrasonic wave proceeds for 60 minutes so that each layer of the graphene worm is sufficiently separated and dispersed in the solution.

그럼 다음, 여과로 용기 바닥에 분리되지 않은 그래핀 웜을 제거한 후 그래핀을 얻는다.The graphene worms are then removed by filtration to remove the non-separated graphene worms from the bottom of the vessel.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 그래핀에 대해서 전자 에너지 손실 분광기(electron energy loss spectrometer)를 이용하여 성분 분석을 한 그래프이다.FIG. 5 is a graph of component analysis using an electron energy loss spectrometer for graphene according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 산소 영역인 550eV 내지 600eV에서 아무런 피크가 나와있지 않으므로 산소가 완전하게 제거되어 그래핀으로 환원하였음을 알 수 있다.
Referring to FIG. 5, since no peak is shown in the oxygen range of 550 eV to 600 eV, oxygen may be completely removed and reduced to graphene.

실시예2Example 2

먼저, 탄소 나노 튜브 0.5g과 EMIM-BF4 1.0ml을 혼합하여 젤 상태의 혼합물을 제조한다.First, 0.5 g of carbon nanotubes and 1.0 ml of EMIM-BF 4 are mixed to prepare a gel mixture.

그럼 다음, 혼합액에 1차 초음파를 조사하여 흑연층 사이에 이온액이 잘 스며들도록 한다. 이때, 초음파는 모델명 NXP 1002를 사용하여 60분 동안 조사한다.Then, the first ultrasonic wave is irradiated to the mixed solution so that the ionic liquid penetrates well between the graphite layers. At this time, the ultrasound is irradiated for 60 minutes using the model name NXP 1002.

그런 다음, 혼합액에 마이크로파를 조사하여 그래핀 웜을 형성한다. 이때, 마이크로 파는 700W의 세기로 30초씩 10회 조사하였다. Then, microwaves are irradiated to the mixed solution to form a graphene worm. At this time, the microwave was irradiated 10 times for 30 seconds at an intensity of 700W.

이후, 그래핀 웜에 2차 초음파를 조사하여 각 층이 분리될 수 있도록 한다. 이때, 2차 초음파는 그래핀 웜의 각 층이 충분히 분리되어 용액 내에 흩어지도록 60분동안 진행한다.Then, the second ultrasonic wave is irradiated to the graphene worm so that each layer can be separated. At this time, the second ultrasonic wave proceeds for 60 minutes so that each layer of the graphene worm is sufficiently separated and dispersed in the solution.

그럼 다음, 여과로 용기 바닥에 분리되지 않은 그래핀 웜을 제거한 후 그래핀을 얻는다. The graphene worms are then removed by filtration to remove the non-separated graphene worms from the bottom of the vessel.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라서 탄소 나노 튜브를 이용하여 형성한 그래핀의 SEM 사진이다.6 is a SEM photograph of graphene formed using carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 탄소 나노 튜브를 이용하더라도 그래핀을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 6, it can be seen that graphene can be obtained using carbon nanotubes.

실험예3Experimental Example 3

흑연 1g, 은 전구체 100ml 및 EMIM-BF4 3.0ml을 혼합하여 젤 상태의 혼합물을 제조한다.1 g of graphite, 100 ml of silver precursor and 3.0 ml of EMIM-BF 4 were mixed to prepare a gel mixture.

그럼 다음, 혼합액에 1차 초음파를 조사하여 흑연층 사이에 이온액이 잘 스며들도록 한다. 이때, 초음파는 모델명 NXP 1002를 사용하여 60분 동안 조사한다.Then, the first ultrasonic wave is irradiated to the mixed solution so that the ionic liquid penetrates well between the graphite layers. At this time, the ultrasound is irradiated for 60 minutes using the model name NXP 1002.

그런 다음, 혼합액에 마이크로파를 조사하여 그래핀 웜을 형성한다. 이때, 마이크로 파는 700W의 세기로 30초씩 10회 조사하였다. Then, microwaves are irradiated to the mixed solution to form a graphene worm. At this time, the microwave was irradiated 10 times for 30 seconds at an intensity of 700W.

이후, 그래핀 웜에 2차 초음파를 조사하여 각 층이 분리될 수 있도록 한다. 이때, 2차 초음파는 그래핀 웜의 각 층이 충분히 분리되어 용액 내에 흩어지도록 60분 동안 진행한다.Then, the second ultrasonic wave is irradiated to the graphene worm so that each layer can be separated. At this time, the second ultrasonic wave proceeds for 60 minutes so that each layer of the graphene worm is sufficiently separated and dispersed in the solution.

그럼 다음, 여과로 용기 바닥에 분리되지 않은 그래핀 웜을 제거한 후 그래핀을 얻는다.The graphene worms are then removed by filtration to remove the non-separated graphene worms from the bottom of the vessel.

이처럼 은 전구체를 추가하면 도 6 및 7에서와 같이 그래핀의 표면에 은 입자가 결합된 그래핀을 얻을 수 있다. By adding the silver precursor as described above, it is possible to obtain graphene having silver particles bonded to the surface of graphene as shown in FIGS. 6 and 7.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 은과 결합된 그래핀의 SEM 사진이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 은과 결합된 그래핀의 TEM 사진이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 은과 결합된 그래핀의 XPS 그래프이다.7 is a SEM picture of the graphene combined with silver according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a TEM picture of graphene combined with silver according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a view of the present invention XPS graph of the graphene combined with silver according to an embodiment.

도 7 및 도 8을 참조하면, 그래핀 표면에 은 입자가 균일하게 도포된 것을 확인할 수 있다. 7 and 8, it can be seen that the silver particles are uniformly applied to the graphene surface.

그리고 도 9의 그래프에서와 같이 예리한 금속성 은 피크를 확인할 수 있다. 따라서 그래핀의 표면에 은이 결합하고 있음을 알 수 있다.
And as can be seen in the graph of Figure 9 sharp metallic silver peak. Therefore, it can be seen that silver is bonded to the surface of graphene.

실험예4Experimental Example 4

흑연 1g, 철 전구체 100ml 및 EMIM-BF4 3.0ml을 혼합하여 젤 상태의 혼합물을 제조한다.1 g of graphite, 100 ml of iron precursor and 3.0 ml of EMIM-BF 4 were mixed to prepare a gel mixture.

그럼 다음, 혼합액에 1차 초음파를 조사하여 흑연층 사이에 이온액이 잘 스며들도록 한다. 이때, 초음파는 모델명 NXP 1002를 사용하여 60분 동안 조사한다.Then, the first ultrasonic wave is irradiated to the mixed solution so that the ionic liquid penetrates well between the graphite layers. At this time, the ultrasound is irradiated for 60 minutes using the model name NXP 1002.

그런 다음, 혼합액에 마이크로파를 조사하여 그래핀 웜을 형성한다. 이때, 마이크로 파는 700W의 세기로 30초씩 10회 조사하였다. Then, microwaves are irradiated to the mixed solution to form a graphene worm. At this time, the microwave was irradiated 10 times for 30 seconds at an intensity of 700W.

이후, 그래핀 웜에 2차 초음파를 조사하여 각 층이 분리될 수 있도록 한다. 이때, 2차 초음파는 그래핀 웜의 각 층이 충분히 분리되어 용액 내에 흩어지도록 60분 동안 진행한다.Then, the second ultrasonic wave is irradiated to the graphene worm so that each layer can be separated. At this time, the second ultrasonic wave proceeds for 60 minutes so that each layer of the graphene worm is sufficiently separated and dispersed in the solution.

그럼 다음, 여과로 용기 바닥에 분리되지 않은 그래핀 웜을 제거한 후 그래핀을 얻는다.The graphene worms are then removed by filtration to remove the non-separated graphene worms from the bottom of the vessel.

이처럼 은 전구체를 추가하면 도 6 및 7에서와 같이 그래핀의 표면에 은 입자가 결합된 그래핀을 얻을 수 있다. By adding the silver precursor as described above, it is possible to obtain graphene having silver particles bonded to the surface of graphene as shown in FIGS. 6 and 7.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 철과 결합된 그래핀의 SEM 사진이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 철과 결합된 그래핀의 TEM 사진이다.FIG. 10 is an SEM picture of graphene combined with iron according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a TEM picture of graphene combined with iron according to an embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11을 참조하면, 그래핀 표면에 은 입자가 균일하게 도포된 것을 확인할 수 있다. 10 and 11, it can be seen that the silver particles are uniformly coated on the graphene surface.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has another specific form without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (10)

흑연, 탄소 나노 튜브, 탄소 나노 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 탄소구조물과 이온액을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계,
상기 혼합물에 1차 초음파를 조사하는 단계,
상기 혼합물에 마이크로파를 조사하는 단계, 그리고
상기 혼합물에 2차 초음파를 조사하여 그래핀을 형성하는 단계
를 포함하는 그래핀 제조 방법.Mixing a carbon structure including at least one of graphite, carbon nanotubes, and carbon nanofibers with an ionic liquid to form a mixture,
Irradiating primary ultrasonic waves to the mixture,
Irradiating the mixture with microwaves, and
Irradiating secondary ultrasound to the mixture to form graphene
Graphene manufacturing method comprising a. 제1항에서,
상기 혼합물은 젤 상태인 그래핀 제조 방법.In claim 1,
The mixture is a graphene manufacturing method of the gel state. 제2항에서,
상기 혼합물은 상기 흑연1g당 상기 이온액을 2ml 내지 3ml의 비율로 혼합하는 그래핀 제조 방법.3. The method of claim 2,
The mixture is a graphene manufacturing method of mixing the ionic liquid in a ratio of 2ml to 3ml per 1g of graphite. 제2항에서,
상기 혼합물은 상기 탄소나노튜브 1g당 상기 이온액을 5ml의 비율로 혼합하는 그래핀 제조 방법.3. The method of claim 2,
The mixture is a graphene manufacturing method for mixing the ionic liquid in a ratio of 5ml per 1g of the carbon nanotubes. 제1항에서,
상기 이온액은 불소가 들어있는 이온액인 그래핀 제조 방법.In claim 1,
The ionic liquid is a graphene manufacturing method of the ionic liquid containing fluorine. 제5항에서,
상기 이온액은 EMIM-BF4, EMIM-PF6, BMIM-PF6, BMIM-BF4 중 어느 하나인 그래핀 제조 방법.The method of claim 5,
The ionic liquid is a graphene manufacturing method of any one of EMIM-BF 4 , EMIM-PF 6 , BMIM-PF 6 , BMIM-BF 4 . 제1항에서,
상기 혼합물을 형성하는 단계에서,
상기 혼합물에 금속 전구체를 더 추가하는 단계를 더 포함하는 그래핀 제조 방법.In claim 1,
In the step of forming the mixture,
Graphene manufacturing method further comprises the step of adding a metal precursor to the mixture. 제7항에서,
상기 금속 전구체는 상기 탄소구조물의 무게 대비 50% 내지 100%(1: 0.5 내지 1)의 비율로 상기 혼합물에 혼합하는 그래핀 제조 방법.In claim 7,
The metal precursor is a graphene manufacturing method of mixing in the mixture at a ratio of 50% to 100% (1: 0.5 to 1) to the weight of the carbon structure. 제8항에서,
상기 이온액은 철 전구체, 망간 전구체 및 은 전구체 중 적어도 하나를 더 포함하는 그래핀 제조 방법.9. The method of claim 8,
The ionic liquid further comprises at least one of the iron precursor, manganese precursor and silver precursor. 제9항에서,
상기 철 전구체는 아이언(III) 아세킬아세토네이트(iron(III) acetylacetonate)이고,
상기 망간 전구체는 망간 아세테이트(manganese(II) acetate)이고,
상기 은 전구체는 실버 아세테이트(silver acetate)인 그래핀 제조 방법.



The method of claim 9,
The iron precursor is iron (III) acetylacetonate,
The manganese precursor is manganese (II) acetate,
The silver precursor is silver acetate (silver acetate) graphene manufacturing method.



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