KR20140068853A - 나노플레이트-나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물 - Google Patents

나노플레이트-나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20140068853A
KR20140068853A KR1020147001465A KR20147001465A KR20140068853A KR 20140068853 A KR20140068853 A KR 20140068853A KR 1020147001465 A KR1020147001465 A KR 1020147001465A KR 20147001465 A KR20147001465 A KR 20147001465A KR 20140068853 A KR20140068853 A KR 20140068853A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
carbon nanotube
graphene
nanotubes
nanotube fibers
Prior art date
Application number
KR1020147001465A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101999866B1 (ko
Inventor
클라이브 피. 보스니아크
커트 더블유. 스오거
Original Assignee
몰레큘라 레바 디자인 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 몰레큘라 레바 디자인 엘엘씨 filed Critical 몰레큘라 레바 디자인 엘엘씨
Publication of KR20140068853A publication Critical patent/KR20140068853A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101999866B1 publication Critical patent/KR101999866B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18—Carbon
    • B01J21/185—Carbon nanotubes
    • B01J35/58—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/343—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of ultrasonic wave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/16—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62828—Non-oxide ceramics
    • C04B35/62839—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62889—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents with a discontinuous coating layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62892—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents with a coating layer consisting of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035209—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures
    • H01L31/035218—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures the quantum structure being quantum dots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/009—Preparation by separation, e.g. by filtration, decantation, screening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/22—Electronic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/22—Electronic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/13—Nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C01P2004/24—Nanoplates, i.e. plate-like particles with a thickness from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3203—Lithium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate, hypophosphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5284—Hollow fibers, e.g. nanotubes
    • C04B2235/5288—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5292—Flakes, platelets or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Abstract

별개의 나노튜브 및 나노플레이트의 조성물 및 제조 방법, 및 이들의 제조 방법. 별개의 나노튜브/나노플레이트 조성물은 우수한 기계적 및 전기적 성능을 제공하기 위한 제조 물품에 유용하다. 이들은 또한 화학 반응에 대한 촉매 및 촉매 지지체로서 유용하다.

Description

나노플레이트-나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물 {NANOPLATE-NANOTUBE COMPOSITES, METHODS FOR PRODUCTION THEREOF AND PRODUCTS OBTAINED THEREFROM}
본원은 "그래핀-탄소 나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물" 제목의 2011년 6월 23일 출원된 미국 가출원 제61/500,562호를 우선권으로 주장하며, 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 나노플레이트 및 나노튜브 조성물 및 이들의 생산 방법에 관한 것이다.
본 발명은 나노플레이트 및 나노튜브의 조성물에 관한 것이며, 나노플레이트의 적어도 일부는 2개의 나노플레이트 사이에 배치된(interspersed) 하나 이상의 나노튜브를 갖는다. 특히, 탄소 나노튜브 및 그래핀 구조의 박리 및 분산은 다양한 매질 내에 쉽게 분산되는 높은 종횡비의 표면-개질된 탄소 나노튜브/그래핀 조성물을 야기하는 것으로 기재되어 있다. 본원의 그래핀 구조는 그래핀 및 산화된 그래핀 구조를 포함하는 의미이다. 본원의 탄소 나노튜브는 탄소 나노튜브 및 산화된 탄소 나노튜브를 포함하는 의미이다. 탄소 나노튜브 또는 그래핀의 산화된 구조는 탄소 표면에 부착된 카르복실산, 아미드, 글리시딜 및 히드록실기를 포함하나, 이들로 한정되지는 않는다.
이들 나노플레이트-나노튜브 혼합물은 표면 활성 또는 개질제에 의해 추가로 변경될 수 있다. 본 발명은 또한 물질, 예를 들면 엘라스토머, 열경화성 물질, 열가소성 물질, 세라믹 및 전기활성 또는 광활성 물질을 갖는 나노플레이트-나노튜브 복합체에 관한 것이다. 그래핀-탄소 나노튜브 조성물은 또한 화학 반응을 위한 촉매로서 유용하다. 또한, 본 발명은 그러한 복합체를 높은 수율로 생산하는 방법에 관한 것이다.
고체 상태에서의 탄소 나노튜브는 현재 키랄 또는 비-키랄 형태의 혼합물 중의 응집 나노튜브 다발로서 생산된다. 용액 중에 탄소 나노튜브를 비다발(debundle)시키거나 또는 풀기 위한 다양한 방법이 개발되었다. 예를 들면, 탄소 나노튜브는 공격성 산화 수단에 의해 광범위하게 짧아질 수 있고, 이어서 개별적 나노튜브로서 묽은 용액 중에 분산될 수 있다. 이들 튜브는 고강도 복합 재료에 적합하지 않은 낮은 종횡비를 갖는다. 탄소 나노튜브는 또한 매우 묽은 용액 중에 개별적으로 계면활성제의 존재하에 초음파처리에 의해 분산될 수 있다. 탄소 나노튜브를 용액 중에 분산시키는데 사용된 예시적인 계면활성제는 예를 들면, 나트륨 도데실 술페이트 및 플루로닉스를 포함한다. 일부 경우, 개별화된 탄소 나노튜브의 용액은 중합체-래핑된(wrapped) 탄소 나노튜브로부터 제조될 수 있다. 개별화된 단일-벽 탄소 나노튜브 용액은 또한 매우 묽은 용액 중에서 폴리사카라이드, 폴리펩티드, 수가용성 중합체, 핵산, DNA, 폴리뉴클레오티드, 폴리이미드, 및 폴리비닐피롤리돈을 사용하여 제조되었다. 희석 범위는 종종 mg/리터 범위 내에 있으며, 상업용 사용을 위해 적합하지 않다.
그래핀이 박리된 경우, 즉 개별 플레이트가 매질, 예를 들면 물 중에 쌓이지 않고 분리된 경우, 그래핀의 비호환성 및 매우 높은 표면적으로 인한 열역학적 에너지는 플레이트 재결합을 야기하며, 플레이트는 개별 플레이트로 분리시키기 매우 어려워진다. 유사하게, 그래핀 플레이트가 산화되는 경우, 플레이트가 다발인 경우, 그래핀의 모서리만이 반응에 대해 쉽게 접근가능하다.
본 발명에서, 1 나노미터 내지 100 나노미터의 직경 범위를 갖는 별개의(discrete) 튜브가 무기 플레이트 사이에 삽입될 수 있다. 특히, 탄소 나노튜브가 그래핀 플레이트 사이에 삽입되어, 이들의 응집을 제한하고, 액체 및 고체를 비롯한 광범위한 물질에서 박리를 용이하게 할 수 있다. 추가로, 플레이트가 이제 분리되었으므로, 반응은 그래핀 플레이트의 표면에서 진행(entertain)되어 예를 들면, 산화된 그래핀 구조를 수득할 수 있다. 튜브의 직경은 플레이트 사이의 거리를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 상이한 직경의 튜브를 선택함은 플레이트 사이에의 분자 또는 이온의 조절된 운반을 야기할 수 있다.
상기를 고려하여, 나노플레이트-별개 나노튜브 조성물 및 이들을 수득하기 위한 방법은 당업계에서 상당한 관심사이다. 예를 들면, 에너지 저장 장치 (예를 들면, 울트라 커패시터(ultracapacitor), 슈퍼 커패시터(supercapacitor) 및 배터리), 전계(field) 방출기, 전도성 필름, 전도성 와이어, 광활성 물질, 약물 전달 및 막 필터를 비롯한, 별개의 나노튜브/단일 무기 플레이트, 특히 탄소 나노튜브/그래핀 조성물에 대한 다수의 용도가 제시된다. 물질 복합체 내의 강화제로서의 별개의 탄소 나노튜브/그래핀 조성물의 용도는 상당한 유용성을 갖는 것으로 예상되는 또 다른 분야이다. 물질은 예를 들면, 중합체, 세라믹, 고무, 시멘트를 포함한다. 응용은 타이어, 접착제, 및 제작된 구조물, 예를 들면 윈드블레이드(windblade), 항공기 등을 포함한다.
개요
본 발명의 한 실시양태는, 약 1 나노미터 내지 150 나노미터의 범위의 직경을 가지며 약 10 내지 500의 종횡비를 갖는 별개의 나노튜브가 적어도 일부 배치된, 나노플레이트로 지칭되는 10 나노미터 미만의 개별적 플레이트 두께를 갖는 무기 플레이트를 포함하는 조성물을 포함한다. 바람직하게는, 무기 플레이트는 그래핀이며, 별개의 나노튜브는 탄소 나노튜브이다. 무기 플레이트 대 나노튜브의 중량비의 범위는 약 1:100 내지 100:1이다. 나노플레이트 및 나노튜브의 혼합물은 열가소성 물질, 열경화성 물질 및 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 및/또는 세라믹, 점토, 규산염, 금속 착물 및 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 물질을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 실시양태는 예를 들면, 에너지 저장 장치 또는 광전지에 유용할 수 있는 하나 이상의 전기활성 물질을 추가로 포함할 수 있는 나노플레이트 및 나노튜브의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 추가 실시양태는 하나 이상의 전이 금속 착물 또는 활성 촉매 종을 추가로 포함하는 나노플레이트 및 나노튜브의 조성물이다. 활성 촉매는 별개의 나노튜브, 또는 무기 플레이트 또는 그의 조합에 이온 부착되거나, 또는 공유 부착될 수 있다. 화학 반응은 조성물과, 예를 들면 알켄 및 알킨, 산소 함유 화학적 잔기(moiety), 질소 함유 화학적 잔기, 할로겐 함유 화학적 잔기, 및 인 함유 화학적 잔기의 접촉을 포함할 수 있으나, 이들로 한정되지는 않는다. 조성물은 기체 상 반응을 위한 분말의 형태 또는 용액 및 슬러리 상 반응을 위한 액체 혼합물의 형태일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는, a) 비-별개(non-discrete) 그래핀 및 비-별개 탄소 나노튜브 섬유를 산성 용액 중에 일정 기간 동안 현탁하는 단계; b) 임의로 상기 현탁액을 교반하는 단계; c) 상기 그래핀-탄소 나노튜브의 현탁액을 초음파 처리하여 그래핀-별개 탄소 나노튜브 섬유를 형성하는 단계; 및 d) 생성된 그래핀-별개 탄소 나노튜브 조성물을 산으로부터 고체/액체 분리를 사용하는 추가 처리 전에 단리하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 분리는 여과를 포함하는 것인, 그래핀 탄소 나노튜브 복합체의 제조 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 a) 비-별개 탄소 나노튜브 섬유를 산성 용액 중에 일정 기간 동안 현탁하는 단계, b) 상기 탄소 나노튜브의 현탁액을 초음파 처리하여 별개의 탄소 나노튜브 섬유를 형성하는 단계, c) 생성된 산화된 별개의 탄소 나노튜브 조성물을 산으로부터 단리하는 단계, d) 산화된 별개의 탄소 나노튜브를 산을 제거하기 위해 물 또는 다른 액체로 세척하는 단계, e) 별개의 산화된 탄소 나노튜브를 무기 플레이트와, 임의로는 계면활성제 및 초음파처리로 재분산시키는 단계, f) 임의로 중합체를 첨가하는 단계, g) 임의로 전이 금속 착물을 첨가하는 단계, h) 임의로 전기활성 물질을 첨가하는 단계, i) 임의로 세라믹을 첨가하는 단계, j) 혼합물을 분리하고, 임의로 건조시키는 단계를 포함하는, 무기 플레이트-탄소 나노튜브 복합체의 제조 방법이다.
본 발명의 추가 실시양태는 제조 물품, 예를 들면 타이어, 산업용 고무 부품 또는 윈드 블레이드의 부품의 형태의 조성물 나노플레이트 및 나노튜브이다. 조성물은 또한 배터리, 커패시터, 광전지 촉매 및 촉매 지지체에 유용하다. 추가의 유용성이 고려되나, 막, 전도성 잉크, 센서 및 정전기 관리 및 전자기 차폐로 한정되지는 않는다.
도면의 간단한 설명
본 개시내용 및 그의 이점의 더 완전한 이해를 위해, 개시내용의 구체적 실시양태를 설명하기 위한 첨부 도면과 관련하여 고려될 다음의 설명을 참조한다:
도 1은 본 발명의 별개의 탄소 나노튜브가 있는 그래핀 플레이트의 2차 전자 현미경사진을 나타낸다. 배율은 200,000X이다.
도 2는 본 발명의 별개의 탄소 나노튜브가 있는 리튬 인산철 및 수산화마그네슘 플레이트의 2차 전자 현미경사진을 나타낸다. 배율은 5,060X이다.
도 3은 본 발명의 별개의 탄소 나노튜브가 있는 지르코늄 포스페이트 플레이트의 2차 전자 현미경사진을 나타낸다. 배율은 155,000X이다.
상세한 설명
다음의 설명에서, 특정 세부사항, 예를 들면 특정한 양, 크기 등이 본원에 개시된 본원의 실시양태의 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 개시내용은 그러한 특정한 세부사항 없이 수행될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 많은 경우, 그러한 고려사항 등에 대한 세부사항은, 그러한 세부사항이 본 개시내용의 완전한 이해를 달성하기 위해 필요하지 않으며 당업자의 기술 내에 있다는 점을 고려하여 생략되었다.
본원에 사용된 대부분의 용어는 당업자에게 인식될 수 있는 반면, 그러나 명확히 정의되지 않은 경우, 용어는 당업자에 의해 현재 받아들여진 의미를 취하는 것으로 해석되어야 함이 이해되어야 한다. 용어의 해석이 그를 무의미하게 만들거나 또는 본질적으로 무의미하게 만드는 경우, 정의는 웹스터 사전, 3판, 2009년(Webster's Dictionary, 3rd Edition, 2009)으로부터 취해야한다. 정의 및/또는 해석은 본 명세서에 구체적으로 언급되지 않는 경우 관련되거나 또는 관련되지 않은 다른 특허 출원, 특허, 또는 출판물로부터 도입되어서는 안되거나, 또는 그러한 혼입이 타당성을 유지하는데 필요한 경우에도 그러하다.
나노튜브는 1 나노미터 이상 및 100 나노미터 이하의 직경을 갖는 관상 구조이다. 나노튜브의 예는 단일, 이중 및 다중 다중벽 탄소 나노튜브 또는 이산화티타늄 나노튜브이다. 종횡비는 튜브 길이 대 튜브 직경의 비로 정의된다. 나노플레이트는 10 나노미터 미만의 두께의 식별가능한 플레이트로 정의된다.
대안적으로 박리된 탄소 나노튜브로 지칭되는 별개의 산화된 탄소 나노튜브는 제조된대로의(as-made) 다발 탄소 나노튜브로부터 농축된 황산 및 질산의 조합을 사용하는 산화와 같은 방법에 의해 수득될 수 있다. 다발 탄소 나노튜브는 임의의 공지된 수단, 예를 들면 화학 증착, 레이저 절제, 및 고압 일산화탄소 합성으로부터 제조될 수 있다. 다발 탄소 나노튜브는 예를 들면, 매연, 분말, 섬유, 및 버키(bucky) 종이를 비롯한 다양한 형태로 존재할 수 있다. 추가로, 다발 탄소 나노튜브는 임의의 길이, 직경, 또는 키랄성일 수 있다. 탄소 나노튜브는 그의 키랄성 및 벽의 수를 기초로 금속성, 세미-금속성, 반도체성, 또는 비-금속성일 수 있다. 별개의 산화된 탄소 나노튜브는, 예를 들면 단일-벽, 이중-벽 탄소 나노튜브, 또는 다중-벽 탄소 나노튜브 및 그의 조합을 포함할 수 있다.
그래핀은 벌집형 결정 격자로 밀집하여 패킹된 sp2-결합된 탄소 원자의 1개-원자-두께의 평면 시트인 구조를 갖는 탄소의 동소체이다. 흑연의 결정질 또는 "박편" 형태는 함께 쌓인 많은 그래핀 시트로 이루어진다. 그래핀 시트는 쌓여서 0.335 nm의 평면사이 간격을 갖는 흑연을 형성한다. 그래핀은 흑연, 목탄, 탄소 나노튜브 및 풀러렌을 비롯한 일부 탄소 동소체의 기본 구조적 요소이다. 이는 또한 무한하게 큰 방향족 분자로 고려될 수 있으며, 평평한 폴리시클릭 방향족 탄화수소의 족의 제한적 경우이다. 그래핀 수득의 하나의 방법은 용매, 예를 들면 N-메틸피롤리돈 중에 낮은 농도의 흑연의 혼합, 이어서 초음파처리로 이루어진다. 비-박리 흑연은 그래핀으로부터 원심분리에 의해 결국 분리된다.
당업자는 특정 유형의 나노튜브 또는 나노플레이트를 이용하여 나타낸 본 발명의 많은 구체적 측면이 개시의 사상 및 범주 내에서 다른 유형의 나노튜브 및 나노플레이트를 이용하여 동등하게 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
실시예 1
계면활성제-안정화된 수현탁액 중의 별개의 탄소 나노튜브 및 그래핀 분산 특징의 평가
직경 약 13 nm의 그래핀 (Rice University) 및 다중벽 탄소 나노튜브 (C-9000, C-나노)를 각각 1:3의 중량비로 합하였다. 혼합물의 1% w/v 분산액을 3:1 황산 (96%, KMG)/질산 (70%, Honeywell) 산 용액 중에 제조하고, 소니케이터 조를 사용하여 초음파처리하고, 30℃-35℃ 범위에서 3시간 동안 조 온도를 유지하였다. 초음파처리 후, 각각 제제를 5μm PVDF 막 (와트만) 상에서 물 200 mL 분액으로 부흐너-여과시켰다. 샘플을 2시간 동안 80℃에서 진공 오븐 중에서 건조시켰다. 전자 현미경사진은 그래핀 플레이트를 분리시키는 탄소 나노튜브를 나타낼 것이며, 예를 들면 도 1에 나타낸다.
0.05 g의 건조된 그래핀 탄소 나노튜브 혼합물 및 0.15 g의 나트륨 도데실 술페이트 (Sigma-Aldridge)를 20 mL 눈금 플라스크에 첨가하고, 20 mL 표시까지 물로 채웠다. 플라스크를 조 중에서 1시간 동안 초음파처리하고, 온도를 상기 기재된 동일한 방식으로 모니터링하였다. 초음파처리 후, 1 mL 샘플을 물로 2.5x10-5g/mL의 최종 전체 탄소 농도로 희석하고, UV-vis 분광광도측정법 (BioSpec-1601, Shimadzu)에 의해 평가하였다. 제1 흡광도 스펙트럼의 측정 후, 동일한 시편을 5, 15, 30, 45 및 60-분 기간에, 500 nm의 파장에서 분석하여 물 중의 혼합물의 안정성을 평가하였다. 500 nm에서의 60분 후의 초기 흡광도 값의 감소는 0.4%로 결정되었다.
비교예 1
비교예 1은 실험 절차를 실시예 1로서 하되 단지 그래핀만을 사용해서 반복한다. 500nm에서의 60분 후 초기 흡광도 값의 감소는 12.1%로 결정되었다.
비교예 2
비교예 2는 실험 절차를 실시예 1로서 하되, 단지 다중벽 탄소 나노튜브만을 사용해서 반복한다. 500nm에서의 60분 후 초기 흡광도 값의 감소는 0%로 결정되었다.
실시예 1의 별개의 탄소 나노튜브는 UV 분광법에 의해 그래핀 플레이트 사이에 배치시킴으로써 그래핀 분산액에 안정성을 제공한 것으로 나타났다.
실시예 2
8 중량 퍼센트의 산화 수준을 갖는 0.039 그램의 다중벽 탄소 나노튜브를 유리 병 중의 0.0401 그램의 리튬 인산철 및 40 그램의 탈이온수에 첨가하였다. 혼합물을 13분 동안 소니케이터 조를 사용하여 섭씨 25 도에서 초음파처리한 후, 탄소 나노튜브 입자는 육안 검사에 의해 관찰되지 않았다. 1 ml의 초음파처리된 혼합물을 이어서 탈이온수 중의 0.1% 중량/부피 수산화마그네슘 혼합물 0.14 ml과 혼합하고, 이어서 더 많은 탈이온수로 부피가 4 ml이 되도록 희석하였다. 이 최종 혼합물을 추가의 15분 동안 섭씨 25 도에서 초음파처리하였다.
이어서, 전자 현미경검사에 의한 검사를 위해, 이 용액의 한 방울을 탄소 테이프 상에 놓고, 건조시켰다. 결과를 표면 상 및 플레이트 사이의 별개의 탄소 나노튜브를 나타내는 도 2에 나타낸다.
실시예 3
지르코늄 포스페이트 나노플레이트, Zr(HPO4)2H2O를 갖는 별개의 다중벽 탄소 나노튜브
탄소 나노튜브의 분산된 용액을 2 mL의 Zr(HPO4)2·H2O 및 테트라부틸암모늄 히드록시드 (5 중량% Zr(HPO4·H2O; Zr(HPO4)2H2O:테트라부틸암모늄 히드록시드의 1:0.8 비)의 혼합물 중에 넣은 10 mg의 다중-벽 탄소 나노튜브로부터 제조하였다. 용액을 후속적으로 30 mL로 희석하고, 이어서 2시간 동안 초음파처하였다. 용액은 24시간 이상 동안 안정하였다. 이 용액의 한 방울을 탄소 테이프 상에 놓고, 건조시켰다. 2차 전자 현미경 사진, 도 3은 별개의 탄소 나노튜브가 배치된 200 나노미터의 대략적 플레이트 직경의 지르코늄 포스페이트 나노플레이트를 나타낸다.

Claims (16)

10 나노미터 미만의 개별적 플레이트 두께를 갖는 무기 플레이트를 포함하며, 여기서 무기 플레이트에 별개의(discrete) 나노튜브가 배치되며(interspersed), 나노튜브는 약 1 나노미터 내지 150 나노미터 범위의 직경을 가지며, 나노튜브는 약 10 내지 500 범위의 종횡비를 갖는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 무기 플레이트가 그래핀 나노플레이트인 조성물.
제1항에 있어서, 무기 플레이트 및 별개의 튜브가 약 1:100 내지 100:1의 중량비로 존재하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 열가소성 물질(thermoplastic), 열경화성 물질(thermoset) 및 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체를 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 세라믹, 점토, 규산염, 금속 착물 및 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 물질을 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 하나 이상의 전기활성 물질을 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 하나 이상의 전이 금속 착물 또는 활성 촉매 종을 추가로 포함하는 조성물.
a) 비-별개(non-discrete) 그래핀 및 비-별개 탄소 나노튜브 섬유를 산성 용액 중에 현탁액 형성을 위한 일정 기간 동안 현탁하는 단계;
b) 현탁액을 교반하는 단계;
c) 그래핀-탄소 나노튜브의 현탁액을 초음파 처리하여 그래핀-별개 탄소 나노튜브 섬유를 형성하는 단계; 및
d) 그래핀-별개 탄소 나노튜브 섬유를 산성 용액으로부터 고체/액체 분리를 사용하는 추가 처리 전에 단리하는 단계를 포함하며, 여기서 고체/액체 분리는 여과를 포함하는 것인, 그래핀 탄소 나노튜브 복합체의 제조 방법.
a) 비-별개 탄소 나노튜브 섬유를 산성 용액 중에 현탁액 형성을 위한 일정 기간 동안 현탁하는 단계;
b) 탄소 나노튜브의 현탁액을 초음파 처리하여 별개의 탄소 나노튜브 섬유를 형성하는 단계,
c) 산성 용액으로부터 별개의 탄소 나노튜브 섬유를 단리하는 단계;
d) 별개의 탄소 나노튜브 섬유를 물 또는 또 다른 액체로 세척하는 단계;
e) 별개의 탄소 나노튜브 섬유를 무기 플레이트, 임의로는 계면활성제 및 초음파처리로 재분산시키는 단계;
f) 임의로 중합체를 첨가하는 단계;
g) 임의로 전이 금속 착물을 첨가하는 단계;
h) 임의로 전기활성 물질을 첨가하는 단계;
i) 임의로 세라믹을 첨가하는 단계; 및
j) 혼합물을 분리하고, 임의로 건조시키는 단계를 포함하는, 무기 플레이트-탄소 나노튜브 복합체의 제조 방법.
제조 물품, 예를 들면 타이어, 산업용 고무 부품 또는 윈드(wind) 블레이드에서의 제1항의 조성물의 용도.
배터리에서의 제1항의 조성물의 용도.
커패시터에서의 제1항의 조성물의 용도.
태양 전지에서의 제1항의 조성물의 용도.
기체 상 반응을 위한 촉매 또는 촉매 지지체에 사용되는 분말 또는 액체 혼합물에서의 제1항의 조성물의 용도.
용액 및 슬러리 상 반응을 위한 촉매 또는 촉매 지지체에 사용되는 액체 또는 고체 혼합물에서의 제1항의 조성물의 용도.
토대(foundation), 도로, 또는 다리에 사용되는 콘크리트 혼합물에서 또는 세라믹 부품을 생산하기 위한 그린-웨어(green-ware)에 사용되는 세라믹 혼합물에서의 제1항의 조성물의 용도.
KR1020147001465A 2011-06-23 2012-06-21 나노플레이트-나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물 KR101999866B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161500562P 2011-06-23 2011-06-23
US61/500,562 2011-06-23
PCT/US2012/043533 WO2012177864A1 (en) 2011-06-23 2012-06-21 Nanoplate-nanotube composites, methods for production thereof and products obtained therefrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140068853A true KR20140068853A (ko) 2014-06-09
KR101999866B1 KR101999866B1 (ko) 2019-07-12

Family

ID=46551853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147001465A KR101999866B1 (ko) 2011-06-23 2012-06-21 나노플레이트-나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물

Country Status (9)

Country Link
US (2) US20120329640A1 (ko)
EP (1) EP2723682B1 (ko)
JP (1) JP5940658B2 (ko)
KR (1) KR101999866B1 (ko)
CN (1) CN103764553B (ko)
CA (1) CA2839318A1 (ko)
SA (1) SA112330632B1 (ko)
TW (1) TW201300312A (ko)
WO (1) WO2012177864A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190133496A (ko) * 2018-05-23 2019-12-03 전남대학교산학협력단 고압 셀 및 기능성 첨가제를 이용한 저두께 그래핀 제조방법

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8363657B2 (en) * 2007-05-23 2013-01-29 Apple Inc. SIP-enabled framework for multi-domain roaming control plane in a WiMAX access network
EP2651820A1 (en) 2010-12-14 2013-10-23 Styron Europe GmbH Improved elastomer formulations
EP2562766A1 (de) * 2011-08-22 2013-02-27 Bayer MaterialScience AG Kohlenstoffnanoröhren und Graphenplättchen umfassende Dispersionen
EP2771395B8 (en) 2011-10-27 2017-10-18 Garmor Inc. Method of making high-strength graphene nanocomposites and nanocomposite obtained therefrom.
TWI494269B (zh) * 2012-10-17 2015-08-01 Nat Univ Tsing Hua 碳材料鍍銀之方法
KR20140081327A (ko) * 2012-12-21 2014-07-01 삼성전기주식회사 방열용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 방열 기판
WO2014129540A1 (ja) * 2013-02-20 2014-08-28 日本ケミコン株式会社 電極、その電極を用いた電気二重層キャパシタ、及び電極の製造方法
US9758379B2 (en) 2013-03-08 2017-09-12 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Large scale oxidized graphene production for industrial applications
JP6134396B2 (ja) 2013-03-08 2017-05-24 ガーマー インク．Ｇａｒｍｏｒ， Ｉｎｃ． ホストにおけるグラフェン同伴
WO2014144144A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Xolve, Inc. Polymer nanocomposites
WO2014145590A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Honda Motor Co., Ltd. Method for preparation of various carbon allotropes based magnetic adsorbents with high magnetization
US20140299820A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-09 Michael Harandek Graphene nanoparticles as conductive filler for resistor materials and a method of preparation
KR101619438B1 (ko) 2013-06-14 2016-05-10 주식회사 엘지화학 금속 나노플레이트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름
CA2820227C (en) * 2013-07-10 2020-10-20 Grafoid, Inc. Novel composite conductive material
CN103472021A (zh) * 2013-09-13 2013-12-25 东南大学 一种碳纳米管水性分散体稳定性的定量表征方法
CN105295554B (zh) * 2014-08-01 2018-04-06 北京阿格蕾雅科技发展有限公司 高分散、粘度可控的碳纳米管透明电极墨水
EP3194337A4 (en) 2014-08-18 2018-04-11 Garmor Inc. Graphite oxide entrainment in cement and asphalt composite
US9945720B1 (en) * 2014-12-22 2018-04-17 Magnolia Optical Technologies, Inc. Infrared radiation detectors using bundled-vxoy or amorphous silicon nanoparticles nanostructures and methods of constructing the same
CN104627979B (zh) * 2015-01-26 2016-10-05 合肥学院 一种碳纳米管/α-磷酸锆复合粉体及其制备方法
CA2980168C (en) 2015-03-23 2020-09-22 Garmor Inc. Engineered composite structure using graphene oxide
CN107530649B (zh) * 2015-03-31 2021-01-08 国立大学法人信州大学 反渗透复合膜及反渗透复合膜的制造方法
EP3283448B1 (en) 2015-04-13 2022-06-01 Asbury Graphite of North Carolina, Inc. Graphite oxide reinforced fiber in hosts such as concrete or asphalt
WO2016175714A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 Khon Kaen University Carbon nanotube - cement composite composition for catalysis on counter electrodes of dye sensitized solar cells
WO2017053204A1 (en) 2015-09-21 2017-03-30 Garmor Inc. Low-cost, high-performance composite bipolar plate
WO2017092778A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-08 Knauf Gips Kg Building products comprising graphene or graphene oxide in the bulk material and method for producing such building products
WO2018081413A1 (en) 2016-10-26 2018-05-03 Garmor Inc. Additive coated particles for low high performance materials
CN106673564B (zh) * 2017-02-22 2019-09-24 青岛理工大学 Go增强cnt覆膜砂的智能混凝土、无线传感器及制法
US11791061B2 (en) 2019-09-12 2023-10-17 Asbury Graphite North Carolina, Inc. Conductive high strength extrudable ultra high molecular weight polymer graphene oxide composite
CN114103287A (zh) * 2021-11-09 2022-03-01 同济大学 兼具优异力学性能和阻燃性能的复合材料层合板及其制备方法
CN114927345A (zh) * 2022-05-19 2022-08-19 江苏科技大学 一种pvdf复合储能材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006045034A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Futaba Corp カーボンナノチューブの複合材料とその製造方法
WO2011002222A2 (en) * 2009-06-30 2011-01-06 Hanwha Chemical Corporation Blending improvement carbon-composite having carbon-nanotube and its continuous manufacturing method and apparatus
US20110017921A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Tsinghua University Carbon nanotube film composite structure, transmission electron microscope grid using the same, and method for making the same
KR20110054317A (ko) * 2009-11-17 2011-05-25 삼성전자주식회사 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체 및 그 제조방법

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4697829B2 (ja) 2001-03-15 2011-06-08 ポリマテック株式会社 カーボンナノチューブ複合成形体及びその製造方法
JP3818193B2 (ja) * 2002-03-27 2006-09-06 大阪瓦斯株式会社 カーボンナノチューブ含有炭素材料の製造方法
JP3537811B2 (ja) 2002-03-29 2004-06-14 独立行政法人 科学技術振興機構 単層カーボンナノチューブの製造方法
JP2007516314A (ja) 2003-05-22 2007-06-21 ザイベックス コーポレーション ナノコンポジットおよびナノコンポジットに関する方法
CA2530471A1 (en) 2003-06-23 2005-02-17 William Marsh Rice University Elastomers reinforced with carbon nanotubes
US7169329B2 (en) 2003-07-07 2007-01-30 The Research Foundation Of State University Of New York Carbon nanotube adducts and methods of making the same
ATE550804T1 (de) 2003-09-18 2012-04-15 Commw Scient Ind Res Org Hochleistungsfähige energiespeichereinrichtungen
JP4868490B2 (ja) 2004-01-06 2012-02-01 国立大学法人京都大学 カーボンナノチューブの精製方法
JP2005262391A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Misuzu Kogyo:Kk ナノカーボンと炭素系第二フィラーからなるコンポジット材およびその製造方法
WO2005113434A1 (en) 2004-03-25 2005-12-01 William Marsh Rice University Functionalization of carbon nanotubes in acidic media
EP1744988A1 (en) 2004-05-14 2007-01-24 Sony Deutschland GmbH Composite materials comprising carbon nanotubes and metal carbonates
US20090317710A1 (en) 2008-06-20 2009-12-24 Mysticmd, Inc. Anode, cathode, grid and current collector material for reduced weight battery and process for production thereof
US7189455B2 (en) * 2004-08-02 2007-03-13 The Research Foundation Of State University Of New York Fused carbon nanotube-nanocrystal heterostructures and methods of making the same
US7879388B2 (en) 2004-10-28 2011-02-01 The Regents Of The University Of Michigan Methods for production and use of synthetic hydroxyapatite and fluorapatite nanorods, and superstructures assembled from the same
CN101098991B (zh) * 2004-11-16 2012-10-10 海珀里昂催化国际有限公司 用于由载有金属的碳纳米管制备负载型催化剂的方法
JP2006240901A (ja) 2005-03-01 2006-09-14 Bussan Nanotech Research Institute Inc 反応性カーボンナノチューブ、高分子被覆カーボンナノチューブ、およびこれらの製造方法
EP1858805A4 (en) 2005-03-04 2012-05-09 Univ Northwestern SEPARATION OF CARBON NANOTONES IN DICHTEGRADIENTEN
US7645497B2 (en) * 2005-06-02 2010-01-12 Eastman Kodak Company Multi-layer conductor with carbon nanotubes
US20060286456A1 (en) 2005-06-20 2006-12-21 Zhiguo Fu Nano-lithium-ion batteries and methos for manufacturing nano-lithium-ion batteries
EP1957406A4 (en) 2005-11-16 2012-11-07 Hyperion Catalysis Int MIXED STRUCTURES OF SINGLE-WALL AND MULTI-WALL CARBON CANNONS
US20100215724A1 (en) 2005-11-22 2010-08-26 Mcgill University Microcapsule Nanotube Devices for Targeted Delivery of Therapeutic Molecules
US20080090951A1 (en) 2006-03-31 2008-04-17 Nano-Proprietary, Inc. Dispersion by Microfluidic Process
JP2009534284A (ja) 2006-04-19 2009-09-24 ザ・プロヴォスト，フェローズ・アンド・スカラーズ・オブ・ザ・カレッジ・オブ・ザ・ホーリー・アンド・アンディヴァイデッド・トリニティー・オブ・クイーン・エリザベス，ニア・ダブリン 変性オルガノクレー
US8623509B2 (en) * 2006-05-06 2014-01-07 Anchor Science Llc Thermometric carbon composites
US7771695B2 (en) 2006-07-21 2010-08-10 International Business Machines Corporation Complexes of carbon nanotubes and fullerenes with molecular-clips and use thereof
US8709374B2 (en) 2007-02-07 2014-04-29 Seldon Technologies, Llc Methods for the production of aligned carbon nanotubes and nanostructured material containing the same
KR20080082811A (ko) 2007-03-09 2008-09-12 성균관대학교산학협력단 카본나노튜브 함유 투명 전극 및 그의 제조방법
US20080290007A1 (en) 2007-05-24 2008-11-27 National Institute Of Standards And Technology Centrifugal length separation of carbon nanotubes
US8540922B2 (en) 2007-08-27 2013-09-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Laser patterning of a carbon nanotube layer
US20100136327A1 (en) * 2008-04-17 2010-06-03 National Tsing Hua University Method of preparation of a MWCNT/polymer composite having electromagnetic interference shielding effectiveness
CN111710872A (zh) 2008-11-18 2020-09-25 Cps科技控股有限公司 电能量存储设备
EP4234490A3 (en) 2008-12-18 2023-10-04 Molecular Rebar Design LLC Exfoliated carbon nanotubes, methods for production thereof and products obtained therefrom
CN101811690B (zh) * 2009-02-24 2012-02-29 国家纳米科学中心 一种用碳纳米管与石墨烯形成碳复合结构体的方法
CN101734650B (zh) * 2009-12-23 2012-06-20 沈阳建筑大学 一种石墨烯-碳纳米管混杂复合材料的制备方法
US10049783B2 (en) * 2010-02-19 2018-08-14 Mike Foley Utilizing nanoscale materials as dispersants, surfactants or stabilizing molecules, methods of making the same, and products produced therefrom
US8460711B2 (en) 2010-08-30 2013-06-11 Fatemeh Atyabi Poly(citric acid) functionalized carbon nanotube drug delivery system
JP2012133959A (ja) 2010-12-21 2012-07-12 Furukawa Battery Co Ltd:The 鉛蓄電池用複合キャパシタ負極板及び鉛蓄電池
WO2013011516A1 (en) 2011-07-20 2013-01-24 Vulcan Automotive Industries Ltd Funcionalized carbon nanotube composite for use in lead acid battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006045034A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Futaba Corp カーボンナノチューブの複合材料とその製造方法
WO2011002222A2 (en) * 2009-06-30 2011-01-06 Hanwha Chemical Corporation Blending improvement carbon-composite having carbon-nanotube and its continuous manufacturing method and apparatus
US20110017921A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Tsinghua University Carbon nanotube film composite structure, transmission electron microscope grid using the same, and method for making the same
KR20110054317A (ko) * 2009-11-17 2011-05-25 삼성전자주식회사 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190133496A (ko) * 2018-05-23 2019-12-03 전남대학교산학협력단 고압 셀 및 기능성 첨가제를 이용한 저두께 그래핀 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW201300312A (zh) 2013-01-01
KR101999866B1 (ko) 2019-07-12
EP2723682B1 (en) 2016-03-30
CN103764553A (zh) 2014-04-30
CN103764553B (zh) 2016-05-11
SA112330632B1 (ar) 2015-08-09
JP5940658B2 (ja) 2016-06-29
JP2014529325A (ja) 2014-11-06
US20140127511A1 (en) 2014-05-08
EP2723682A1 (en) 2014-04-30
US9475921B2 (en) 2016-10-25
CA2839318A1 (en) 2012-12-27
WO2012177864A1 (en) 2012-12-27
US20120329640A1 (en) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101999866B1 (ko) 나노플레이트-나노튜브 복합체, 그의 생산 방법 및 그로부터 수득한 생성물
Norizan et al. Carbon nanotubes: Functionalisation and their application in chemical sensors
Ning et al. Three-dimensional hybrid materials of fish scale-like polyaniline nanosheet arrays on graphene oxide and carbon nanotube for high-performance ultracapacitors
Eftekhari et al. Curly graphene with specious interlayers displaying superior capacity for hydrogen storage
Fan et al. Nanographene-constructed carbon nanofibers grown on graphene sheets by chemical vapor deposition: high-performance anode materials for lithium ion batteries
Zou et al. Ultralight multiwalled carbon nanotube aerogel
Chen et al. A dehydration and stabilizer-free approach to production of stable water dispersions of graphene nanosheets
Zhang et al. Properties and structure of nitric acid oxidized single wall carbon nanotube films
Zhang et al. The road for nanomaterials industry: A review of carbon nanotube production, post‐treatment, and bulk applications for composites and energy storage
Wan et al. Low-temperature aluminum reduction of graphene oxide, electrical properties, surface wettability, and energy storage applications
Mohapatra et al. Facile wick-and-oil flame synthesis of high-quality hydrophilic onion-like carbon nanoparticles
Zhang et al. A review on hybridization modification of graphene and its polymer nanocomposites
Carter et al. Solution assembled single-walled carbon nanotube foams: superior performance in supercapacitors, lithium-ion, and lithium–air batteries
Liu et al. Covalently intercalated graphene oxide for oil–water separation
Lim et al. A review on the synthesis, properties, and utilities of functionalized carbon nanoparticles for polymer nanocomposites
Adusei et al. A scalable nano-engineering method to synthesize 3D-graphene-carbon nanotube hybrid fibers for supercapacitor applications
Jiang et al. Carbon nanotubides: an alternative for dispersion, functionalization and composites fabrication
Ma et al. Spiers memorial lecture advances of carbon nanomaterials
Banerjee et al. Amorphous carbon nanotubes–nickel oxide nanoflower hybrids: a low cost energy storage material
Yang et al. Microporosity development of single-wall carbon nanohorn with chemically induced coalescence of the assembly structure
US9997785B2 (en) Nanoplate-nanotube composites, methods for production thereof and products obtained therefrom
Chen et al. Catalyst-free in situ carbon nanotube growth in confined space via high temperature gradient
Kang et al. Direct synthesis of fullerene-intercalated porous carbon nanofibers by chemical vapor deposition
Alharbi et al. Unzipping multiwalled carbon nanotubes under vortex fluidic continuous flow
Sharma et al. Carbon nanotubes: synthesis, properties and applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant