KR20160054985A - Method for preparing carbon nanotube-metal complex - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-metal composite and a carbon nanotube-metal composite produced thereby.
탄소나노튜브 표면에 금속을 도금하는 방법으로 널리 알려진 것은 무전해도금(electroless plating)과 전해도금 (electroplating)이다. 무전해 도금은 주석과 팔라듐을 사용하는 전처리 과정을 거치기 때문에 공정이 복잡해지고 생산단가가 올라가며, 공업폐수가 발생한다. 전해도금은 전기를 사용하여 도금하는 방법으로 부도체에서는 불가능한 방법이며, 또한 공업폐수가 발생한다. 또한, 전해도금은 탄소나노튜브에 이중으로 금속을 코팅하기 어려운 단점이 있다.Electroless plating and electroplating are widely known as a method of plating metal on the surface of carbon nanotubes. Since the electroless plating is subjected to a pretreatment process using tin and palladium, the process becomes complicated, the production cost rises, and industrial waste water is generated. Electroplating is a method of plating using electricity, which is not possible with non-conductive materials, and industrial waste water is generated. In addition, electrolytic plating has a disadvantage in that it is difficult to double coat the carbon nanotubes with a metal.
본 발명은 금속 질산염을 이용하여 탄소나노튜브 표면에 하나 이상의 금속 입자를 부착하거나 탄소나노튜브 사이에 분산시키는 것이며, 대량생산이 가능하고 공업폐수가 거의 발생하지 않는 공정을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 제조에 관여하는 사람이 유해 물질의 노출 가능성을 최소화 할 수 있는 탄소나노튜브와 금속의 복합체의 제조방법을 제공하고자 한다 The present invention relates to a process for attaching at least one metal particle to a surface of a carbon nanotube or dispersing it between carbon nanotubes using metal nitrate, and to provide a process capable of mass production and scarcely producing industrial wastewater. The present invention also provides a method for producing a composite of a carbon nanotube and a metal, which can minimize the possibility of exposure of a harmful substance to a person involved in manufacturing
본 발명은 a) 탄소나노튜브, 제1용매로서의 증류수, 제2용매 및 금속 질산염을 포함하는 조성물을 혼합하는 혼합 단계; b) 상기 조성물에서 증류수 및 제2용매를 증발시키는 건조 단계; c) 상기 조성물의 금속 질산염에서 질산을 질소 산화물로 전환하고 금속을 금속 산화물로 전환하는 산화 단계; 및 d) 상기 금속 산화물을 금속으로 환원시키는 환원단계;를 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a carbon nanotube, comprising: a) mixing a composition comprising carbon nanotubes, distilled water as a first solvent, a second solvent and a metal nitrate salt; b) a drying step of evaporating the distilled water and the second solvent in the composition; c) an oxidation step of converting nitric acid to nitrogen oxide in the metal nitrate salt of the composition and converting the metal to a metal oxide; And d) a reduction step of reducing the metal oxide to a metal. The present invention also provides a method for producing a carbon nanotube-metal composite.
본 발명은 상기 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체를 제공한다.The present invention provides a carbon nanotube-metal composite produced by the method for producing the carbon nanotube-metal composite.
본 발명은 상기 탄소나노튜브-금속 복합체를 포함하는 전자파 차폐재를 제공한다.The present invention provides an electromagnetic shielding material comprising the carbon nanotube-metal composite.
본 발명은 상기 탄소나노튜브-금속 복합체를 포함하는 전도성 고분자를 제공한다.The present invention provides a conductive polymer comprising the carbon nanotube-metal composite.
본 발명은 간단한 공정으로 탄소나노튜브 표면에 금속을 부착하거나 탄소나노튜브 사이에 금속입자를 분산시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명의 방법으로 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브의 밀도가 높으며, 열전도도, 전기전도도의 물성이 향상된다. 또한, 본 발명의 방법으로 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브에 부착된 금속의 종류에 따라 전자파 차폐재, 전도성 고분자로 사용할 수 있다.The present invention can attach a metal to the surface of carbon nanotubes or disperse metal particles between carbon nanotubes by a simple process. Accordingly, the carbon nanotube-metal composite produced by the method of the present invention has a high density of carbon nanotubes and improved physical properties such as thermal conductivity and electrical conductivity. In addition, the carbon nanotube-metal composite produced by the method of the present invention can be used as an electromagnetic wave shielding material or a conductive polymer depending on the type of metal attached to the carbon nanotube.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법의 공정들을 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체의 니켈의 함량 별 SEM 의 촬영 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체의 니켈의 함량 별 SEM 및 EDS의 촬영 사진을 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체의 용매 농도 별 TEM 의 촬영 사진을 나타낸 것이다.FIG. 1 illustrates processes of a method of manufacturing a carbon nanotube-metal composite according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph of a SEM according to the content of nickel in the carbon nanotube-metal composite according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a photograph of SEM and EDS according to the content of nickel in the carbon nanotube-metal composite according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a photograph of a TEM photograph of a carbon nanotube-metal composite according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에 있어서, "탄소나노튜브" (carbon nanotube, CNT)는 탄소의 동소체로서, 탄소원자가 주위 다른 탄소 원자 3개와 sp2 결합을 하며, 원통형 또는 나선형의 구조를 가지는 물질을 의미한다.In the present specification, the term "carbon nanotube" (CNT) refers to a carbon isotope, which is a material having a cylindrical or spiral structure in which a carbon atom forms sp 2 bonds with other carbon atoms around the carbon atom.
이하에서는 본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for producing a carbon nanotube-metal composite according to the present invention will be described in detail.
탄소나노튜브의 준비 단계Preparation of Carbon Nanotubes
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 (single-walled carbon nanotube, SWCNT), 이중벽 탄소나노튜브 (double-walled carbon nanotube, SWCNT) 및 다중벽 탄소나노튜브 (multi-walled carbon nanotube, MWCNT)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것이다.In one embodiment of the present invention, the carbon nanotube may be a single-walled carbon nanotube (SWCNT), a double-walled carbon nanotube (SWCNT), or a multi-walled carbon nanotube (multi -walled carbon nanotube, MWCNT).
상기 탄소나노튜브는 상기 탄소나노튜브의 표면을 화학적으로 활성화시키는 처리가 된 것, 즉 기능화된 탄소나노튜브일 수 있다.The carbon nanotube may be a functionalized carbon nanotube that has been chemically activated on the surface of the carbon nanotube.
상기 탄소나노튜브는 탄소나노튜브의 순도를 높이는 처리가 된 것, 즉 정제된 탄소나노튜브일 수 일 수 있다.The carbon nanotubes may be treated to increase the purity of carbon nanotubes, that is, purified carbon nanotubes.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 혼합 단계에 선행하여, 상기 조성물의 탄소나노튜브를 기능화 처리하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the method further comprises the step of functionalizing the carbon nanotubes of the composition prior to the mixing step.
조성물의 탄소나노튜브를 기능화 처리하는 단계는 황산 및 질산의 혼합 용액을 첨가하는 단계를 더 포함한다. 황산 및 질산의 혼합 용액을 첨가한 후 탄소나노튜브를 세정하면 상기 탄소나노튜브에 카르복시기가 부가되어 기능화할 수 있다.The step of functionalizing the carbon nanotubes of the composition further comprises adding a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid. When a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid is added and the carbon nanotubes are washed, a carboxyl group may be added to the carbon nanotubes to function.
상기 혼합 용액의 황산 : 질산의 부피비는 3 : 1일 수 있다. The volume ratio of sulfuric acid: nitric acid in the mixed solution may be 3: 1.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, In one embodiment of the present invention,
상기 조성물의 탄소나노튜브를 정제하는 단계는 상기 탄소나노튜브를 증류수로 세척하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 증류수로 세척하는 단계는 1회 이상 실시될 수 있으며, 세척 과정에서 불필요한 금속 촉매, 비결정질 탄소 등이 탄소나노튜브에서 제거된다.The step of purifying the carbon nanotubes of the composition may include washing the carbon nanotubes with distilled water. The washing with the distilled water may be performed at least once, and unnecessary metal catalyst, amorphous carbon, and the like are removed from the carbon nanotubes during the washing process.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 탄소나노튜브를 정제하는 단계는 질산 용액을 첨가하는 단계를 더 포함한다. 상기 질산 용액을 첨가하는 단계는 질산 용액을 첨가한 후 탄소나노튜브 내에 잔존할 수 있는 불순물이나 금속 촉매를 제거 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of purifying the carbon nanotubes of the composition further comprises adding a nitric acid solution. The step of adding the nitric acid solution may remove an impurity or a metal catalyst remaining in the carbon nanotube after the nitric acid solution is added.
상기 질산 용액의 농도는 0.5 mol% 이상 2.0 mol%이하일 수 있다. 상기 질산 용액의 농도가 0.5 mol % 이하인 경우, 탄소나노튜브 내에 잔존할 수 있는 불순물이나 금속 촉매가 제거되지 않으며, 2.0 mol % 이상인 경우 탄소나노튜브 표면에 산에 의한 결함이 생길 수 있다.The concentration of the nitric acid solution may be 0.5 mol% or more and 2.0 mol% or less. If the concentration of the nitric acid solution is 0.5 mol% or less, impurities or metal catalyst remaining in the carbon nanotubes can not be removed. If the concentration of the nitric acid solution is 2.0 mol% or more, defects due to acid may occur on the surface of the carbon nanotubes.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 탄소나노튜브를 기능화 처리하는 단계 및 상기 조성물의 탄소나노튜브를 정제하는 단계는 동시에 수행된다.In one embodiment of the present invention, the step of functionalizing the carbon nanotubes of the composition and the step of purifying the carbon nanotubes of the composition are carried out simultaneously.
탄소나노튜브 포함 조성물의 혼합 단계Mixing step of carbon nanotube-containing composition
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 혼합 단계는 혼합기를 사용할 수 있으며, 이러한 혼합기는 구체적으로 플래너터리 믹서 (planetary mixer), 호모게나이져 (homogenizer)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mixing step may use a mixer, and the mixer may be a planetary mixer, a homogenizer, or the like.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 금속 질산염은 니켈, 철 및 코발트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속의 질산염이다. 상기 조성물의 금속 질산염으로 은, 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 구리, 납 또는 아연의 질산염일 수 있으나, 상기 조성물의 금속 질산염이 니켈, 철 및 코발트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속의 질산염일 경우, 니켈, 철 및 코발트는 강자성체이므로 바람직하며, 특히, 니켈-철, 철-코발트, 또는 니켈-철-코발트 합금의 경우 전차파 차폐 효과가 우수하므로 더욱 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the metal nitrate of the composition is a nitrate of any one or two or more metals selected from the group consisting of nickel, iron and cobalt. The metal nitrate of the composition may be a nitrate of silver, sodium, magnesium, calcium, copper, lead or zinc, but the nitrate of the composition may be nitrate of any one or two or more metals selected from the group consisting of nickel, iron and cobalt Nickel, iron and cobalt are preferred because they are ferromagnetic materials. In particular, nickel-iron, iron-cobalt, or nickel-iron-cobalt alloys are more preferable because of their excellent effect of shielding the electric wave.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 금속 질산염은 니켈, 철 및 코발트로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속의 질산염이다.In one embodiment of the present invention, the metal nitrate of the composition is a nitrate of any one or two or more metals selected from the group consisting of nickel, iron and cobalt.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 제2용매는 에탄올, 아세톤, 메탄올, 프로판올 및 부탄올로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이다.In one embodiment of the present invention, the second solvent of the composition is any one or two or more selected from the group consisting of ethanol, acetone, methanol, propanol and butanol.
상기 조성물의 제2용매는 수용성으로 증류수와 잘 혼합되는 것이 바람직하고, 증발 후, 탄소나노튜브 표면에 제2용매에 의한 잔존물이 남지 않는 것이 바람직하다.The second solvent of the composition is preferably water-soluble and well mixed with distilled water, and it is preferable that after the evaporation, no residue due to the second solvent remains on the surface of the carbon nanotube.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 증류수 : 제2용매의 부피비는 5 : 1 이상이고 1 : 0 미만이다.In one embodiment of the present invention, the volume ratio of the distilled water to the second solvent of the composition is 5: 1 or more and less than 1: 0.
상기 조성물의 증류수 : 제2용매의 부피비가 1 : 0, 즉, 증류수만 사용하는 경우 용매의 증발 속도가 느려지며, 5 : 1 이하인 경우에는 용매의 증발 속도가 빨라져 금속염과 함께 용매가 증발하는 반면 금속은 상대적으로 큰 질량 및 녹는점으로 인하여 증발하지 못하여 탄소나노튜브 상에 축적되므로 결국 탄소나노튜브와 금속이 분리된 형태가 된다.When the volume ratio of the distilled water and the second solvent is 1: 0, that is, when only distilled water is used, the evaporation rate of the solvent is slowed. When the ratio is 5: 1 or less, the evaporation rate of the solvent is increased, Since the metal can not evaporate due to its relatively large mass and melting point, it accumulates on the carbon nanotubes, resulting in a separation of the carbon nanotubes and the metal.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 탄소나노튜브 : 제1용매, 제2용매 및 금속 질산염의 중량비는 1 : 10 이상이고 1 : 20 이하이다. 상기 중량비가 1:10 이상일 경우, 탄소나노튜브의 표면에 부착되는 금속의 크기가 커지고, 금속의 분산성과 균일성이 감소하며, 상기 중량비가 1:20 이하일 경우 상기 혼합 단계 및 상기 혼합 단계 이후에 용매와 탄소나노튜브의 상분리 현상이 나타나므로 바람직하지 않다.In one embodiment of the present invention, the weight ratio of the carbon nanotubes of the composition to the first solvent, the second solvent, and the metal nitrate is 1:10 or more and 1:20 or less. When the weight ratio is 1:10 or more, the size of the metal attached to the surface of the carbon nanotubes is increased, the dispersibility and uniformity of the metal are decreased, and when the weight ratio is 1:20 or less, A phase separation phenomenon between the solvent and the carbon nanotube appears, which is not preferable.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 조성물의 제2용매는 끓는점이 50 ℃ 이상이고 100 ℃이하이다.In one embodiment of the present invention, the second solvent of the composition has a boiling point of 50 ° C or higher and 100 ° C or lower.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 혼합 단계는 상기 조성물을 초음파 혼합기, 플레너터리 믹서 및 전단 혼합기로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 이용하여 혼합하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the mixing step further comprises mixing the composition using one or more selected from the group consisting of an ultrasonic mixer, a planetary mixer, and a shear mixer.
탄소나노튜브 포함 조성물의 펠릿화 단계Pelletizing the carbon nanotube-containing composition
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 혼합 단계의 조성물을 가열하는 펠릿화 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the method further comprises a pelletizing step of heating the composition in the mixing step.
상기 펠릿화 단계를 거치지 않는 경우, 최종 물질이 가루형태에서부터 다양한 크기로 뭉치는 형태를 나타낸다. 이는 복합재료 제작 시, 기지재와 혼합 단계에서 가해지는 힘이 불균형 할 가능성이 크다. 따라서, 상기 펠릿화 단계를 거쳐 균일한 크기를 가진 펠릿을 생성하면, 기지재와의 혼합에서 힘의 전달이 균일하게 적용되는 장점이 있다.When the pelletization step is not carried out, the final material forms a bundle of various sizes from the powder form. This means that there is a strong possibility that the forces applied at the matrix and mixing stage during fabrication of the composite material are unbalanced. Thus, producing pellets of uniform size through the pelletizing step has the advantage of uniformly transferring the force in mixing with the matrix.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 펠릿화 단계는 24 시간 이상이고 36 시간 이하의 시간 동안 진행되는 것이다. In one embodiment of the present invention, the pelleting step is carried out for a period of not less than 24 hours but not longer than 36 hours.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 펠릿화 단계는 100 ℃ 이상이고 200 ℃ 이하인 온도에서 진행된다.In one embodiment of the present invention, the pelleting step is conducted at a temperature of 100 ° C or higher and 200 ° C or lower.
탄소나노튜브 포함 조성물의 건조 단계The step of drying the carbon nanotube-containing composition
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 건조 단계는 24 시간 이상이고 48 시간 이하의 시간 동안 진행되는 것이다. 상기 건조 단계가 24 시간 미만이면 건조가 완벽하게 되지 않으며, 48 시간 이상이면 질소 산화물이 공기 중에 발생한다.In one embodiment of the present invention, the drying step is performed for 24 hours or more and 48 hours or less. If the drying step is less than 24 hours, the drying is not completed. If the drying step is performed for more than 48 hours, nitrogen oxides are generated in the air.
상기 건조 단계는 상기 조성물의 조성에 따라 건조 시간은 변경 가능하다. 구체적으로 증류수의 양이 증가하면 건조 시간을 증가시킬 수 있다.The drying time may vary depending on the composition of the composition. Specifically, an increase in the amount of distilled water can increase the drying time.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 건조 단계는 100 ℃ 이상이고 200 ℃ 이하인 온도에서 진행된다.In one embodiment of the present invention, the drying step is conducted at a temperature of 100 ° C or higher and 200 ° C or lower.
탄소나노튜브 포함 조성물의 산화 단계Oxidation step of carbon nanotube-containing composition
본 발명의 산화 단계에서는, 탄소나노튜브 내부에 철, 마그네슘, 니켈 등의 금속 촉매가 존재하는 경우, 탄소나노튜브 내부의 금속 촉매를 제거할 수 있으며, 탄소나노튜브에 비결정질 탄소가 존재하는 경우 이를 제거할 수 있다.In the oxidation step of the present invention, when a metal catalyst such as iron, magnesium, or nickel is present in the carbon nanotube, the metal catalyst inside the carbon nanotube may be removed. If amorphous carbon exists in the carbon nanotube, Can be removed.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 단계는 350 ℃ 이상이고 450 ℃ 이하인 온도에서 진행되는 것이다. 상기 산화 단계의 온도가 350 ℃ 이하에서 진행되면 금속 산화물이 완전하게 형성되지 않거나 불필요한 촉매, 비결정진 탄소 등이 잔존할 수 있으며, 450 ℃ 이하에서 진행되면 탄소나노튜브가 탄화될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the oxidation step is carried out at a temperature of 350 ° C or higher but not higher than 450 ° C. If the temperature of the oxidation step is lower than 350 ° C., the metal oxide may not be completely formed, unnecessary catalyst, and carbon may be left. If the temperature is lower than 450 ° C., carbon nanotubes may be carbonized.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 단계는 비활성 기체를 공급하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the oxidizing step further comprises supplying an inert gas.
상기 비활성 기체는 탄소나노튜브에 부착된 금속 질산염이 산화 단계의 반응 온도에서 반응할 때, 반응에 관여하지 않는 기체를 포함한다.The inert gas includes a gas that does not participate in the reaction when the metal nitrate attached to the carbon nanotube reacts at the reaction temperature of the oxidation step.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 비활성 기체는 아르곤, 헬륨, 질소, 네온, 크립톤, 제논 및 라돈으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이다. 이러한 비활성 기체는 금속 및 탄소나노튜브와 반응하지 않으면서, 열을 전달할 수 있으며, 산화 단계 등에서 발생하는 질소 산화물 기체를 전달할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the inert gas is any one or two or more selected from the group consisting of argon, helium, nitrogen, neon, krypton, xenon and radon. Such an inert gas can transmit heat without reacting with the metal and the carbon nanotube, and can transfer the nitrogen oxide gas generated in the oxidation step and the like.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 단계는 열 기상 화학 증착법 (thermal chemical vapor deposition)을 이용한다.In one embodiment of the present invention, the oxidation step uses thermal chemical vapor deposition.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 단계는 외부에서 빛, 열 및 전자파 등의 에너지를 인가한다.In one embodiment of the present invention, the oxidizing step applies energy such as light, heat, and electromagnetic waves from the outside.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 비산화 분위기를 형성할 수 있는 추가의 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the method further comprises the additional step of forming a non-oxidizing atmosphere.
탄소나노튜브 포함 조성물의 환원 단계Reduction step of the carbon nanotube-containing composition
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 환원 단계는 550 ℃ 이상이고 650 ℃ 이하인 온도에서 진행된다. 550 ℃ 미만의 온도에서는 환원이 진행되지 않으며, 650 ℃ 초과의 온도에서는 탄소나노튜브의 탄화가 일어나므로 바람직하지 않다.In one embodiment of the present invention, the reducing step is conducted at a temperature of 550 ° C or higher and 650 ° C or lower. The reduction does not proceed at a temperature lower than 550 deg. C, and carbonization of the carbon nanotube occurs at a temperature higher than 650 deg. C, which is not preferable.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 환원 단계는 기체를 공급하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the reducing step further comprises supplying gas.
상기 기체는 수소를 가진 기체가 바람직하며, 더 구체적으로 수소, 에틸렌 및 암모니아로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 기체가 바람직하며, 특히, 반응성이 가장 좋은 수소 기체가 바람직하다.The gas is preferably a gas having hydrogen, and more specifically, one or two or more gases selected from the group consisting of hydrogen, ethylene and ammonia are preferable, and hydrogen gas having the best reactivity is particularly preferable.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 단계는 열 기상 화학 증착법을 이용한다.In one embodiment of the present invention, the oxidation step uses thermal vapor chemical vapor deposition.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화 단계는 외부에서 빛, 열 및 전자파 등의 에너지를 인가한다.In one embodiment of the present invention, the oxidizing step applies energy such as light, heat, and electromagnetic waves from the outside.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 비산화 분위기를 형성할 수 있는 추가의 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the method further comprises the additional step of forming a non-oxidizing atmosphere.
탄소나노튜브 포함 조성물의 냉각 단계The cooling step of the carbon nanotube-containing composition
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 환원 단계 이후에 상온이 될때까지 상기 조성물을 냉각하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the method further comprises cooling the composition until it is at room temperature after the reducing step.
상기 냉각하는 단계는 탄소나노튜브-금속 복합체에서 금속 입자가 산화되는 것을 방지한다.The cooling step prevents the metal particles from being oxidized in the carbon nanotube-metal composite.
이하에서는 본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체 및 이를 포함하는 것들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the carbon nanotube-metal composite according to the present invention and the carbon nanotube-metal composite will be described in detail.
본 발명은 상기 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체를 제공한다. 무전해 도금으로 제조된 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브와 금속 간의 매개체로 주석 또는 팔라듐이 존재하는 반면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브와 금속 간의 매개체가 존재하지 않는다.The present invention provides a carbon nanotube-metal composite produced by the method for producing the carbon nanotube-metal composite. The carbon nanotube-metal composite prepared by electroless plating has tin or palladium as a medium between the carbon nanotubes and the metal, whereas the carbon nanotube-metal composite according to the present invention does not have a medium between the carbon nanotubes and the metal Do not.
상기 탄소나노튜브-금속 복합체는 특별한 언급이 없다면 전술한 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법에 관한 설명이 적용된다.The description of the carbon nanotube-metal composite described above applies to the method of manufacturing the carbon nanotube-metal composite unless otherwise specified.
본 발명은 상기 탄소나노튜브-금속 복합체를 포함하는 전자파 차폐재를 제공한다. 본 발명의 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브 상에 강자성체 금속이 코팅된 충진 물질이므로 고분자 내에 분산되는 경우 전자파 차폐율이 우수하다.The present invention provides an electromagnetic shielding material comprising the carbon nanotube-metal composite. The carbon nanotube-metal composite of the present invention is a filling material coated with a ferromagnetic metal on a carbon nanotube, and thus has excellent electromagnetic wave shielding efficiency when dispersed in a polymer.
본 발명은 상기 탄소나노튜브-금속 복합체를 포함하는 전도성 고분자를 제공한다. 본 발명의 탄소나노튜브-금속 복합체는 탄소나노튜브 상에 강자성체 금속이 코팅된 충진 물질이므로 고분자 내에 분산되는 경우 전기 전도도가 증가한다.The present invention provides a conductive polymer comprising the carbon nanotube-metal composite. The carbon nanotube-metal composite of the present invention is a filler material coated with a ferromagnetic metal on a carbon nanotube, and thus the electrical conductivity increases when dispersed in a polymer.
이하, 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are provided for illustrative purposes only in order to facilitate understanding of the present invention, and the scope and scope of the present invention are not limited by the following examples.
[실시예 1] 탄소나노튜브의 제조[Example 1] Production of carbon nanotubes
하기 표 1와 같은 내용의 단계들을 실시하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조하였다.Carbon nanotube-metal complexes were prepared by performing the steps as shown in Table 1 below.
탄소나노튜브 15g, 증류수 200g, 에탄올 100g, 니켈 금속염 18.5gOn the surface of the carbon nanotubes, 20 mass% nickel coating standard
15 g of carbon nanotubes, 200 g of distilled water, 100 g of ethanol, 18.5 g of nickel metal salt
또한, 상기 실시 내용의 혼합 단계에서 탄소나노튜브 표면에 20 질량% 니켈 코팅기준을 각각 33.3 질량%, 50 질량%, 60 질량%, 66.7 질량%로 변경하고, 탄소나노튜브 질량 대비 니켈의 질량이 25 phr, 50 phr, 100 phr, 150 phr, 200 phr로 변경하여 탄소나노튜브-금속 복합체를 제조하였다.Further, in the mixing step of the embodiment, the 20 mass% nickel coating standard was changed to 33.3 mass%, 50 mass%, 60 mass% and 66.7 mass% on the surface of the carbon nanotubes, respectively, 25 phr, 50 phr, 100 phr, 150 phr and 200 phr to prepare a carbon nanotube-metal composite.
제조된 탄소나노튜브-금속 복합체 및 아무런 처리도 되지 않은 탄소나노튜브를 각각 촬영한 사진을 도 2 내지 도 4에 도시하였으며, 촬영 장비 및 조건은 하기 표 2와 같다.The obtained carbon nanotube-metal composite and the untreated carbon nanotube were photographed respectively in FIG. 2 to FIG. 4, and the photographing equipment and conditions are shown in Table 2 below.
(scanning electron microscope)SEM
(scanning electron microscope)
(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)EDS
(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)
(Transmission electron microscopy)TEM
(Transmission electron microscopy)
Claims (16)
b) 상기 조성물에서 증류수 및 제2용매를 증발시키는 건조 단계;
c) 상기 조성물의 금속 질산염에서 질산을 질소 산화물로 전환하고 금속을 금속 산화물로 전환하는 산화 단계; 및
d) 상기 금속 산화물을 금속으로 환원시키는 환원단계;를 포함하는 탄소나노튜브-금속 복합체의 제조방법.a) mixing a composition comprising carbon nanotubes, distilled water as a first solvent, a second solvent and a metal nitrate;
b) a drying step of evaporating the distilled water and the second solvent in the composition;
c) an oxidation step of converting nitric acid to nitrogen oxide in the metal nitrate salt of the composition and converting the metal to a metal oxide; And
and d) a reduction step of reducing the metal oxide to a metal.
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