KR20160127984A - Method of manufacturing a reduced-graphene oxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 환원-산화그래핀의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공정 제어가 용이하고, 제조된 환원-산화그래핀의 환원정도를 조절할 수 있는 환원-산화그래핀의 제조 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a method for producing a reducing-oxidizing graphene which can easily control the process and can control the degree of reduction of the produced reducing-oxidizing graphene .
그래핀(graphene)은 탄소 원자가 6각형 모양으로 연결된 판상의 2차원 구조의 물질로서, 투명도 및 전도성이 우수하여 초고속 반도체, 투명전극, 고효율 태양전지, 슈퍼커패시터 등 다양한 분야에 이용되고 있다.Graphene is a plate-like two-dimensional structure in which carbon atoms are connected in a hexagonal shape and has excellent transparency and conductivity and is used in various fields such as ultra-high speed semiconductors, transparent electrodes, high efficiency solar cells, and super capacitors.
일반적으로 그래핀은 그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO) 상태로 존재하기 때문에 이를 환원시키는 연구, 특히 대량으로 환원시키는 방법에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 그래핀 옥사이드는 열적 또는 화학적으로 환원시키는데, 열적 환원 방법에서는 600℃ 이상의 고온 공정이 수반되며 반응시간도 4 시간 이상으로 긴 편이다. 또한, 화학적 환원 방법에서는, 습식 공정으로서 용액에서 수행하는 경우에 환원 후에 분리, 세척 등의 추가 공정이 필수적으로 수반된다. 건식 공정으로 환원제를 기체 상태에서 적용하는 경우에는 12 시간 이상의 긴 반응시간을 요구한다.Since graphene oxide (GO) is generally present in graphene oxide (GO), researches on reducing it, especially a method of reducing it to a large amount, have been continuously conducted. Graphene oxide is thermally or chemically reduced. In the thermal reduction method, a high temperature process of 600 ° C or higher is involved, and the reaction time is longer than 4 hours. Further, in the chemical reduction method, in the case of performing in a solution as a wet process, an additional process such as separation, washing, and the like is required after reduction. When the reducing agent is applied in a gaseous state in a dry process, a long reaction time of 12 hours or more is required.
최근에는, 광을 이용한 광환원법이 개발된 바 있으나, 단시간동안 강력한 에너지를 조사하므로, 내열성 기판에 코팅한 필름에만 적용이 가능한 한계가 있다.
In recent years, a light reduction method using light has been developed, but there is a limitation that it can be applied only to a film coated on a heat resistant substrate, because a strong energy is irradiated for a short time.
본 발명의 일 목적은 필름 형태나 파우더 형태 등 산화그래핀의 형태에 상관없이 공정 제어가 용이하고, 환원정도를 조절할 수 있는 환원-산화그래핀의 제조 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a method for producing a reducing-oxidizing graphene which is easy to control the process regardless of the shape of the oxidized graphene, such as a film form or a powder form, and can control the degree of reduction.
본 발명의 일 목적을 위한 환원-산화그래핀의 제조 방법은 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계 및 환원제에 노출된 산화그래핀에 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시키는 단계를 포함한다.The method for preparing the reducing-oxidizing graphene for the purpose of the present invention includes exposing the oxidizing graphene to a reducing agent and reducing the oxidizing graphene by irradiating light to the oxidizing graphene exposed to the reducing agent.
일 실시예에서, 산화그래핀은 액상의 환원제의 스핀코팅 또는 스프레이 코팅에 의해 환원제에 노출될 수 있다.In one embodiment, the oxidized graphene can be exposed to the reducing agent by spin coating or spray coating of the liquid reducing agent.
일 실시예에서, 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는 고상 또는 액상의 환원제를 반응기에 배치시킨 상태에서 온도를 상승시켜 환원제를 기상으로 상변화시키는 단계와 기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of exposing the oxidized graphene to the reducing agent comprises: phase-changing the reducing agent to the gas phase by raising the temperature in the state where the solid or liquid reducing agent is placed in the reactor; And the like.
일 실시예에서, 산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는 기상의 환원제를 반응기에 주입시키는 단계와 기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, exposing the oxidized graphene to the reducing agent can include injecting a gaseous reducing agent into the reactor and placing the oxidized graphene in the reactor in the gaseous reducing agent condition.
일 실시예에서, 산화그래핀은 베이스 기재 상에 코팅된 필름 형태이거나, 파우더 형태일 수 있다.In one embodiment, the oxidized graphene may be in the form of a film coated on a base substrate, or in powder form.
일 실시예에서, 상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는 자외선, 가시광선 또는 X-선을 이용할 수 있다.In one embodiment, the step of reducing the graphene oxide may utilize ultraviolet light, visible light or X-rays.
일 실시예에서, 상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는 레이저 또는 인텐스 펄스광(intense pulse light) 형태일 수 있다.In one embodiment, the step of reducing the oxidized graphene may be in the form of a laser or an intense pulse light.
일 실시예에서, 산화그래핀을 환원시키는 단계에서 10 초 이하의 시간동안 광을 조사하여 500 Ω/□(ohm per square) 이하의 표면 저항값을 갖는 환원-산화그래핀이 형성될 수 있다.In one embodiment, reduction-oxidizing graphene may be irradiated with light for a time of less than 10 seconds to form reducing-oxidizing graphene having a surface resistance value of less than or equal to 500 ohm per square.
일 실시예에서, 상기 제조 방법은 산화그래핀을 환원시킨 후에 환원-산화그래핀의 표면에 흡착된 환원제를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, the method may further include removing the reducing agent adsorbed on the surface of the reducing-oxidizing graphene after reducing the oxidizing graphene.
본 발명의 환원-산화그래핀의 제조 방법에 따르면, 단시간에 에너지의 소모 없이 산화그래핀을 용이하게 필름 형태의 환원-산화그래핀으로 제조할 수 있다. 필름 형태나 파우더 형태 등 산화그래핀의 형태에 상관없이 적용할 수 있으며, 공정 제어가 용이하여 환원정도를 쉽게 조절할 수 있다. 짧은 반응시간으로, 저비용으로 환원-산화그래핀을 제조할 수 있어 경제적이다.
According to the method for producing the reducing-oxidizing graphene of the present invention, the oxidizing graphene can be easily produced in the form of film-form reducing-oxidizing graphene without energy consumption in a short time. It can be applied regardless of the form of the graphene oxide such as the film form or the powder form, and it is easy to control the process and the degree of reduction can be easily controlled. Reduction-oxidation graphene can be produced at low cost with a short reaction time, which is economical.
도 1은 본 발명에 따른 환원-산화그래핀의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 환원-산화그래핀 샘플과, 광환원법에 따라 제조된 비교 샘플의 XPS 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 광조사 단계에서의 광량의 변화에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 광조사 단계에서의 광조사 횟수 및 광량에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 환원-산화그래핀의 제조 방법별 시간에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of producing a reducing-oxidizing graphene according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing XPS analysis results of a reduction-oxidized graphene sample prepared according to an embodiment of the present invention and a comparative sample prepared according to a photoreduction method. FIG.
3 is a graph showing the surface resistance characteristic according to the change of light quantity in the light irradiation step of the present invention.
4 is a graph showing the surface resistance characteristics according to the number of light irradiation times and the amount of light in the light irradiation step of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the surface resistivity characteristics of the reducing-oxidizing graphene according to time. FIG.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명에 따른 환원-산화그래핀의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of producing a reducing-oxidizing graphene according to the present invention.
도 1을 참조하면, 산화그래핀(graphene oxide)을 환원제에 노출시킨다(단계 S110).Referring to FIG. 1, a graphene oxide is exposed to a reducing agent (step S110).
산화그래핀은 필름 상태이거나 파우더 상태일 수 있다. 산화그래핀이 필름 상태인 경우, 산화그래핀은 금속이나 유리, 고분자 필름을 포함하는 베이스 기재 상에 코팅된 상태를 의미한다. 베이스 기재를 구성하는 금속은 구리일 수 있다. 상기 고분자 필름으로서는 PET 필름을 들 수 있다.The oxidized graphene may be in a film state or in a powder state. When the oxidized graphene is in a film state, the oxidized graphene means a state in which the oxidized graphene is coated on the base substrate including the metal, glass, and polymer film. The metal constituting the base substrate may be copper. The polymer film may be a PET film.
산화그래핀을 환원제에 노출시키는 공정은, 환원제가 액상인 경우 스핀코팅이나 스프레이 코팅을 이용하여 환원제에 산화그래핀을 노출시킬 수 있다.The step of exposing the oxidized graphene to the reducing agent can expose the oxidized graphene to the reducing agent by spin coating or spray coating when the reducing agent is a liquid.
이와 달리, 환원제는 기상으로 산화그래핀으로 제공될 수 있는데, 기상의 환원제 분위기의 반응기 내에 산화그래핀을 배치시키고 이 상태에서 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 고상이나 액상의 환원제는 반응기 내부에 배치시킨 후에 반응기의 온도를 상승시켜 기상으로 상 변화시켜 반응기 내부를 환원제 분위기로 만들 수 있다. 이와 달리, 기상의 환원제를 반응기에 주입시킴으로써 반응기를 환원제 분위기로 만들 수 있다.Alternatively, the reducing agent may be provided as gaseous oxide graphene, wherein the graphene oxide is placed in the reactor in a gaseous reducing agent atmosphere and sealed in this state. For example, the solid or liquid reducing agent may be placed inside the reactor, and then the temperature of the reactor may be elevated to be phase-changed into a gas phase to make the inside of the reactor into a reducing agent atmosphere. Alternatively, by introducing a gaseous reducing agent into the reactor, the reactor can be made into a reducing agent atmosphere.
이어서, 산화그래핀이 환원제에 노출된 상태에서 광을 조사하여(단계 S120), 산화그래핀을 환원시킴으로써 환원-산화그래핀(reduced-graphene oxide)가 제조된다.Reduced-graphene oxide is then produced by irradiating light with the oxidized graphene exposed to the reducing agent (step S120) and reducing the oxidized graphene.
광조사 공정에서의 인가되는 전압, 광조사 시간 등을 조절함으로써 면적당 제공되는 에너지량을 조절할 수 있고, 에너지량을 조절하여 제조되는 환원-산화그래핀의 표면 저항값을 최적화시킬 수 있다.The amount of energy provided per area can be controlled by controlling the applied voltage and light irradiation time in the light irradiation process, and the surface resistance value of the reducing-oxidizing graphene manufactured by controlling the energy amount can be optimized.
광조사 공정은 자외선, 가시광선 또는 X-선을 이용할 수 있다. 광조사 공정에서, 광의 형태는 레이저 또는 인텐스 펄스광(intense pulse light)일 수 있다.The light irradiation process may use ultraviolet rays, visible rays or X-rays. In the light irradiation process, the shape of the light may be laser or intense pulse light.
본 발명에서는, 환원제 분위기 하에서, 광조사 공정이 수행되기 때문에 10 초 이하의 시간동안 광을 조사하여 500 Ω/□(ohm per square) 이하의 표면 저항값을 갖는 환원-산화그래핀을 형성할 수 있다.In the present invention, since the light irradiation process is performed in a reducing agent atmosphere, it is possible to form a reducing-oxidizing graphene having a surface resistance value of 500 Ω / □ (ohm per square) or less by irradiating light for 10 seconds or less have.
추가적으로, 제조된 환원-산화그래핀의 표면에는 환원제가 흡착되어 있을 수 있으므로, 흡착된 환원제를 제거하는 공정을 더 수행한다(단계 S130). 환원제의 제거 공정은 진공 상태에서 수행될 수 있다.In addition, since the reducing agent may be adsorbed on the surface of the produced reduced-oxidation graphene, a step of removing the adsorbed reducing agent is further performed (step S130). The reducing agent removal process can be performed in a vacuum state.
상기에서 설명한 바에 따르면, 환원제 분위기 하에서, 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시켜 간단한 공정으로 환원-산화그래핀을 제조할 수 있다. 광조사 공정에서 광량이나 광조사 시간 등만을 조절함으로써 환원-산화그래핀의 환원 정도를 쉽게 조절할 수 있으며, 필름 형태나 파우더 형태 등 산화그래핀의 형태에 상관없이 적용할 수 있다. 이와 같이, 단시간에 에너지의 소모 없이 산화그래핀을 용이하게 필름 형태의 환원-산화그래핀으로 제조할 수 있어, 저비용으로 환원-산화그래핀을 제조할 수 있어 경제적이다.According to the above description, the reducing-oxidizing graphene can be produced by a simple process by irradiating light in the reducing agent atmosphere to reduce the oxidizing graphene. The degree of reduction of the reducing-oxidizing graphene can be easily controlled by controlling only the amount of light and the irradiation time in the light irradiation process, and it can be applied regardless of the shape of the oxidized graphene such as the film shape or the powder shape. As described above, the oxidized graphene can be easily produced in the form of film-form reduced-oxidized graphene without consuming energy in a short time, and it is economical to manufacture the reduced-oxidized graphene at low cost.
이하에서는, 본 발명의 환원-산화그래핀의 제조 방법의 일례에 따라 환원-산화그래핀을 제조하고, 제조된 환원-산화그래핀 샘플과 다른 방법으로 제조된 비교 샘플들의 특성을 평가하여 비교한 바를 도 2 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the reduction-oxidation graphene is prepared according to one example of the method for producing the reducing-oxidizing graphene of the present invention, and the characteristics of the comparative samples prepared by the other methods are compared and compared The bar will be described in detail with reference to Figs. 2 to 5. Fig.
샘플 1 및 비교 샘플 1의 제조Preparation of Sample 1 and Comparative Sample 1
본 발명의 일례로서, 반응기에 환원제를 넣고 약 60℃로 가열하여 환원제를 기체 상태로 만들었다. 환원제 분위기의 반응기에, PET 필름 상에 형성된 산화그래핀을 넣고 밀봉한 후, 밀봉한 반응기에 광을 조사하였다. 이때, 제논 램프(xenon lamp)를 이용하였고, 반응기에서 제조된 환원-산화그래핀을 꺼내어 진공 상태에서 그 표면에 흡착된 환원제를 제거하여, 샘플 1(PC-GO)을 준비하였다.As an example of the present invention, a reducing agent is put into a reactor and heated to about 60 DEG C to make the reducing agent into a gaseous state. The graphene oxide formed on the PET film was sealed in a reactor in a reducing agent atmosphere, and the sealed reactor was irradiated with light. At this time, a xenon lamp was used, sample 1 (PC-GO) was prepared by removing the reducing-oxidizing graphene produced in the reactor and removing the reducing agent adsorbed on the surface thereof in a vacuum state.
이와의 비교를 위해, 미국공개특허 2014-0284718(2014년 9월 25일 공개)에서 개시하고 있는 실시예 1에 따라 환원-산화그래핀을 제조하여, 비교 샘플 1(P-GO)로 준비하였다.
For comparison, reduced-oxidation graphene was prepared according to Example 1, which was disclosed in U.S. Patent Publication No. 2014-0284718 (published September 25, 2014), and was prepared as Comparative Sample 1 (P-GO) .
XPS 분석 결과XPS analysis result
산화그래핀(GO), 비교 샘플 1(P-GO) 및 샘플 1(PC-GO) 각각에 대해서 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 2에 나타낸다. 또한, 산화그래핀(GO), 비교 샘플 1(P-GO) 및 샘플 1(PC-GO) 각각에서의 결합의 상대적 비율을 구하기 위해서, 탄소-탄소결합(C-C)과 탄소-산소 결합(C-O, C=O, CO(O))을 나타내는 XPS 피크의 넓이를 계산하였고, 그 결과 또한 도 2에 나타낸다.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis was performed on each of the graphene oxide (GO), the comparative sample 1 (P-GO) and the sample 1 (PC-GO). In order to determine the relative ratios of bonds in each of the graphene grains GO, Comparative Sample 1 (P-GO), and Sample 1 (PC-GO), the ratio of the carbon- , C = O, CO (O)), and the results are also shown in FIG.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 환원-산화그래핀 샘플과, 광환원법에 따라 제조된 비교 샘플의 XPS 분석 결과를 나타낸 도면이다. 도 2에서, (a)는 산화그래핀의 XPS 그래프이고, (b)는 비교 샘플 1의 XPS 그래프이며, (c)는 샘플 1의 XPS 그래프이고, (d)는 XPS 피크의 넓이의 막대그래프이다.FIG. 2 is a graph showing XPS analysis results of a reduction-oxidized graphene sample prepared according to an embodiment of the present invention and a comparative sample prepared according to a photoreduction method. FIG. (B) is an XPS graph of the comparative sample 1, (c) is an XPS graph of the sample 1, and (d) is a bar graph of the width of the XPS peak to be.
도 2의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 광환원법을 이용한 비교 샘플 1(P-GO)과 본 발명의 방법을 이용한 샘플 1(PC-GO)에서는 산화그래핀(GO)에 비해서 탄소-탄소 결합의 피크의 세기는 강해지는 반면, 탄소-산소 결합의 피크의 세기는 약해지는 것을 알 수 있다. 특히, 샘플 1(PC-GO)에서의 탄소-탄소 결합의 피크의 세기가, 비교 샘플 1(P-GO)의 탄소-탄소 결합의 피크의 세기보다 더 강한 것을 알 수 있다.2 (a), 2 (b) and 2 (c), in Comparative Sample 1 (P-GO) using the photoreduction method and Sample 1 (PC-GO) , The intensity of the peak of the carbon-carbon bond becomes stronger while the intensity of the peak of the carbon-oxygen bond becomes weaker. In particular, it can be seen that the intensity of the peak of the carbon-carbon bond in Sample 1 (PC-GO) is stronger than that of the carbon-carbon bond of Comparative Sample 1 (P-GO).
도 2의 (d)를 참조하면, 샘플 1(PC-GO)에서의 탄소-산소 결합의 비율은 탄소-탄소 결합에 비해 무시할만한 수준임을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 2 (d), it can be seen that the ratio of carbon-oxygen bond in Sample 1 (PC-GO) is negligible compared to the carbon-carbon bond.
광량에 따른 표면 저항값 변화Change of surface resistance value according to light amount
샘플 1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법을 수행하되, 광량을 변화시켜 환원-산화그래핀 샘플들을 제조하고, 각각에 대한 표면 저항값을 4 프로브법(4 probe method)을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.Reduced-oxidized graphene samples were prepared by changing the amount of light while performing substantially the same method as the method of preparing Sample 1, and the surface resistance value for each was measured using the 4 probe method. The results are shown in Table 3.
도 3은 본 발명의 광조사 단계에서의 광량의 변화에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다. 도 3에서, x축은 광량(에너지, 단위 J/square(J/sqr))을 나타내고, y축은 표면 저항(sheet resistance, Ω/□(ohm per square))를 나타낸다.3 is a graph showing the surface resistance characteristic according to the change of light quantity in the light irradiation step of the present invention. In Fig. 3, the x axis represents the light amount (energy, unit J / square (J / sqr)) and the y axis represents the sheet resistance (ohm / square).
도 3을 참조하면, 광량이 증가할수록 표면 저항값이 감소하는 경향을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 광량이 증가할수록 산화그래핀의 환원 정도가 증가하여 표면 저항값이 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. 다만, 약 4.5 J/sqr 이후에서는 다시 표면 저항값이 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 샘플의 제조시에 PET 필름 상에 형성된 산화그래핀을 이용함에 따라 광조사 공정에서 PET 필름이 분해됨에 따라 나타나는 결과로 볼 수 있다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the surface resistance value tends to decrease as the light amount increases. That is, as the light amount increases, the degree of reduction of the graphene oxide increases and the surface resistance value becomes lower. However, after about 4.5 J / sqr, the surface resistance value increases again. This is due to the degradation of the PET film in the light irradiation process by using the oxidized graphene formed on the PET film during the production of the sample Results can be seen.
광조사 횟수에 따른 표면 저항값 변화Change of surface resistance value according to the number of light irradiation
샘플 1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법을 수행하되, 광조사 횟수와 광량을 변화시켜 환원-산화그래핀 샘플들을 제조하고, 각각에 대한 표면 저항값을 4 프로브법을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 4에 나타낸다.Reduced-oxidized graphene samples were prepared by changing the number of times of light irradiation and the amount of light, and the surface resistance value for each sample was measured by the 4-probe method. The results are shown in Fig.
도 4는 본 발명의 광조사 단계에서의 광조사 횟수 및 광량에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다. 도 4에서, x축이 광조사 횟수를 나타내며, y축이 표면 저항값을 나타낸다.4 is a graph showing the surface resistance characteristics according to the number of light irradiation times and the amount of light in the light irradiation step of the present invention. In Fig. 4, the x-axis represents the number of light irradiation times, and the y-axis represents the surface resistance value.
도 4를 참조하면, 일정 구간 내에서 조사한 광량이 강할수록 또한 광조사 횟수가 증가함에 따라 표면 저항값은 감소함을 알 수 있다. 이는 환원-산화그래핀의 환원 정도가 증가함에 따른 결과로 유추할 수 있다. 다만, 각 광량에서 광조사 횟수가 일정값 이상이 되면 표면 저항값이 증가하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있는데, 이는 샘플의 제조시에 PET 필름 상에 형성된 산화그래핀을 이용함에 따라 광조사 공정에서 PET 필름이 분해됨에 따라 나타나는 결과로 볼 수 있다.
Referring to FIG. 4, it can be seen that the surface resistance value decreases with an increase in the amount of light irradiated within a certain section and with an increase in the number of times of light irradiation. This can be deduced as a result of the reduction of reduction - oxidation graphene. However, it can be seen that the surface resistance value tends to increase when the number of light irradiation times is more than a predetermined value at each light amount. This is because the graphene oxide formed on the PET film is used in the production of the sample, This is a result of the decomposition of the PET film.
광조사 시간에 따른 표면 저항값 변화Change of surface resistance value according to irradiation time
샘플 1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법을 수행하되, 광조사 시간을 변화시켜 환원-산화그래핀 샘플들을 제조하고, 각각에 대한 표면 저항값을 4 프로브법을 이용하여 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타낸다.Reduced-oxidized graphene samples were prepared by changing the light irradiation time while performing substantially the same method as the method of preparing Sample 1, and the surface resistance value for each was measured using the 4-probe method. The results are shown in Fig.
도 5는 환원-산화그래핀의 제조 방법별 시간에 따른 표면 저항 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the surface resistivity characteristics of the reducing-oxidizing graphene according to time. FIG.
도 5에서, "photo-chemical"이 본 발명의 제조 방법에 따른 것이고, 동일한 실험을 4번 반복한 것이며, "gas phase chemical"은 종래의 기상 화학법을 이용하여 제조한 경우의 그래프를 나타낸다.In FIG. 5, "photo-chemical" is according to the production method of the present invention, and the same experiment is repeated four times, and the "gas phase chemical" is a graph produced by the conventional vapor phase chemical method.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 약 1초 수준의 광조사 시간만으로도 표면 저항값이 500 Ω/□(ohm per square)인 환원-산화그래핀이 제조되는 반면(4번의 실험 모두 동일한 결과), 기상 화학법을 이용한 경우에는 60분이 되어야 1500Ω/□ 수준에 도달하고, 적어도 90분 이상이 되어야 표면 저항값이 1000 Ω/□와 유사한 수준이 됨을 알 수 있다.
Referring to FIG. 5, according to the manufacturing method of the present invention, reduction-oxidation graphene having a surface resistance value of 500 Ω / □ (ohm per square) is produced only at a light irradiation time of about 1 second In case of using the meteorological chemical method, the resistance value reaches 1500 Ω / □ at 60 min and the surface resistance value is similar to 1000 Ω / □ at least for 90 min.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
Claims (9)
환원제에 노출된 산화그래핀에 광을 조사하여 산화그래핀을 환원시키는 단계를 포함하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
Exposing the oxidized graphene to a reducing agent; And
And reducing the oxidized graphene by irradiating light to the oxidized graphene exposed to the reducing agent.
Reduction - oxidation graphene.
산화그래핀은
액상의 환원제의 스핀코팅 또는 스프레이 코팅에 의해 환원제에 노출되는 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Oxidized graphene
Characterized in that it is exposed to the reducing agent by spin coating or spray coating of a liquid reducing agent.
Reduction - oxidation graphene.
산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는
고상 또는 액상의 환원제를 반응기에 배치시킨 상태에서 온도를 상승시켜 환원제를 기상으로 상변화시키는 단계; 및
기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of exposing the oxidized graphene to the reducing agent
Phase-changing the reducing agent to a gas phase by raising the temperature in the state where the solid or liquid reducing agent is placed in the reactor; And
Characterized in that it comprises the step of placing the oxidized graphene in a reactor in a gaseous reducing agent condition.
Reduction - oxidation graphene.
산화그래핀을 환원제에 노출시키는 단계는
기상의 환원제를 반응기에 주입시키는 단계; 및
기상의 환원제 조건의 반응기에 산화그래핀을 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of exposing the oxidized graphene to the reducing agent
Injecting a gaseous reducing agent into the reactor; And
Characterized in that it comprises the step of placing the oxidized graphene in a reactor in a gaseous reducing agent condition.
Reduction - oxidation graphene.
산화그래핀은
베이스 기재 상에 코팅된 필름 형태이거나, 파우더 형태인 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Oxidized graphene
Characterized in that it is in the form of a film coated on a base substrate or in the form of a powder.
Reduction - oxidation graphene.
상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는
자외선, 가시광선 또는 X-선을 이용하는 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of reducing the graphene oxide
Ultraviolet ray, visible ray or X-ray is used,
Reduction - oxidation graphene.
상기 산화그래핀을 환원시키는 단계는
레이저 또는 인텐스 펄스광(intense pulse light) 형태인 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of reducing the graphene oxide
Characterized in that it is in the form of a laser or an intense pulse light.
Reduction - oxidation graphene.
산화그래핀을 환원시키는 단계에서
10 초 이하의 시간동안 광을 조사하여 500 Ω/□(ohm per square) 이하의 표면 저항값을 갖는 환원-산화그래핀이 형성되는 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step of reducing the graphene oxide
Characterized in that a reduction-oxidation graphene having a surface resistance value of not more than 500 ohm / square is formed by irradiating light for not more than 10 seconds.
Reduction - oxidation graphene.
산화그래핀을 환원시킨 후에 환원-산화그래핀의 표면에 흡착된 환원제를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
환원-산화그래핀의 제조 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of reducing the oxidized graphene and then removing the reducing agent adsorbed on the surface of the reduced-oxidized graphene.
Reduction - oxidation graphene.
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