KR20160133212A - Preparing method of layered double hydroxide - Google Patents

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임병권
심환수
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a preparation method of layered double hydroxide using a reverse micelle method. The preparation method can easily prepare layered double hydroxide with high yield within a short period of time. According to the present invention, the preparation method of layered double hydroxide comprises the following steps of: obtaining a first solution by mixing a first metal precursor and a second metal precursor in a first solvent; obtaining a second solution by mixing a second solvent and a surfactant; obtaining a third solution by injecting the first solution to the second solution; and making the third solution react by heat-treating the same.

Description

층상이중수산화물의 제조 방법{PREPARING METHOD OF LAYERED DOUBLE HYDROXIDE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a layered double hydroxide,

본원은, 역 마이셀(reverse micelle) 방법을 이용한 층상이중수산화물의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing a layered double hydroxide using a reverse micelle method.

대략 수 나노미터의 두께를 가지는 금속 산화물 또는 수산화물의 콜로이드 극박 무기 나노시트는 기본적인 물리적 특성의 연구뿐만 아니라 에너지 저장, 전자 디바이스, 및 촉매 작용에서의 그것들의 응용에 대해 많은 관심을 받고 있다. 층상이중수산화물(layered double hydroxide; LDH)은 양전하에 의해 충전된 호스트 층 및 전하 균형을 위한 삽입된 음이온으로 이루어진 라멜라(lamella) 화합물이다. 일반적으로, LDH는 [M2 + 1- xM3 + x(OH)2](An-)x/nㆍmH2O의 식을 가지며, 상기 식에서 M2 + 및 M3+는 각각 2가 및 3가 금속 양이온이고, An-는 전하 균형 음이온이다. LDH는 빠른 산화 환원 반응(redox reaction) 및 큰 활성 표면적과 관련된 그것들의 훌륭한 의사용량(pseudocapacitive) 특성으로 인해 최근 매우 주목 받고 있다. 콜로이드 LDH 나노시트 또한 기능성 필름의 제조에 있어서 구성 요소로서 사용할 수 있다.Colloidal ultra-thin inorganic nanosheets of metal oxides or hydroxides having a thickness of approximately a few nanometers have received much attention for their application in energy storage, electronic devices, and catalysis as well as for studying basic physical properties. Layered double hydroxide (LDH) is a lamella compound consisting of a host layer filled by a positive charge and an inserted anion for charge balancing. Generally, the LDH has the formula [M 2 + 1 x M 3 + x (OH) 2 ] (A n- ) x / nm H 2 O where M 2 + and M 3+ are 2 And A < n- > is a charge balanced anion. LDH has received much attention recently due to its rapid redox reaction and their excellent pseudocapacitive properties associated with large active surface area. The colloidal LDH nanosheets can also be used as components in the production of functional films.

기존에 가장 많이 활용되던 층상이중수산화물 합성법으로는 대표적으로 공침법이 있다. 이 방법은 아주 오랜 반응시간과 높은 pH를 요구하는 단점을 지니고 있다. 또한, 나노시트들이 적층된 입자가 형성됨에 따라 단일 결정성 나노시트를 얻기 위해서는 구조적인 특성으로 인하여 추가적인 박리 단계가 요구되는 단점을 지닌다. Typically, coprecipitation is one of the most widely used methods for producing stratiform double hydroxides. This method has the disadvantage of requiring a very long reaction time and high pH. In addition, since the nanosheets are formed by laminating particles, the nanosheets have a disadvantage in that additional peeling steps are required due to their structural characteristics in order to obtain a single crystalline nanosheet.

박리는 콜로이드 적층된 고체를 제조하는 가장 폭넓게 사용되는 방법 중 하나이다. 그러나, 다른 적층된 고체들과 비교하여, LDH의 박리는 강한 층간 정전기 상호 작용으로 인해 상당히 어렵고, 이는 LDH 층의 높은 전하 밀도 및 삽입된 음이온의 높은 함유량으로 인한 것이다. 최근, 역 마이셀 방법은 콜로이드 LDH 나노판(nanoplatelet) 합성에 사용되어 왔으며, 이것은 일반적으로 유상(oil phase) 내로 금속 전구체를 함유하는 액상(aqueous phase)의 주입을 포함하여 자기-조립된(self-assembled) 계면활성제 분자들에 의해 둘러싸인 액적(droplet)을 형성한다. 상기 액적은 LDH의 조절된 성장을 위한 제한된 공간을 가지는 나노반응기의 역할을 한다. 상기 역 마이셀 방법은 조절된 두께 및 직경을 가지는 LDH 나노판의 제조를 가능하게 했다.Peeling is one of the most widely used methods of making colloidal stacked solids. However, as compared to other stacked solids, the exfoliation of LDH is quite difficult due to strong interlayer electrostatic interaction, which is due to the high charge density of the LDH layer and the high content of incorporated anions. Recently, the reverse micelle method has been used for the synthesis of colloidal LDH nanoplateles, which is a self-assembled process, including the injection of an aqueous phase, which generally contains a metal precursor in the oil phase. assembled droplets surrounded by surfactant molecules. The droplet serves as a nanoreactor with limited space for controlled growth of the LDH. The reverse micelle method has enabled the production of LDH nanoparticles with controlled thicknesses and diameters.

종래의 LDH 나노시트의 역 마이셀 합성은 일반적으로 계면활성제로서 나트륨 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate; SDS) 및 보조계면활성제로서 1-부탄올(1-butanol)을 이용하여 유상(oil phase)으로서 이소옥탄(isooctane) 내에서 수행되어 왔다. 예를 들어, 콜로이드 Mg-Al, Ca-Al, 및 Co-Al LDH 나노시트는 이소옥탄을 기반으로 한 역 마이셀 방법에 의해 합성되어 왔다. 그러나, 상기 합성의 대부분은, 긴 반응 시간(1 일 내지 4 일) 및 반응 용액의 pH 값 조절(보통 10 이상)을 필요로 한다.The reverse micelle synthesis of conventional LDH nanosheets is generally performed using sodium dodecyl sulfate (SDS) as a surfactant and 1-butanol as an auxiliary surfactant to form iso-octane as an oil phase isooctane). For example, colloidal Mg-Al, Ca-Al, and Co-Al LDH nanosheets have been synthesized by the reverse-micelle method based on isooctane. However, most of the above synthesis requires a long reaction time (1 to 4 days) and a pH value adjustment of the reaction solution (usually 10 or more).

한편, Chengle J. Wang은 Co-Al 층상이중수산화물(LDH)의 역 마이셀 합성에 관한 것에 대하여 개시하고 있으며, 또한 상기 합성을 통해 입자 크기 및 자기적 특성이 제어되는 것에 관하여 개시하고 있다(C. J. Wang, Y. A. Wu, R. M. J. Jacobs, J. H. Warner, G. R. Williams, D. O'Hare, Chem. Mater. 2011, 23, 171-180.).On the other hand, Chengle J. Wang discloses the reverse micelle synthesis of Co-Al layered double hydroxides (LDH) and also discloses that the particle size and magnetic properties are controlled through the above synthesis (CJ Wang , YA Wu, RMJ Jacobs, JH Warner, GR Williams, D. O'Hare, Chem.Mater., 2011, 23, 171-180.).

본원은, 역 마이셀 방법을 이용한 층상이중수산화물의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a process for preparing a layered double hydroxide using a reverse micelle method.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 일 측면은, 제 1 용매에 제 1 금속 전구체 및 제 2 금속 전구체를 혼합하여 제 1 용액을 수득하는 단계; 제 2 용매 및 계면활성제를 혼합하여 제 2 용액을 수득하는 단계; 상기 제 2 용액에 상기 제 1 용액을 주입하여 제 3 용액을 수득하는 단계; 및 상기 제 3 용액을 열처리하여 반응시키는 단계를 포함하는, 층상이중수산화물의 제조 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is directed to a process for preparing a first metal precursor, comprising: mixing a first metal precursor and a second metal precursor in a first solvent to obtain a first solution; Mixing a second solvent and a surfactant to obtain a second solution; Injecting the first solution into the second solution to obtain a third solution; And heat treating the third solution to react. The present invention also provides a method for producing a layered double hydroxide.

본원의 일 구현예에 의하면, 종래의 방법에 비해 단시간 내에 손쉽게 고수율로 역 마이셀 방법을 이용한 층상이중수산화물을 제조하는 방법을 제공할 수 있으며, 본원에 따른 방법에 의해 제조된 층상이중수산화물은 의사(pseudo) 커패시터의 전극 물질, 물 분해 촉매, 리튬 이온 배터리, 또는 태양열 전지 등의 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 또한, 본원에 따른 방법은 pH 조절 없이도 층상이중수산화물을 제조할 수 있으며, 본원에 따른 층상이중수산화물은 높은 비정전용량 및 우수한 안정성을 나타낼 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for producing a layered double hydroxide using a reverse micelle method at a high yield in a short time compared with the conventional method, and the layered double hydroxide produced by the method according to the present invention can be used such as an electrode material of a pseudo capacitor, a water decomposition catalyst, a lithium ion battery, or a solar battery. In addition, the process according to the present invention can produce layered double hydroxides without pH adjustment, and the layered double hydroxides according to the present invention can exhibit high non-discharge capacity and excellent stability.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 층상이중수산화물(LDH) 나노시트의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 제 1 용액 및 제 2 용액(a), 제 3 용액(b), 및 에탄올과 혼합된 제 3 용액(c)을 나타내는 사진이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 콜로이드 금속 LDH의 STEM(scanning transmission electron microscopy) 이미지(a), 단일 금속 LDH의 표면 HRTEM 이미지 및 FT(Fourier transform) 패턴(b), 단일 콜로이드 금속 LDH의 AFM(atomic force microscopy) 이미지 및 라인 프로필(c), 및 단일 콜로이드 금속 LDH의 두께 분포(d)를 나타내는 것이다.
도 4의 (a) 및 (b)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 에탄올 처리 후 수득된 금속 LDH 나노시트의 SEM(scanning electron microscope) 이미지이고, 도 4의 (c) 및 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 에탄올 처리 후 수득된 금속 LDH 나노시트의 TEM 이미지이다.
도 5의 (a) 내지 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 금속 LDH 나노시트의 분말 XRD(X-ray diffraction) 패턴, EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) 스펙트럼, Ni 2p XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 코어 레벨 스펙트럼, 및 Mn 2p XPS 코어 레벨 스펙트럼이다.
도 6의 (a) 및 (b)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 Ni 전구체 용액의 TEM 이미지 및 분말 XRD 패턴이고, 도 6의 (c) 및 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 Mn 전구체 용액의 SEM 이미지 및 분말 XRD 패턴이다.
도 7의 (a) 및 (e)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 금속 LDH 나노시트, Ni(OH)2, 및 Mn3O4에 대한 CV(cyclic voltammetry) 곡선 및 비정전용량의 비교를 나타낸 것이고, 도 7의 (b) 내지 (d)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 금속 LDH 나노시트, Ni(OH)2, 및 Mn3O4의 정전류 충-방전 곡선이며, 도 7의 (f)는, 본원의 일 실시예에 있어서, 금속 LDH 나노시트 및 Ni(OH)2의 사이클링 성능을 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram illustrating the structure of a layered double hydroxide (LDH) nanosheet according to one embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a first solution and a third solution (c) mixed with a second solution (a), a third solution (b), and ethanol, respectively, in one embodiment of the present invention.
Figure 3 shows, in one embodiment of the invention, a scanning transmission electron microscopy (STEM) image (a) of a colloidal metal LDH, a surface HRTEM image of a single metal LDH and a Fourier transform (b) (Atomic force microscopy) image and line profile (c) of the LDH, and the thickness distribution (d) of the single colloidal metal LDH.
4 (a) and 4 (b) are SEM (scanning electron microscope) images of metal LDH nanosheets obtained after ethanol treatment in one embodiment of the present invention, and FIGS. 4 (c) and 4 , In one embodiment of the present application, is a TEM image of a metal LDH nanosheet obtained after ethanol treatment.
5 (a) to 5 (d) are graphs showing the X-ray diffraction (XRD) pattern, the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) spectrum of the metal LDH nanosheets, the Ni 2p XPS X-ray photoelectron spectroscopy core level spectra, and Mn 2p XPS core level spectra.
Figures 6 (a) and 6 (b) are TEM images and powder XRD patterns of the Ni precursor solution, respectively, in one embodiment of the invention, and Figures 6 (c) and 6 (d) Are an SEM image of the Mn precursor solution and a powder XRD pattern, respectively.
Figures 7 (a) and 7 (e) show a comparison of the CV (cyclic voltammetry) curves and non-breakdown capacity for metal LDH nanosheets, Ni (OH) 2 , and Mn 3 O 4 , 7 (b) to 7 (d) are constant current charge-discharge curves of metal LDH nanosheets, Ni (OH) 2 and Mn 3 O 4 , respectively, in the embodiment of the present invention, (F) shows the cycling performance of metal LDH nanosheets and Ni (OH) 2 in one embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The term " step " or " step of ~ " as used throughout the specification does not imply " step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체에서, 용어 "알킬기"는 통상적으로, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 1 내지 10 개의 탄소 원자, 1 내지 8 개의 탄소 원자, 1 내지 5 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 3 개의 탄소 원자를 갖는, 선형 또는 분지형의 알킬기 및 이의 이성질체를 나타낸다. 상기 알킬기가 알킬기로 치환되는 경우, 이는 "분지형의 알킬기"로도 상호교환하여 사용된다. 상기 알킬기에 치환될 수 있는 치환기로는, 할로(예를 들어, F, Cl, Br, 또는 I), 할로알킬(예를 들어, CCl3 또는 CF3), 알콕시, 알킬티오, 히드록시, 카르복시[-C(O)-OH], 알킬옥시카르보닐[-C(O)-O-R], 알킬카르보닐옥시[-O-C(O)-R], 아미노(-NH2), 카르바모일[-NHC(O)OR- 또는 -O-C(O)NHR-], 우레아[-NH-C(O)-NHR-], 티올(-SH), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아울러, 앞서 기술된 상기 알킬기 중 탄소수 2 이상의 알킬기는 적어도 하나의 탄소 대 탄소 이중 결합 또는 적어도 하나의 탄소 대 탄소 삼중 결합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 에이코실, 또는 이들의 가능한 모든 이성질체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Throughout this specification, the term "alkyl group" is typically an alkyl group having from 1 to 20 carbon atoms, from 1 to 10 carbon atoms, from 1 to 8 carbon atoms, from 1 to 5 carbon atoms, or from 1 to 3 carbon atoms , A linear or branched alkyl group and an isomer thereof. When the alkyl group is substituted with an alkyl group, it is also used interchangeably as a "branched alkyl group ". Examples of the substituent which may be substituted on the alkyl group include halo (for example, F, Cl, Br or I), haloalkyl (for example, CCl 3 or CF 3 ), alkoxy, alkylthio, [-C (O) -OH], alkyloxycarbonyl [-C (O) -OR], alkylcarbonyloxy [-OC (O) -R], amino (-NH 2), carbamoyl [- At least one member selected from the group consisting of NHC (O) OR- or -OC (O) NHR-], urea [-NH-C (O) -NHR-], thiol (-SH) But is not limited thereto. In addition, the alkyl group having 2 or more carbon atoms in the alkyl group described above may include, but not limited to, at least one carbon to carbon double bond or at least one carbon to carbon triple bond. For example, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, , Eicosyl, or any of the possible isomers thereof, but is not limited thereto.

본원에서 "나노시트"의 표현은 층상구조를 가지는 금속 층상이중수산화물, 적층된 구조를 가지는 금속, 또는 금속산화물의 각 층(layer)이 낱장 상태로 용매에 분산된 상태를 의미한다.
As used herein, the expression "nanosheet" means a state in which each layer of a metal layered double hydroxide having a layered structure, a metal having a laminated structure, or a metal oxide is dispersed in a single state in a solvent.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 측면은, 제 1 용매에 제 1 금속 전구체 및 제 2 금속 전구체를 혼합하여 제 1 용액을 수득하는 단계; 제 2 용매 및 계면활성제를 혼합하여 제 2 용액을 수득하는 단계; 상기 제 2 용액에 상기 제 1 용액을 주입하여 제 3 용액을 수득하는 단계; 및 상기 제 3 용액을 열처리하여 반응시키는 단계를 포함하는, 층상이중수산화물의 제조 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is directed to a process for preparing a first metal precursor, comprising: mixing a first metal precursor and a second metal precursor in a first solvent to obtain a first solution; Mixing a second solvent and a surfactant to obtain a second solution; Injecting the first solution into the second solution to obtain a third solution; And heat treating the third solution to react. The present invention also provides a method for producing a layered double hydroxide.

본원의 일 구현예에 있어서, 층상이중수산화물의 제조 방법은 역 마이셀 방법을 포함한다. 역 마이셀 방법이란, 계면활성제가 유기용매에 녹을 경우, 상기 계면활성제의 친수성 부분은 핵을 형성하고, 친유성 부분은 유기용매에 닿아 표면을 형성하여 역 마이셀 구조를 형성하는데, 이를 이용하는 합성법을 의미하는 것이다.In one embodiment of the invention, the process for preparing the layered double hydroxides comprises a reverse micelle process. When the surfactant is dissolved in an organic solvent, the hydrophilic part of the surfactant forms a nucleus and the lipophilic part touches an organic solvent to form a surface to form a reverse micelle structure. .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 용매는 초순수(deionized water), 글리세롤(glycerol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(dietheylene glycol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol), 테트라에틸렌 글리콜(tetraethylene glycol), 포름아미드(formamide), N-메틸포름아미드(N-methylformamide), 디메틸 포름아미드(dimethyl formamide), 디메틸 아세틸아미드(dimethyl acetylamide), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide), 메탄올(methanol), 아세토니트릴(acetonitrile), 2-피롤리디논(2-pyrrolidinone), 아세트아미드(acetamide), 아크릴아미드(acrylamide), N-메틸우레아(N-methylurea), 우레아(urea), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 제 1 용매는 수용성의 액상(aqueous phase)의 물질일 수 있다.In one embodiment, the first solvent is selected from the group consisting of deionized water, glycerol, ethylene glycol, polyethylene glycol, diethyleneglycol, triethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, formamide, N-methylformamide, dimethyl formamide, dimethyl acetylamide, dimethylsulfoxide, 2-pyrrolidinone, acetamide, acrylamide, N-methylurea, urea, and the like), methanol, acetonitrile, , And combinations thereof, but the present invention is not limited thereto, and the first solvent may be a water-soluble aqueous phase material.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 용액을 수득하는 단계는 상기 제 1 금속 전구체 및 제 2 금속 전구체가 상기 제 1 용매에 각각 용해된 후 혼합되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the step of obtaining the first solution may include, but is not limited to, mixing the first metal precursor and the second metal precursor respectively after being dissolved in the first solvent .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 금속 전구체는 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 바나듐(V), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the first metal precursor is selected from the group consisting of nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn), vanadium (V), copper (Cr), titanium (Ti), iridium (Ir), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), gold (Au), platinum (Al), and combinations thereof. ≪ / RTI >

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 금속 전구체는 니켈(Ni), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 바나듐(V), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 이리듐(Ir), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the second metal precursor is selected from the group consisting of nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), zinc (Zn), vanadium (Cr), titanium (Ti), iridium (Ir), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), silver (Ag), gold (Au), platinum (Al), and combinations thereof. ≪ / RTI >

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 용매는 자일렌, 헵탄, 헥산, 옥탄, 톨루엔, 이소옥탄, 도데칸, 헥사데칸, 에틸벤젠, 사이클로헥산, 디비닐벤젠, 스티렌, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 제 2 용매는 지용성의 유상(oil phase)의 물질일 수 있다.In one embodiment of the invention, the second solvent is selected from the group consisting of xylene, heptane, hexane, octane, toluene, isooctane, dodecane, hexadecane, ethylbenzene, cyclohexane, divinylbenzene, styrene, But the present invention is not limited thereto, and the second solvent may be a lipophilic oil phase material.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 계면활성제는 C1 -20 알킬아민, C1 -20 지방산, 이들의 혼합물, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 계면활성제에 있어서, 상기 C1 -20 알킬아민은 주(main) 계면활성제로서 사용되는 것일 수 있으며, 상기 C1 -20 지방산은 보조 계면활성제로서 사용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 계면활성제는 주 계면활성제와 보조 계면활성제가 혼합되어 사용되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the surfactant may be selected from the group consisting of C 1 -20 alkylamines, C 1 -20 fatty acids, mixtures thereof, and combinations thereof, but is not limited thereto. In the surfactant, the C 1 -20 alkylamine may be used as a main surfactant, and the C 1 -20 fatty acid may be used as an auxiliary surfactant, but is not limited thereto, The surfactant may be a mixture of a main surfactant and an auxiliary surfactant, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 C1 -20 알킬아민은 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 운데실아민, 도데실아민, 트리데실아민, 테트라데실아민, 펜타데실아민, 헥사데실아민, 헵타데실아민, 옥타데실아민, 노나데실아민, 올레일아민, 에이코실아민, 또는 이들의 이성질체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the C 1 -20 alkylamine may be selected from the group consisting of methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, But are not limited to, those including, but not limited to, tridecylamine, tetradecylamine, pentadecylamine, hexadecylamine, heptadecylamine, octadecylamine, nonadecylamine, oleylamine, eicosylamine, It is not.

예를 들어, 상기 C1 -20 지방산은 올레산(oleic acid), 메탄산(methanoic acid), 에탄산(ethanoic acid), 프로판산(propanoic acid), 부탄산(butanoic acid), 펜탄산(pentanoic acid), 헥산산(hexanoic acid), 헵탄산(heptanoic acid), 옥탄산(octanoic acid), 노난산(nonanoic acid), 데칸산(decanoic acid), 운데칸산(undecanoic acid), 도데칸산(dodecanoic acid), 트리데칸산(tridecanoic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid), 펜타데칸산(pentadecanoic acid), 헥사데칸산(hexadecanoic acid), 헵타데칸산(heptadecanoic acid), 옥타데칸산(octadecanoic acid), 노나데칸산(nonadecanoic acid), 에이코산산 (eicosanoic acid), 또는 이들의 이성질체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the C 1 -20 fatty acid may be selected from the group consisting of oleic acid, methanoic acid, ethanoic acid, propanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, Hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, dodecanoic acid, Trimellitic acid, tridecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, nonanoic acid, But are not limited to, nonadecanoic acid, eicosanoic acid, or isomers thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 열처리는 약 5℃ 내지 약 100℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 온도는 약 5℃ 내지 약 100℃, 약 10℃ 내지 약 100℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 30℃ 내지 약 100℃, 약 40℃ 내지 약 100℃, 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 60℃ 내지 약 100℃, 약 70℃ 내지 약 100℃, 약 80℃ 내지 약 100℃, 약 90℃ 내지 약 100℃, 약 5℃ 내지 약 90℃, 약 10℃ 내지 약 80℃, 약 20℃ 내지 약 70℃, 약 30℃ 내지 약 60℃, 또는 약 40℃ 내지 약 50℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 열처리는 일정한 속도로 천천히 가열시킨 후 일정 온도를 유지시키고, 상기 열처리에 의해 반응이 완료된 상기 제 3 용액을 상온에서 식히는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the heat treatment may be performed at a temperature ranging from about 5 ° C to about 100 ° C, but is not limited thereto. For example, the temperature may range from about 5 ° C to about 100 ° C, from about 10 ° C to about 100 ° C, from about 20 ° C to about 100 ° C, from about 30 ° C to about 100 ° C, To about 100 캜, from about 60 캜 to about 100 캜, from about 70 캜 to about 100 캜, from about 80 캜 to about 100 캜, from about 90 캜 to about 100 캜, from about 5 캜 to about 90 캜, About 80 占 폚, about 20 占 폚 to about 70 占 폚, about 30 占 폚 to about 60 占 폚, or about 40 占 폚 to about 50 占 폚. In addition, the heat treatment may include a step of heating slowly at a constant rate and then maintaining a constant temperature, and cooling the third solution, which has been reacted by the heat treatment, at room temperature.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 열처리하여 반응시키는 단계 후, 상기 제조된 층상이중수산화물을 세척하여 건조하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 세척은 헥산(hexane); 톨루엔(tolune); 아세톤(aceton); 클로로포름(chloroform); 알코올류(alcohol), 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 벤질알코올, 부탄올, 옥탄올, 디아세톤알코올, 푸르푸릴알코올(furfuryl alcohol), 이소아밀알코올, 이소부틸 알코올, 이소옥틸 알코올, 이소프로필 알코올, 라우릴알코올, 폴리비닐알코올, n-프로필알콜; 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 용액을 이용하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the step of washing and drying the produced layered double hydroxide may further include, but is not limited to, the step of heat-treating and reacting. The washing may be carried out using hexane; Tolune; Aceton; Chloroform; Examples of the alcohol include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, benzyl alcohol, butanol, octanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, isoamyl alcohol, isobutyl alcohol, isooctyl alcohol, isopropyl Alcohol, lauryl alcohol, polyvinyl alcohol, n-propyl alcohol; But are not limited to, a solution selected from the group consisting of water, ethanol, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 층상이중수산화물은 단일 결정성 나노시트인 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 층상이중수산화물은 콜로이드 상태인 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 나노시트는 격자 무늬를 가지는 것일 수 있으며, 약 1 nm 내지 약 30 nm의 범위의 두께를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 나노시트의 두께는 약 1 nm 내지 약 30 nm, 약 2 nm 내지 약 30 nm, 약 3 nm 내지 약 30 nm, 약 4 nm 내지 약 30 nm, 약 5 nm 내지 약 30 nm, 약 6 nm 내지 약 30 nm, 약 7 nm 내지 30 nm, 약 8 nm 내지 약 30 nm, 약 9 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 15 nm 내지 약 30 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 25 nm 내지 약 30 nm, 약 1 nm 내지 약 25 nm, 약 3 nm 내지 약 20 nm, 약 5 nm 내지 약 15 nm, 또는 약 7 nm 내지 약 10 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the layered double hydroxide may include, but is not limited to, a single crystalline nanosheet. In addition, the layered double hydroxides may include, but are not limited to, those in a colloidal state. In addition, the nanosheet may have a lattice pattern, and may have a thickness ranging from about 1 nm to about 30 nm, but is not limited thereto. For example, the thickness of the nanosheet may range from about 1 nm to about 30 nm, from about 2 nm to about 30 nm, from about 3 nm to about 30 nm, from about 4 nm to about 30 nm, from about 5 nm to about 30 nm, From about 6 nm to about 30 nm, from about 7 nm to about 30 nm, from about 8 nm to about 30 nm, from about 9 nm to about 30 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 15 nm to about 30 nm, From about 1 nm to about 25 nm, from about 3 nm to about 20 nm, from about 5 nm to about 15 nm, or from about 7 nm to about 10 nm, from about 25 nm to about 30 nm, from about 25 nm to about 30 nm, But is not limited to.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 층상이중수산화물은 약 10 nm 내지 약 1 μm의 범위의 크기를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 층상이중수산화물의 크기는 약 10 nm 내지 약 1 μm, 약 50 nm 내지 약 1 μm, 약 100 nm 내지 약 1 μm, 약 150 nm 내지 약 1 μm, 약 200 nm 내지 약 1 μm, 약 300 nm 내지 약 1 μm, 약 400 nm 내지 약 1 μm, 약 500 nm 내지 약 1 μm, 약 600 nm 내지 약 1 μm, 약 700 nm 내지 약 1 μm, 약 800 nm 내지 약 1 μm, 약 900 nm 내지 약 1 μm, 약 10 nm 내지 약 900 nm, 약 10 nm 내지 약 800 nm, 약 10 nm 내지 약 700 nm, 약 10 nm 내지 약 600 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 10 nm 내지 약 400 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 150 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 50 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the layered double hydroxide may have a size ranging from about 10 nm to about 1 탆, but is not limited thereto. For example, the size of the layered double hydroxide may be from about 10 nm to about 1 탆, from about 50 nm to about 1 탆, from about 100 nm to about 1 탆, from about 150 nm to about 1 탆, from about 200 nm to about 1 탆 About 500 nm to about 1 μm, about 600 nm to about 1 μm, about 700 nm to about 1 μm, about 800 nm to about 1 μm, about 300 nm to about 1 μm, about 400 nm to about 1 μm, about 500 nm to about 1 μm, From about 10 nm to about 500 nm, from about 10 nm to about 500 nm, from about 10 nm to about 800 nm, from about 10 nm to about 700 nm, from about 10 nm to about 600 nm, from about 10 nm to about 500 nm, From about 10 nm to about 300 nm, from about 10 nm to about 200 nm, from about 10 nm to about 150 nm, from about 10 nm to about 100 nm, or from about 10 nm to about 50 nm, But is not limited to.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 층상이중수산화물은 약 100 F/g 내지 약 2,000 F/g의 범위의 비정전 용량을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 층상이중수산화물의 비정전 용량은 약 100 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 200 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 300 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 400 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 500 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 600 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 700 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 800 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 900 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 1,000 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 1,200 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 1,400 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 1,600 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 1,800 F/g 내지 약 2,000 F/g, 약 100 F/g 내지 약 1,800 F/g, 약 100 F/g 내지 약 1,600 F/g, 약 100 F/g 내지 약 1,400 F/g, 약 100 F/g 내지 약 1,200 F/g, 약 100 F/g 내지 약 1,000 F/g, 약 100 F/g 내지 약 900 F/g, 약 100 F/g 내지 약 800 F/g, 약 100 F/g 내지 약 700 F/g, 약 100 F/g 내지 약 600 F/g, 약 100 F/g 내지 약 500 F/g, 약 100 F/g 내지 약 400 F/g, 약 100 F/g 내지 약 300 F/g, 또는 약 100 F/g 내지 약 200 F/g일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment herein, the layered double hydroxide may have a non-reactive capacity ranging from about 100 F / g to about 2,000 F / g, but is not limited thereto. For example, the non-electrochemical capacity of the layered double hydroxide may be from about 100 F / g to about 2,000 F / g, from about 200 F / g to about 2,000 F / g, from about 300 F / g to about 2,000 F / g, From about 500 F / g to about 2,000 F / g, from about 600 F / g to about 2,000 F / g, from about 700 F / g to about 2,000 F / g, from about 800 F / g to about 2,000 F / g, from about 900 F / g to about 2,000 F / g, from about 1,000 F / g to about 2,000 F / g, from about 1,200 F / About 100 F / g to about 1,600 F / g, about 2,000 F / g, about 1,600 F / g to about 2,000 F / g, about 1,800 to about 2,000 F / From about 100 F / g to about 900 F / g, from about 100 F / g to about 1,400 F / g, from about 100 F / g to about 1,200 F / g, from about 100 F / g to about 800 F / g, from about 100 F / g to about 700 F / g, from about 100 F / g to about 600 F / From about 100 F / g to about 400 F / g, from about 100 F / g to about 300 F / g, or from about 100 F / g to about 200 F / g Or, without being limited thereto.

본원의 일 구현예에 따른 층상이중수산화물의 제조 방법은, 종래의 방법에 비해 단시간 내에 손쉽게 고수율로 역 마이셀 방법을 이용하여 층상이중수산화물을 제조할 수 있으며, 본원에 따른 방법에 의해 제조된 층상이중수산화물은 의사 커패시터의 전극 물질, 물 분해 촉매, 리튬 이온 배터리, 또는 태양열 전지 등의 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 또한, 본원에 따른 방법은 pH 조절 없이도 층상이중수산화물을 제조할 수 있으며, 본원에 따른 층상이중수산화물은 높은 비정전용량 및 우수한 안정성을 나타낼 수 있다.
The process for producing a layered double hydroxide according to an embodiment of the present invention can produce a layered double hydroxide using a reverse micelle method at a high yield in a short time in comparison with a conventional method, The double hydroxides can be used in various fields such as electrode materials of pseudocapacitors, water decomposition catalysts, lithium ion batteries, or solar cells. In addition, the process according to the present invention can produce layered double hydroxides without pH adjustment, and the layered double hydroxides according to the present invention can exhibit high non-discharge capacity and excellent stability.

이하, 실시예를 참조하여 본원을 좀더 자세히 설명하지만, 본원은 이에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

층간이중수산화물의Interlayer double hydroxide 제조 Produce

Ni-Mn LDH 나노시트의 합성을 위해, 계면활성제로서 올레일아민(oleylamine, sigma-aldrich, 1.25 mmol) 및 올레산(oleic acid, sigma-aldrich, 0.5 mmol)을 22 mL 유리병에 둔 자일렌(xylene, samchun 사, 15 mL) 내에 용해시켰다. For the synthesis of Ni-Mn LDH nanosheets, oleylamine (sigma-aldrich, 1.25 mmol) and oleic acid (sigma-aldrich, 0.5 mmol) xylene, samchun, 15 mL).

그동안, 금속 전구체로서 니켈(II) 클로라이드 하이드레이트[nickel(II) chloride hydrate; NiCl2ㆍxH2O, sigma-aldrich, 1 mmol] 및 망간(II) 아세테이트 테트라하이드레이트[manganese(II) acetate tetrahydrate; Mn(CH3COO)2ㆍH2O, sigma-aldrich, 0.5 mmol]를 탈염수(초순수; deionized water, 3 mL)에 용해시켰다. Meanwhile, nickel (II) chloride hydrate (nickel (II) chloride hydrate; NiCl 2 .xH 2 O, sigma-aldrich, 1 mmol] and manganese (II) acetate tetrahydrate; Mn (CH 3 COO) 2 .H 2 O, sigma-aldrich, 0.5 mmol] was dissolved in demineralized water (deionized water, 3 mL).

그 다음, 상기 니켈(II) 클로라이드 및 망간(II) 아세테이트를 포함하는 수용액(3 mL)을 피펫을 이용하여 올레일아민 및 올레산을 함유하는 자일렌 용액(15 mL) 내에 주입시켰으며 상온에서 500 rpm으로 교반 속도를 유지하며 2 시간 동안 반응시켰다.Next, an aqueous solution (3 mL) containing the nickel (II) chloride and manganese (II) acetate was injected into a xylene solution (15 mL) containing oleylamine and oleic acid using a pipette, The reaction was continued for 2 hours while maintaining the stirring speed at rpm.

상온에서 2 시간 반응시킨 반응 용액을 교반 속도는 유지하며 5 분에 7℃의 일정한 속도로 90℃까지 천천히 가열시켰고, 그 후, 90℃에서 12 시간 동안 유지하여 반응시켰다. 상기 반응 이후, 상기 반응 용액을 상온으로 냉각시켰다.The reaction solution, which was reacted at room temperature for 2 hours, was slowly heated to 90 ° C at a constant rate of 7 ° C for 5 minutes while maintaining the stirring speed. Thereafter, the reaction solution was maintained at 90 ° C for 12 hours. After the reaction, the reaction solution was cooled to room temperature.

상기 제조 과정을 통해 수득된 니켈-망간 층상이중수산화물 단일 결정성 나노시트의 세척을 위해 에탄올과 아세톤의 1:1 혼합 용액을 첨가하여 원심분리기 (centrifugal separator)를 이용하여 8,000 rpm에서 10 분간 침전시켰다. 니켈-망간 층상이중수산화물이 침전되고 남은 용액은 제거하였고, 소량의 자일렌과 에탄올-아세톤 혼합 용액을 첨가하여 고르게 교반한 후 10 분간 방치한 뒤 다시 원심분리기를 이용하여 10 분간 침전시킨 후 건조하였다. 상기의 세척 과정을 3 차례 반복하였다.
A 1: 1 mixed solution of ethanol and acetone was added to wash the nickel-manganese layered double hydroxide monocrystalline nanosheet obtained through the above-described process, and the mixture was precipitated at 8,000 rpm for 10 minutes using a centrifugal separator . Nickel-manganese layered double hydroxides precipitated and the remaining solution was removed, and a small amount of xylene and ethanol-acetone mixed solution was added. After stirring for 10 minutes, the mixture was centrifuged for 10 minutes and then dried . The above washing procedure was repeated three times.

Ni-Mn LDH 나노시트는 계면활성제로서 올레일아민(oleylamine) 및 보조계면활성제로서 올레산(oleic acid)과 유상(oil phase)의 자일렌(xylene)에 액상(aqueous phase)의 아세트산 망간(II)[manganese(II) acetate] 및 염화 니켈(II)[nickel(II) chloride] 을 주입함으로써 합성되었다. 올레일아민 및 올레산에 의해 둘러싸인 수성 액적이 자일렌 상에서 형성 및 분산되며, Ni-Mn LDH 나노시트의 성장을 위한 나노 반응기의 역할을 한다. 계면활성제 없이, 액상(aqueous phase) 및 유상(oil phase)은 개별적으로 존재한다[도 2의 (a)]. 합성 후, 본 실시예에서는, Ni-Mn LDH 나노시트의 물/자일렌 현탁액[도 2의 (b)]이 제조된 그대로의 상태에서 어떠한 침전물도 관찰할 수 없었고, 이는 합성된 상태의 나노시트의 높은 콜로이드 안정성을 나타내는 것이다.
The Ni-Mn LDH nanosheets contain oleylamine as a surfactant and manganese (II) acetate as an auxiliary surfactant in an oleic acid and an oil phase of xylene in an aqueous phase, manganese (II) acetate] and nickel (II) chloride [nickel (II) chloride] The aqueous droplets surrounded by oleylamine and oleic acid are formed and dispersed in xylene and serve as a nanoreactor for the growth of Ni-Mn LDH nanosheets. Without the surfactant, the aqueous phase and the oil phase are present separately (Fig. 2 (a)). After the synthesis, in this embodiment, no precipitate could be observed in the state where the water / xylene suspension of Ni-Mn LDH nanosheets (FIG. 2 (b)) was produced, Lt; RTI ID = 0.0 > colloidal < / RTI >

[[ 실험예Experimental Example 1] One]

콜로이드 LDH 나노시트의 투과 전자현미경(transmission electron microscopy; TEM) 및 고해상도 투과 전자현미경(high-resolution TEM; HRTEM) 연구를 위한 샘플의 제조에 있어서, 상기 나노시트 현탁액의 표본을 탄소-코팅된 구리 그리드 상에 직접적으로 떨어트렸고, 상온에서 건조하였다. 건조 후, 상기 그리드는 에탄올을 이용하여 세척하였고, 상온에서 공기 중에서 다시 건조시켰다. TEM, HRTEM, 및 주사 투과 전자현미경(scanning TEM; STEM) 이미지는 200 kV에서 작동된 JEOL JEM-2100F 현미경을 이용하여 촬영하였다. 원자력현미경(atomic force microscopy; AFM) 이미지는 XE-100(Park system)을 이용하여 수득하였다. 주사형 전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지는 15 kV에서 작동된 JEOL JSM-6701F 현미경을 이용하여 수득하였다. 분말 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴은, 회전하는 애노드 및 CuKα 방사선 소스(λ = 0.15418 nm)를 갖춘 D8-Focus(Bruker AXS) 회절계를 이용하여 수득하였다. X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS) 데이터는 ECSA2000(VG Microtech)을 이용하여 수득하였다.
In the preparation of samples for transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) studies of colloidal LDH nanosheets, samples of the nanosheet suspension were coated on a carbon-coated copper grid Lt; / RTI > and dried at room temperature. After drying, the grid was washed with ethanol and dried again in air at ambient temperature. TEM, HRTEM, and scanning transmission electron microscopy (STEM) images were taken using a JEOL JEM-2100F microscope operated at 200 kV. Atomic force microscopy (AFM) images were obtained using XE-100 (Park system). Scanning electron microscope (SEM) images were obtained using a JEOL JSM-6701F microscope operated at 15 kV. Powder X-ray diffraction (XRD) patterns were obtained using a D8-Focus (Bruker AXS) diffractometer equipped with a rotating anode and a CuKa radiation source (lambda = 0.15418 nm). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) data was obtained using ECSA 2000 (VG Microtech).

본 실험예에서는, 탄소 코팅된 구리 그리드 상에 직접적으로 반응 용액의 부분 표본을 떨어트리고, 상온에서 건조시킨 후, TEM을 이용하여 분석함으로써 상기 합성된 상태의 Ni-Mn LDH 나노시트를 특성 분석하였다. 도 3의 (a)는 상기 합성된 상태의 Ni-Mn LDH 나노시트의 대표적인 STEM 이미지를 나타내며, 50 nm 내지 150 nm의 크기를 가지는 콜로이드 나노판의 형성을 나타내는 것이다. 상기 몇몇의 나노시트들은 자기-접힘(self-fold)을 나타냈고, 그것들이 기재 상에서 보다는 용액 내에서 형성된다는 것을 나타내는 것이다. 도 3의 (b)에서 HRTEM 이미지는 단일 LDH 나노시트의 상단 표면 상의 연속적인 격자(lattice) 무늬를 나타낸다. 상기 HRTEM 이미지와 함께, 육각형으로 배치된 점(spot)으로 이루어진 푸리에 변환(Fourier transform; FT) 패턴에 해당하는 것은 상기 나노시트의 단일 결정도를 나타낸다[도 3의 (b)의 삽입도]. AFM 분석은 단일 콜로이드 나노시트의 두께가 3 nm 내지 8 nm의 범위였다는 것을 나타냈다[도 3의 (c) 및 (d)]. 본 실시예의 결과들은 Ni-Mn LDH 나노시트의 콜로이드 합성에 대한 본원 방법의 가능성을 나타낸다.In this experiment, a partial sample of the reaction solution was directly dropped on a carbon-coated copper grid, dried at room temperature, and then analyzed using TEM to characterize the synthesized Ni-Mn LDH nanosheet . 3 (a) shows a representative STEM image of the Ni-Mn LDH nanosheet in the synthesized state, and shows the formation of a colloidal nanoplate having a size of 50 nm to 150 nm. Some of the nanosheets exhibit self-folding, indicating that they are formed in solution rather than on the substrate. In Figure 3 (b) the HRTEM image shows a continuous lattice pattern on the top surface of a single LDH nanosheet. The HRTEM image shows a single crystallinity of the nanosheet corresponding to a Fourier transform (FT) pattern consisting of spots arranged in a hexagonal shape (an insertion view of FIG. 3 (b)). AFM analysis showed that the thickness of the single colloidal nanosheets ranged from 3 nm to 8 nm (FIGS. 3 (c) and 3 (d)). The results of this example demonstrate the feasibility of our method for colloid synthesis of Ni-Mn LDH nanosheets.

추가 특성분석을 위해, 상기 생성물은 에탄올을 이용한 침전에 의해 수득하였다[도 2의 (c)]. 도 4의 (a) 및 (b)는, Ni-Mn LDH 나노시트의 대표 SEM 이미지를 나타내며, 이는 나노시트의 3 차원 네트워크가 침전하는 동안 형성되었다는 것을 나타낸다. 역 마이셀 시스템으로의 친수성 분자의 도입이 마이셀의 응집으로 이어질 수 있다는 것이 보고되었으며, 이는 극성 매개 여과로써 알려진 것이다. 이러한 경우에 있어서, 미리 형성된 LDH 나노시트의 부분적 스태킹(stacking)은 융합된 마이셀 내에서 일어날 수 있으며, 또한, 이는 본원에서 관찰된 상기 에탄올을 이용한 침전 동안 3 차원 네트워크 구조의 형성을 설명하는 것일 수 있다. 도 4의 (c) 및 (d)에서 TEM 및 HRTEM 이미지는 Ni-Mn LDH 나노시트의 적층된 구조를 명확하게 나타낸다. 상기 HRTEM 이미지로부터, 인접한 층들 사이의 공간은 약 0.7 nm로 측정되었다.For further characterization, the product was obtained by precipitation with ethanol (Fig. 2 (c)). Figures 4 (a) and 4 (b) show representative SEM images of Ni-Mn LDH nanosheets, indicating that a three-dimensional network of nanosheets was formed during precipitation. It has been reported that the introduction of hydrophilic molecules into the reverse micelle system can lead to micelle aggregation, which is known as polar-mediated filtration. In this case, the partial stacking of the preformed LDH nanosheets can take place in the fused micelles, and it may also be the explanation of the formation of the three-dimensional network structure during precipitation with the ethanol observed here have. The TEM and HRTEM images in Figures 4 (c) and 4 (d) clearly show the stacked structure of Ni-Mn LDH nanosheets. From the HRTEM image, the space between adjacent layers was measured to be about 0.7 nm.

또한, 본 실험예에서는 분말 XRD, 에너지 분산형 X-선 분광법(energy dispersive X-ray spectroscopy; EDS), 및 XPS에 의해 상기 Ni-Mn LDH 나노시트를 추가 특성 분석하였다. 상기 Ni-Mn LDH 나노시트의 XRD 패턴은 11.3, 22.6, 34.2, 및 38.78의 2θ 값에서의 회절 피크를 나타내며[도 5의 (a)], 이는 각각 유사 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 상의 (003), (006), (012), 및 (015) 반사로 인텍스될 수 있다. XRD에 의해 측정된 층간 공간(interlamellar spacing)은 0.78 nm였으며(도 1의 a), 이는 HRTEM 분석으로부터의 결과와 상당히 일치하였다. 본 실험예에서는, Ni-Mn LDH 나노시트 구조의 형성을 확인하는, 예를 들어, Mn3O4 또는 NiO와 같은 금속 산화물의 어떠한 특징적인 피크도 관찰되지 않았다. EDS 분석은 Ni-Mn LDH 나노시트가 Cl 이온을 함유했다는 것을 나타냈다[도 5의 (b)]. 상기 관찰은 Cl 이온이 합성하는 동안 NiCl2 전구체로부터 방출되며, Ni-Mn LDH 호스트 층의 상대 음이온(counteranion)으로서의 역할을 한다는 것을 나타낸다. EDS 분석에 의해 측정된 바와 같이, 상기 Ni-Mn LDH 나노시트에 있어서의 Ni과 Mn의 몰비는 3:1이었다. 도 5의 (c)에서 나타낸 Ni XPS 2p 코어 레벨 스펙트럼은 855.7 eV 및 873.3 eV에서 각각 Ni 2p3 /2 및 Ni 2p1 /2 피크를 포함했으며, 이는 Ni2 +와 일치한다. Mn 2p 코어 레벨 스펙트럼에서[도 5의 (d)], Mn 2p3 /2 및 Mn 2p1 /2 결합 에너지는 각각 641.7 eV 및 653.4 eV였고, 이는 Mn3 +에 대한 문헌 값에 근접한 것이었다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이러한 결과들은 상기 Ni-Mn LDH 나노시트가 [Ni3Mn(OH)8](Cl-)ㆍnH2O의 식을 가지는 유사 하이드로탈사이트 구조를 가진다는 것을 나타낸다.
Further, the Ni-Mn LDH nanosheets were further characterized by powder XRD, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and XPS. The XRD patterns of the Ni-Mn LDH nanosheets show diffraction peaks at 2θ values of 11.3, 22.6, 34.2 and 38.78 (FIG. 5 (a)), which correspond to the diffraction peaks of (003) on hydrotalcite, , (006), (012), and (015) reflections. The interlamellar spacing measured by XRD was 0.78 nm (Fig. 1 a), which was in agreement with the results from HRTEM analysis. In this experimental example, no characteristic peaks of a metal oxide such as Mn 3 O 4 or NiO confirming the formation of the Ni-Mn LDH nanosheet structure were observed. The EDS analysis indicated that the Ni-Mn LDH nanosheets contained Cl ions (FIG. 5 (b)). This observation indicates that the Cl ions are released from the NiCl 2 precursor during synthesis and serve as the counteranion of the Ni-Mn LDH host layer. As measured by EDS analysis, the molar ratio of Ni to Mn in the Ni-Mn LDH nanosheet was 3: 1. FIG Ni 2p XPS core level spectrum as shown in 5 (c) has had each including a Ni 2p 3/2 and the Ni 2p 1/2 peaks at 855.7 eV and 873.3 eV, which is consistent with Ni 2 +. Mn 2p core level on the spectrum [in FIG. 5 (d)], Mn 2p 3/2 and Mn 2p 1/2 binding energy of 641.7 eV and 653.4 eV were, respectively, which were close to the literature value for the Mn + 3. As shown in Fig. 1, these results indicate that the Ni-Mn LDH nanosheet has a pseudo hydrotalcite structure having a formula of [Ni 3 Mn (OH) 8 ] (Cl - ) nH 2 O.

[[ 비교예Comparative Example 1] One]

Ni-Mn LDH 나노시트의 합성에 있어서 양이온의 역할을 이해하기 위해, 본 비교예에서는 Ni 전구체의 부재 하에서 합성을 수행함으로써 조절 실험을 수행하였다. 상기 합성은 NiCl2의 부재 외에는 상기 실시예에서와 동일한 조건 하에서 수행되었으며, 스피넬 구조를 가지는 Mn3O4 나노결정이 제조되었고[도 6의 (a)], 이는 분말 XRD 패턴[JCPDS Card No. 80-0382, 도 6 (b)]에 의해 확인되었다.
In order to understand the role of cations in the synthesis of Ni-Mn LDH nanosheets, control experiments were conducted in this comparative example by performing synthesis in the absence of Ni precursors. The synthesis was carried out under the same conditions as in the above example except for the presence of NiCl 2 , and Mn 3 O 4 nanocrystals having a spinel structure were prepared (FIG. 6 (a)). 80-0382, Fig. 6 (b)].

[[ 비교예Comparative Example 2] 2]

Ni-Mn LDH 나노시트의 합성에 있어서 양이온의 역할을 이해하기 위해, 본 비교예에서는 Mn 전구체의 부재 하에서 합성을 수행함으로써 조절 실험을 수행하였다. 상기 합성은 Mn(CH3COO)2의 부재 외에는 상기 실시예에서와 동일한 조건 하에서 수행되었다. Mn 전구체의 추가 없이, 마이크로미터 사이즈의, β-Ni(OH)2 상(phase)에서의 저-결정 Ni(OH)2 입자를 수득하였으며[도 6의 (c)], 이는 분말 XRD 패턴[도 6의 (d)]에 의해 확인되었다.
In order to understand the role of cations in the synthesis of Ni-Mn LDH nanosheets, control experiments were conducted in this comparative example by performing synthesis in the absence of a Mn precursor. The synthesis was carried out under the same conditions as in the above examples except for the absence of Mn (CH 3 COO) 2 . (OH) 2 particles in the [beta] -Ni (OH) 2 phase were obtained (Fig. 6 (c)), without addition of Mn precursor, 6 (d)).

상기 비교예 1 및 2에 따른 결과들은 Ni 양이온 및 Mn 양이온 모두의 존재가 Ni-Mn LDH 나노시트의 형성을 도와준다는 것을 나타낸다.
The results according to Comparative Examples 1 and 2 show that the presence of both Ni cations and Mn cations aids in the formation of Ni-Mn LDH nanosheets.

[[ 실험예Experimental Example 2] 2]

상기 실시예에 따라 제조된 금속 층상이중수산화물의 전기화학적 측정은 1 M KOH 수용액 내에서 3-전극 시스템을 이용하여 수행하였다. Pt 와이어 및 Ag/AgCl(포화된 NaCl 용액) 전극은 각각 상대 전극 및 기준 전극으로서 사용하였다. 작업 전극은 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP) 내에 샘플, Super-P, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE) 바인더(중량비 8:1:1)을 혼합하여 제조하였다. 슬러리는 1 cm X 1 cm Ni-폼(foam) 상에 코팅시켰다(집전 장치). 120℃ 진공 오븐에서 건조한 후, 상기 전극을 가압하였고, 그 후 1 일 동안 1 M KOH 용액 내에 담궜다. 순환 전류 전압법(cyclic voltammetry; CV) 측정은 1 mV/s의 스캔 속도에서 0 V 내지 0.5 V의 포텐셜 범위(vs. Ag/AgCl)에서 Reference 600(Gamry Instrument)을 이용하여 실시하였다.Electrochemical measurements of the metal layered double hydroxides prepared according to the above examples were performed using a 3-electrode system in 1 M KOH aqueous solution. Pt wire and Ag / AgCl (saturated NaCl solution) electrodes were used as counter electrodes and reference electrodes, respectively. The working electrode was a sample, Super-P, and polytetrafluoroethylene (PTFE) binder (weight ratio 8: 1: 1) in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) . The slurry was coated on a 1 cm x 1 cm Ni-foam (current collector). After drying in a 120 [deg.] C vacuum oven, the electrode was pressed and then immersed in 1 M KOH solution for 1 day. Cyclic voltammetry (CV) measurements were performed using a Reference 600 (Gamry Instrument) at a potential range of 0 V to 0.5 V (vs. Ag / AgCl) at a scan rate of 1 mV / s.

비정전 용량은 하기 식 1에 의해 계산하였다:The non-volatile capacity was calculated by the following formula 1:

[식 1][Formula 1]

Figure pat00001
.
Figure pat00001
.

상기 식에서, Cs는 비정전 용량이고, I는 전류이고, Δt는 방전 시간이고, m은 샘플의 질량이고, ΔV는 방전 동안 전압 범위이다. WBCS-3000(Xeno Co.)은 0 V 내지 0.49 V의 포텐셜 범위(vs. Ag/AgCl) 내에서 다양한 전류 밀도(0.5 A/g 내지 10 A/g)에서의 정전류 충-방전 프로필을 측정하기 위해 사용하였다.
Where C s is the non-discharge capacity, I is the current,? T is the discharge time, m is the mass of the sample, and? V is the voltage range during discharge. WBCS-3000 (Xeno Co.) measures the constant current charge-discharge profile at various current densities (0.5 A / g to 10 A / g) within the potential range of 0 V to 0.49 V (vs. Ag / AgCl) Respectively.

상기 합성된 Ni-Mn LDH 나노시트(실시예), Ni(OH)2(비교예 2), 및 Mn3O4(비교예 1) 샘플들의 전기화학적 거동은 1 mV/s 스캔 속도에서 1 M KOH 수용액 내의 순환 전압 전류법(cyclic voltammetry; CV)에 의해 조사하였다. 애노딕과 캐소딕 스윕 동안의 명확한 산화 환원 피크는 Ni-Mn LDH 및 Ni(OH)2 샘플에 대하여 관찰하였으며[도 7의 (a)], 이는 Ni2 + 및/또는 Ni3 +의 일반적인 의사용량(pseudocapacitive) 거동에 기인한 것이라 할 수 있다. 상기 Ni-Mn LDH 샘플에 대한 산화 환원 피크는 Ni(OH)2 샘플에 비해 더 낮은 포텐셜에서 관찰되었으며, 이는 그것들의 결정 구조의 상이함에 기인한 것이라 할 수 있다. 상기 Ni-Mn LDH 나노시트는 α-Ni(OH)2의 결정 구조와 유사한 결정 구조를 가지며, 이는 β-Ni(OH)2보다 상대적으로 낮은 포텐셜에서의 산화 및 환원 피크를 도시한다. 염기성 조건에 있어서, Mn3O4의 산화 환원 반응은 Mn2 + 부위(site) 상에서 나타날 수 있다. Mn3O4는 스피넬 구조를 가지고, 따라서 33%의 Mn2 +만을 함유하며, 이는 Mn3O4 샘플에 대한 약한 산화 환원 피크에 따른 것일 수 있다. Ni-Mn LDH-전극은 다른 두 전극들보다 현저히 넓은 밀폐된 영역을 가지는 CV 곡선을 나타냈고, Ni-Mn LDH 나노시트가 훨씬 더 높은 의사용량(pseudocapacitance)을 가진다는 것을 나타낸다.The electrochemical behavior of the synthesized Ni-Mn LDH nanosheet (Example), Ni (OH) 2 (Comparative Example 2), and Mn 3 O 4 (Comparative Example 1) samples was 1 M Was investigated by cyclic voltammetry (CV) in aqueous KOH solution. Ke clear redox peaks for nodik and cathodic sweeps is Ni-Mn LDH and Ni (OH) was observed for the second sample [Fig. 7 (a) a], which Ni 2 + and / or the general intention of Ni 3 + This is due to the pseudocapacitive behavior. The redox peaks for the Ni-Mn LDH samples were observed at a lower potential than the Ni (OH) 2 samples, which may be due to their different crystal structures. The Ni-Mn LDH nano-sheet has a crystal structure similar to the crystal structure of the α-Ni (OH) 2, which shows the oxidation and reduction peaks at a relatively low potential than β-Ni (OH) 2. Under basic conditions, the redox reaction of Mn 3 O 4 can occur on the Mn 2 + site. Mn 3 O 4 has a spinel structure and thus contains only 33% of Mn 2 + , which is Mn 3 O 4 May be due to the weak redox peak for the sample. The Ni-Mn LDH-electrode exhibits a CV curve with a significantly wider confinement region than the other two electrodes, indicating that the Ni-Mn LDH nanosheets have much higher pseudocapacitance.

본 실험예에서는 상이한 충-방전 전류 밀도에서 정전류 충-방전 측정에 의해 상기 샘플들의 용량 성능을 추가 조사하였다[도 7 (b) 내지 (d)]. 상기 Ni-Mn LDH 나노시트는 전체 전류 밀도 범위 내에서 Ni(OH)2 및 Mn3O4보다 더 높은 비정전 용량을 나타냈다[도 7의 (e)]. 상기 충-방전 곡선을 기반으로, 상기 Ni-Mn LDH 나노시트는 각각 0.5 A/g, 1 A/g, 2 A/g, 5 A/g, 및 10 A/g의 전류 밀도에서 881 F/g, 769 F/g, 664 F/g, 517 F/g, 및 403 F/g의 비정전 용량을 나타냈다. 상기 Ni-Mn LDH 나노시트의 비정전 용량은 일정 전류 밀도에서 Ni(OH)2 샘플의 비정전 용량의 두 배였다. 상기 Ni-Mn LDH 나노시트의 비정전 용량이 향상된 것은 넓은 표면적 및 이에 따른 노출된 활성 부위(site)를 가지는 Ni-Mn LDH 나노시트의 적층 구조로 인한 것이라고 생각된다. 또한, 상대적으로 넓은 층간 공간을 가지는 적층된 구조는 이온의 확산을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 Ni-Mn LDH 샘플의 상기 측정된 비정전 용량(0.5 A/g의 전류 밀도에서 881 F/g)은 유사한 실험 조건(1 M KOH 수용액) 하에서 측정된 Ni-Al LDH에 대하여 보고된 문헌 값(0.5 /Ag의 전류 밀도에서 795 F/g)보다 약간 더 높았다.In this experimental example, the capacitive performance of the samples was further investigated by a constant current charge-discharge measurement at different charge-discharge current densities (Fig. 7 (b) to (d)). The Ni-Mn LDH nanosheets exhibited higher non-electric capacity than Ni (OH) 2 and Mn 3 O 4 within the entire current density range (FIG. 7 (e)). Based on the charge-discharge curves, the Ni-Mn LDH nanosheets have a current density of 881 F / g at a current density of 0.5 A / g, 1 A / g, 2 A / g, 5 A / g, 769 F / g, 664 F / g, 517 F / g, and 403 F / g. The non-ionic capacity of the Ni-Mn LDH nanosheets was twice the non-ionic capacity of the Ni (OH) 2 sample at constant current density. It is believed that the improvement in the non-ionic capacity of the Ni-Mn LDH nanosheets is due to the lamination structure of Ni-Mn LDH nanosheets having a large surface area and thus an exposed active site. In addition, a laminated structure having a relatively large interlayer space can improve diffusion of ions. The measured non-electrostatic capacity (881 F / g at a current density of 0.5 A / g) of the Ni-Mn LDH sample according to this example was reported for Ni-Al LDH measured under similar experimental conditions (1 M KOH aqueous solution) (795 F / g at a current density of 0.5 / Ag).

또한, 본 실험예에서는 5 A/g의 전류 밀도에서 정전류 충-방전 사이클 테스트를 수행하였다[도 7의 (f)]. 500 사이클 이후, 정전류 충-방전 측정은 Ni-Mn LDH 나노시트에 대하여 용량의 12% 손실 및 Ni(OH)2 샘플에 대하여 24%의 손실을 나타냈으며, Ni-Mn LDH 나노시트가 Ni(OH)2 샘플보다 약간 더 안정성을 가진다는 것을 시사한다.
In this experiment, a constant current charge-discharge cycle test was performed at a current density of 5 A / g (FIG. 7 (f)). After 500 cycles, the constant current charge-discharge measurements showed 12% loss in capacity and 24% loss in Ni (OH) 2 sample for Ni-Mn LDH nanosheets, and Ni- ) 2 samples. ≪ / RTI >

본 실시예에서는, 유상(oil phase)으로서 자일렌 및 계면 활성제로서 올레일아민을 이용하는 역 마이셀 방법을 기반하여 고수율으로 콜로이드 Ni-Mn LDH 나노시트를 합성하는 간단한 방법을 기술하였다. 상기 합성된 Ni-Mn LDH 나노시트는 [Ni3Mn(OH)8](Cl-)ㆍnH2O의 식을 가지는 유사 하이드로탈사이트 구조를 가졌고, 단일 니켈 수산화물 및 망간 산화물보다 의사 커패시터로서 더 높은 성능을 나타냈다. 본 실시예의 방법이 다른 LDH 나노시트의 콜로이드 합성에도 확대될 수 있을 것으로 예상한다.
This example describes a simple method for synthesizing colloidal Ni-Mn LDH nanosheets with high yield based on the reverse micelle method using oleic acid as the oil phase and oleylamine as the surfactant. The synthesized Ni-Mn LDH nanosheets had a pseudo hydrotalcite structure with the formula [Ni 3 Mn (OH) 8 ] (Cl - ) .nH 2 O and had a similar hydrotalcite structure as the pseudo- High performance. It is expected that the method of this embodiment can be extended to the colloid synthesis of other LDH nanosheets.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

Claims (9)

제 1 용매에 제 1 금속 전구체 및 제 2 금속 전구체를 혼합하여 제 1 용액을 수득하는 단계;
제 2 용매 및 계면활성제를 혼합하여 제 2 용액을 수득하는 단계;
상기 제 2 용액에 상기 제 1 용액을 주입하여 제 3 용액을 수득하는 단계; 및
상기 제 3 용액을 열처리하여 반응시키는 단계
를 포함하는, 층상이중수산화물의 제조 방법.
Mixing a first metal precursor and a second metal precursor in a first solvent to obtain a first solution;
Mixing a second solvent and a surfactant to obtain a second solution;
Injecting the first solution into the second solution to obtain a third solution; And
Heat treating the third solution to react
≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 용매는 초순수, 글리세롤, 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 포름아미드, N-메틸포름아미드, 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세틸아미드, 디메틸설폭사이드, 메탄올, 아세토니트릴, 2-피롤리디논, 아세트아미드, 아크릴아미드, N-메틸우레아, 우레아, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first solvent is selected from the group consisting of ultrapure water, glycerol, ethylene glycol, polyethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, formamide, N-methylformamide, dimethylformamide, dimethylacetylamide, dimethylsulfoxide, Wherein the solvent is selected from the group consisting of acetonitrile, 2-pyrrolidinone, acetamide, acrylamide, N-methylurea, urea, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 전구체는 Ni, Mn, Fe, Co, Zn, V, Cu, Cr, Ti, Ir, Mo, Ru, Rh, Ag, Au, Pt, Pd, Al, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first metal precursor is selected from the group consisting of Ni, Mn, Fe, Co, Zn, V, Cu, Cr, Ti, Ir, Mo, Ru, Rh, Ag, Au, Pt, Pd, Al, ≪ / RTI > wherein the metal is selected from the group consisting of aluminum, aluminum, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 금속 전구체는 Ni, Mn, Fe, Co, Zn, V, Cu, Cr, Ti, Ir, Mo, Ru, Rh, Ag, Au, Pt, Pd, Al, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second metal precursor is one selected from the group consisting of Ni, Mn, Fe, Co, Zn, V, Cu, Cr, Ti, Ir, Mo, Ru, Rh, Ag, Au, Pt, Pd, Al, ≪ / RTI > wherein the metal is selected from the group consisting of aluminum, aluminum, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 용매는 자일렌, 헵탄, 헥산, 옥탄, 톨루엔, 이소옥탄, 도데칸, 헥사데칸, 에틸벤젠, 사이클로헥산, 디비닐벤젠, 스티렌, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second solvent is selected from the group consisting of xylene, heptane, hexane, octane, toluene, isooctane, dodecane, hexadecane, ethylbenzene, cyclohexane, divinylbenzene, styrene, A method for producing a layered double hydroxide.
제 1 항에 있어서,
상기 계면활성제는 C1 -20 알킬아민, C1 -20 지방산, 이들의 혼합물, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the surfactant is selected from the group consisting of C 1 -20 alkylamines, C 1 -20 fatty acids, mixtures thereof, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 열처리는 5℃ 내지 100℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature ranging from 5 캜 to 100 캜.
제 1 항에 있어서,
상기 층상이중수산화물은 단일 결정성 나노시트인 것을 포함하는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the layered double hydroxide comprises a single crystalline nanosheet. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
제 8 항에 있어서,
상기 층상이중수산화물은 10 nm 내지 1 μm의 범위의 크기를 가지는 것인, 층상이중수산화물의 제조 방법.

9. The method of claim 8,
Wherein the layered double hydroxide has a size ranging from 10 nm to 1 < RTI ID = 0.0 > um. ≪ / RTI >

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